Luận văn: Xây dựng mạng lưới quan trắc bụi PM10 tỉnh Vĩnh Phúc

Luận văn trình bày phương pháp xây dựng mạng lưới quan trắc bụi PM10 tại tỉnh Vĩnh Phúc, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

• Tác giả: Nguyễn Đình Phúc
• Trường học: Trường Đại học
• Chuyên ngành: Quản lý Môi trường
• Đề tài: Xây dựng mạng lưới quan trắc bụi PM10 tỉnh Vĩnh Phúc
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Hoạt động quan trắc môi trường
• 1.2. Một số khái niệm về quan trắc môi trường
• 1.3. Lịch sử hình thành và phát triển quan trắc môi trường
• 1.4. Mạng lưới quan trắc môi trường
• 1.5. Khái niệm và tầm quan trọng của mạng lưới quan trắc môi trường
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp thu thập, kế thừa
• 2.4. Phương pháp điều tra, khảo sát, phân tích
• 2.5. Phương pháp nội suy
• 2.6. Phương pháp tối ưu bầy kiến
• 2.7. Thiết lập mạng lưới quan trắc trên cơ sở tối ưu hóa sai số nội suy bằng phương pháp tối ưu bầy kiến
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thiết lập mạng lưới quan trắc sơ bộ
• 3.2. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi PM10 trong môi trường không khí tỉnh Vĩnh Phúc
• 3.3. Xây dựng biểu đồ về mức độ tập trung của hàm lượng bụi PM10 tại các điểm quan trắc
• 3.4. Nhận xét mức độ ô nhiễm bụi PM10 nói chung và tại từng điểm khảo sát (so sánh theo QCVN)
• 3.5. Xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc
• 3.6. Xây dựng thuật toán giải quyết vấn đề thiết lập mạng lưới các điểm quan trắc dựa trên phương pháp tối ưu bầy kiến
• 3.7. Kết quả xác định mạng lưới quan trắc tối ưu nhất
• 3.8. So sánh kết quả nội suy của mạng lưới mới với mạng lưới quan trắc sơ bộ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mạng lưới quan trắc bụi PM10

Mạng lưới quan trắc bụi PM10 tại Vĩnh Phúc được thiết lập nhằm theo dõi và đánh giá chất lượng không khí, đặc biệt là ô nhiễm bụi. Quan trắc bụi là một phần quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, giúp cung cấp thông tin cần thiết cho các cơ quan quản lý. PM10 là một trong những chỉ số ô nhiễm không khí phổ biến, có khả năng gây ra nhiều vấn đề sức khỏe cho con người. Việc thiết lập mạng lưới quan trắc không chỉ giúp theo dõi tình hình ô nhiễm mà còn hỗ trợ trong việc xây dựng các chính sách giảm thiểu ô nhiễm. Theo thống kê, ô nhiễm bụi tại Vĩnh Phúc đang ở mức báo động, đòi hỏi cần có các biện pháp khẩn cấp để cải thiện chất lượng không khí.

1.1. Tầm quan trọng của việc quan trắc bụi PM10

Việc quan trắc bụi PM10 có vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng không khí. Ô nhiễm không khí do bụi PM10 có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sức khỏe con người, đặc biệt là các bệnh về hô hấp. Các nghiên cứu cho thấy rằng, nồng độ bụi PM10 cao có thể dẫn đến gia tăng tỷ lệ mắc bệnh và tử vong. Do đó, việc thiết lập mạng lưới quan trắc giúp theo dõi liên tục nồng độ bụi, từ đó đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời. Hơn nữa, thông qua việc phân tích dữ liệu từ mạng lưới, các nhà nghiên cứu có thể xác định được nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm, từ đó đề xuất các giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm.

II. Phương pháp nghiên cứu và thiết lập mạng lưới

Nghiên cứu này áp dụng nhiều phương pháp khoa học để thiết lập mạng lưới quan trắc bụi PM10 tại Vĩnh Phúc. Các phương pháp bao gồm điều tra khảo sát, phân tích dữ liệu môi trường và mô hình hóa. Việc thu thập dữ liệu được thực hiện tại các điểm quan trắc được lựa chọn dựa trên các tiêu chí như mật độ dân cư, hoạt động công nghiệp và giao thông. Công nghệ quan trắc hiện đại được sử dụng để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của dữ liệu. Kết quả từ các trạm quan trắc sẽ được phân tích để đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi PM10, từ đó xây dựng bản đồ phân bố nồng độ bụi trong khu vực.

2.1. Thiết lập mạng lưới quan trắc

Thiết lập mạng lưới quan trắc là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự phối hợp giữa nhiều chuyên gia trong các lĩnh vực khác nhau. Các điểm quan trắc được lựa chọn dựa trên các tiêu chí khoa học và thực tiễn, nhằm đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ khu vực nghiên cứu. Việc sử dụng các phương pháp tối ưu hóa, như phương pháp tối ưu bầy kiến, giúp xác định vị trí và số lượng trạm quan trắc một cách hiệu quả. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao chất lượng dữ liệu thu thập được.

III. Kết quả nghiên cứu và đánh giá ô nhiễm bụi PM10

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ bụi PM10 tại Vĩnh Phúc vượt mức cho phép theo quy định của QCVN. Các điểm quan trắc cho thấy sự biến động lớn về nồng độ bụi, đặc biệt là trong các khu vực có hoạt động xây dựng và giao thông cao. Phân tích dữ liệu môi trường cho thấy rằng, ô nhiễm bụi PM10 chủ yếu xuất phát từ các nguồn như giao thông, xây dựng và các hoạt động công nghiệp. Việc xây dựng bản đồ phân bố nồng độ bụi PM10 giúp các cơ quan chức năng có cái nhìn tổng quan về tình hình ô nhiễm, từ đó đưa ra các biện pháp giảm thiểu hiệu quả.

3.1. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm

Đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi PM10 tại Vĩnh Phúc cho thấy mức độ ô nhiễm đang gia tăng. Các số liệu thu thập từ mạng lưới quan trắc cho thấy nồng độ bụi PM10 thường xuyên vượt ngưỡng cho phép, đặc biệt trong các giờ cao điểm giao thông. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp can thiệp kịp thời để cải thiện chất lượng không khí. Các biện pháp như kiểm soát bụi trong xây dựng, nâng cao chất lượng phương tiện giao thông và tăng cường công tác quản lý môi trường là rất cần thiết.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh chóng tại Việt Nam, ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm bụi PM10, đã trở thành vấn đề cấp bách ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và chất lượng cuộc sống. Tỉnh Vĩnh Phúc, nằm trong tam giác châu thổ sông Hồng và là một trong những địa phương phát triển công nghiệp nhanh nhất miền Bắc, đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm bụi gia tăng do hoạt động xây dựng, giao thông và các khu công nghiệp. Theo khảo sát sơ bộ, môi trường không khí tại nhiều khu vực trong tỉnh có mức độ ô nhiễm bụi PM10 vượt ngưỡng cho phép, gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe người dân và hệ sinh thái.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng mạng lưới quan trắc bụi PM10 tối ưu cho tỉnh Vĩnh Phúc, nhằm đánh giá chính xác hiện trạng ô nhiễm bụi, xây dựng bản đồ phân bố nồng độ bụi và tối ưu hóa số lượng, vị trí các điểm quan trắc để nâng cao hiệu quả quản lý môi trường. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ diện tích tỉnh Vĩnh Phúc với 60 điểm quan trắc sơ bộ được khảo sát trong năm 2011, tập trung vào hai đợt đo tháng 4 và tháng 10. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ công tác quản lý, cảnh báo ô nhiễm không khí, đồng thời góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững kinh tế - xã hội địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình quan trắc môi trường, trong đó:

• Lý thuyết quan trắc môi trường: Theo Luật Bảo vệ Môi trường 2005, quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống các yếu tố môi trường nhằm cung cấp thông tin đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng môi trường. Mạng lưới quan trắc môi trường được thiết kế để phản ánh chính xác hiện trạng môi trường trên phạm vi rộng, đảm bảo tính đại diện và hiệu quả kinh tế.

• Phương pháp nội suy Kriging: Đây là kỹ thuật địa thống kê được sử dụng để ước lượng giá trị nồng độ bụi PM10 tại các điểm chưa quan trắc dựa trên dữ liệu từ các điểm quan trắc lân cận. Kriging có độ chính xác cao, phù hợp với dữ liệu phân bố rời rạc và được ứng dụng phổ biến trong đánh giá chất lượng môi trường.

• Thuật toán tối ưu bầy kiến (Ant Colony Optimization - ACO): Phương pháp tối ưu tổ hợp dựa trên hành vi tìm đường ngắn nhất của đàn kiến trong tự nhiên. ACO được áp dụng để xác định vị trí và số lượng điểm quan trắc tối ưu, giảm thiểu sai số nội suy so với mạng lưới ban đầu, đồng thời tối ưu hóa chi phí và hiệu quả quan trắc.

Các khái niệm chính bao gồm: bụi PM10 (bụi có đường kính khí động học ≤ 10μm), mạng lưới quan trắc môi trường, sai số nội suy trung bình (AIE), và phân bố không gian nồng độ bụi.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ 60 điểm quan trắc bụi PM10 trên toàn tỉnh Vĩnh Phúc trong năm 2011, với hai đợt đo vào tháng 4 và tháng 10. Dữ liệu được đo bằng máy đo bụi cầm tay Kanomax, đảm bảo tính đồng bộ và chính xác.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Thu thập và tổng hợp tài liệu: Phân tích các nghiên cứu trước đây, dữ liệu khí tượng, địa lý và kinh tế xã hội của tỉnh để xây dựng cơ sở khảo sát.

• Điều tra, khảo sát thực địa: Đo đạc nồng độ bụi PM10 tại 60 điểm phân bố đều trên toàn tỉnh nhằm đánh giá hiện trạng ô nhiễm.

• Nội suy Kriging: Xây dựng bản đồ phân bố nồng độ bụi PM10 trên phần mềm GIS (Mapinfo) dựa trên dữ liệu quan trắc.

• Tối ưu bầy kiến: Áp dụng thuật toán ACO để xác định các điểm quan trắc tối ưu, giảm số lượng điểm mà vẫn giữ sai số nội suy trung bình (AIE) thấp nhất.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2011, bao gồm giai đoạn khảo sát thực địa, xử lý dữ liệu, phân tích và xây dựng mạng lưới quan trắc tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng ô nhiễm bụi PM10: Qua hai đợt đo năm 2011, nồng độ bụi PM10 trung bình tại các điểm quan trắc dao động từ dưới 0,05 mg/m³ đến 0,33 mg/m³. Trong đó, 6 điểm có nồng độ vượt quá giới hạn cho phép theo QCVN 05:2009/BTNMT (150 μg/m³ tương đương 0,15 mg/m³), chiếm khoảng 10% tổng số điểm quan trắc. Điểm có nồng độ cao nhất là Xóm Đồi, xã Hoàng Lâu (0,33 mg/m³), gấp gần 2 lần tiêu chuẩn cho phép.

2. Phân bố không gian bụi PM10: Bản đồ phân bố nồng độ bụi PM10 cho thấy các khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao tập trung chủ yếu ở các huyện Tam Dương, Lập Thạch và khu vực đô thị Phúc Yên. Các vùng núi và trung du có mức độ ô nhiễm thấp hơn do điều kiện tự nhiên và mật độ dân cư thấp.

3. Mạng lưới quan trắc sơ bộ và tối ưu: Mạng lưới 60 điểm quan trắc sơ bộ được phân bố đều trên toàn tỉnh nhằm đảm bảo tính đại diện. Tuy nhiên, áp dụng thuật toán tối ưu bầy kiến đã xác định được mạng lưới tối ưu gồm 16 điểm quan trắc, giảm 73% số lượng điểm so với mạng lưới ban đầu mà sai số nội suy trung bình (AIE) vẫn được giữ ở mức thấp nhất, đảm bảo độ chính xác trong đánh giá ô nhiễm.

4. So sánh sai số nội suy: Sai số nội suy trung bình của mạng lưới tối ưu thấp hơn 15% so với mạng lưới sơ bộ, chứng tỏ hiệu quả của phương pháp tối ưu trong việc giảm chi phí mà vẫn duy trì chất lượng dữ liệu quan trắc.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến mức độ ô nhiễm bụi PM10 cao tại một số điểm là do hoạt động xây dựng chưa kiểm soát bụi hiệu quả, mật độ giao thông lớn và các khu công nghiệp chưa có hệ thống xử lý khí thải triệt để. Kết quả bản đồ phân bố nồng độ bụi phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ô nhiễm không khí tại các vùng công nghiệp và đô thị phát triển nhanh.

Việc áp dụng phương pháp nội suy Kriging giúp mô hình hóa chính xác sự biến động không gian của bụi PM10, trong khi thuật toán tối ưu bầy kiến cho phép giảm thiểu số lượng điểm quan trắc mà không làm giảm chất lượng dữ liệu. So với các nghiên cứu tương tự ở các tỉnh khác, phương pháp này thể hiện tính hiệu quả và khả năng ứng dụng cao trong quản lý môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố nồng độ bụi tại từng điểm quan trắc và bản đồ GIS thể hiện mức độ ô nhiễm trên toàn tỉnh, giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện vùng ô nhiễm cao và đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thiết lập mạng lưới quan trắc bụi PM10 tối ưu: Triển khai mạng lưới 16 điểm quan trắc được xác định qua nghiên cứu, đảm bảo theo dõi liên tục và chính xác hiện trạng ô nhiễm bụi trên toàn tỉnh. Thời gian thực hiện: trong vòng 1 năm, chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc.

2. Tăng cường kiểm soát nguồn phát thải bụi: Áp dụng các biện pháp giảm bụi tại các công trình xây dựng, khu công nghiệp và giao thông như phun nước, che chắn, xử lý khí thải. Mục tiêu giảm nồng độ bụi PM10 tại các điểm nóng ít nhất 20% trong 3 năm tới.

3. Nâng cao năng lực và trang thiết bị quan trắc: Đầu tư máy móc hiện đại, tự động hóa trong thu thập và phân tích dữ liệu để nâng cao độ chính xác và tính liên tục của quan trắc. Thời gian thực hiện: 2 năm, chủ thể: Trung tâm Quan trắc môi trường tỉnh phối hợp với Bộ Tài nguyên và Môi trường.

4. Tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục về tác hại của bụi PM10 và cách phòng tránh, đồng thời khuyến khích cộng đồng tham gia giám sát môi trường. Mục tiêu tăng tỷ lệ nhận thức về ô nhiễm bụi lên 70% trong 5 năm.

5. Xây dựng cơ sở dữ liệu và hệ thống cảnh báo sớm: Phát triển hệ thống quản lý dữ liệu quan trắc và cảnh báo ô nhiễm không khí để hỗ trợ công tác quản lý và ra quyết định kịp thời. Thời gian thực hiện: 1-2 năm, chủ thể: Sở TNMT phối hợp với các đơn vị công nghệ thông tin.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh, Trung tâm Quan trắc môi trường quốc gia có thể sử dụng kết quả để xây dựng và tối ưu hóa mạng lưới quan trắc, nâng cao hiệu quả quản lý ô nhiễm không khí.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành khoa học môi trường: Tài liệu cung cấp phương pháp luận chi tiết về nội suy Kriging và thuật toán tối ưu bầy kiến, hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng trong các đề tài liên quan đến quan trắc môi trường.

3. Doanh nghiệp và khu công nghiệp: Các đơn vị sản xuất có thể tham khảo để hiểu rõ tác động của bụi PM10, từ đó áp dụng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm phù hợp, đảm bảo tuân thủ quy định pháp luật.

4. Cộng đồng và tổ chức xã hội: Người dân và các tổ chức bảo vệ môi trường có thể sử dụng thông tin để nâng cao nhận thức, tham gia giám sát và phản ánh tình trạng ô nhiễm không khí tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Bụi PM10 là gì và tại sao nó nguy hiểm?
   Bụi PM10 là các hạt bụi có đường kính khí động học nhỏ hơn hoặc bằng 10μm, có thể xâm nhập sâu vào phổi và gây ra các bệnh về hô hấp, tim mạch, thậm chí ung thư. Ví dụ, bụi amiang là một thành phần PM10 có khả năng gây xơ hóa phổi nghiêm trọng.

2. Tại sao cần xây dựng mạng lưới quan trắc bụi PM10 tối ưu?
   Mạng lưới tối ưu giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời đảm bảo thu thập dữ liệu chính xác và đại diện cho toàn vùng nghiên cứu, từ đó hỗ trợ quản lý môi trường hiệu quả hơn.

3. Phương pháp nội suy Kriging có ưu điểm gì?
   Kriging có khả năng ước lượng chính xác giá trị tại các điểm chưa đo dựa trên dữ liệu phân bố không gian rời rạc, phù hợp với các trường hợp dữ liệu môi trường có tính biến động không gian phức tạp.

4. Thuật toán tối ưu bầy kiến được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Thuật toán mô phỏng hành vi tìm đường ngắn nhất của đàn kiến để lựa chọn vị trí điểm quan trắc sao cho sai số nội suy trung bình thấp nhất, giúp giảm số lượng điểm quan trắc mà vẫn giữ được độ chính xác.

5. Làm thế nào để giảm ô nhiễm bụi PM10 tại các khu vực ô nhiễm cao?
   Các biện pháp bao gồm kiểm soát bụi tại công trình xây dựng, cải thiện chất lượng phương tiện giao thông, xử lý khí thải công nghiệp, và tăng cường trồng cây xanh. Ví dụ, phun nước định kỳ tại các công trường xây dựng giúp giảm bụi phát tán hiệu quả.

Kết luận

• Nghiên cứu đã đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi PM10 tại 60 điểm quan trắc trên toàn tỉnh Vĩnh Phúc, phát hiện 6 điểm có nồng độ vượt ngưỡng cho phép.
• Bản đồ phân bố nồng độ bụi PM10 được xây dựng bằng phương pháp nội suy Kriging, thể hiện rõ vùng ô nhiễm tập trung.
• Thuật toán tối ưu bầy kiến đã xác định mạng lưới quan trắc tối ưu gồm 16 điểm, giảm đáng kể chi phí mà vẫn đảm bảo độ chính xác dữ liệu.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết lập mạng lưới quan trắc bụi PM10 hiệu quả, hỗ trợ công tác quản lý môi trường tỉnh Vĩnh Phúc.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai mạng lưới tối ưu, nâng cao năng lực quan trắc và áp dụng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm bụi tại các điểm nóng.

Đề nghị các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu tiếp tục ứng dụng kết quả này để nâng cao hiệu quả quản lý môi trường không khí, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - TỔNG QUAN 1. Hoạt động quan trắc môi trường 1. Một số khái niệm về quan trắc môi trường Theo luật bảo vệ môi trường 2005, quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống về môi trường, các yếu tố tác động đến môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu đối với môi trường[11]. Ngoài ra, còn có nhiều khái niệm về quan trắc môi trường, chẳng hạn, theo ESCAP (Ủy ban Kinh tế xã hội châu Á - Thái Bình Dương),1994 thì quan trắc môi trường chỉ một quy trình lặp đi lặp lại các hoạt động quan sát và đo lường một hay nhiều thông số chất lượng môi trường, để có thể quan sát được những thay đổi diễn ra trong một khoảng thời gian.

Các mục tiêu cụ thể của quan trắc môi trường gồm: - Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường trên quy mô quốc gia, phục vụ việc xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường. - Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường của từng vùng trọng điểm được quan trắc để phục vụ các yêu cầu tức thời của các cấp quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường. - Cảnh báo kịp thời các diễn biến bất thường hay các nguy cơ ô nhiễm, suy thoái môi trường. - Xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng môi trường phục vụ việc lưu trữ, cung cấp và trao đổi thông tin trong phạm vi quốc gia và quốc tế[7].

Các nội dung của quan trắc môi trường: 3 Nguyễn Đình PhúcLớp cao học K18 - Chuyên ngành Quản lý Môi trường Nhiệm vụ hàng đầu của quan trắc môi trường là đáp ứng nhu cầu thông tin trong quản lý môi trường, do đó có thể xem QTMT là một quá trình bao gồm các nội dung sau đây: - Quan trắc môi trường sử dụng các biện pháp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và quản lý tổ chức nhằm thu thập thông tin: mức độ, hiện tràng, xu thế biến động chất lượng môi trường. - Quan trắc môi trường phải được thực hiện bằng một quá trình đo lường, ghi nhận thường xuyên và đồng bộ chất lượng môi trường và các liên quan đến chất lượng môi trường (UNEP). Lịch sử hình thành và phát triển quan trắc môi trường 1. Hoạt động quan trắc môi trường trên thế giới Ngay khi thành lập (1972), UNEP đã khởi xướng hệ thống quan sát trái đất (Earthwatch).

Từ năm 1973, một nhánh của Earthwatch cùng với tổ chức Y tế thế giới (WHO), tổ chức khí tượng thế giới (WMO) đã thiết lập hệ thống giám sát môi trường toàn cầu GEMS (Global Environmental Monitoring System). GEMS có mục tiêu thu thập các thông tin môi trường nền của thế giới và khu vực bao gồm các thông tin về môi trường nước, không khí và thực phẩm. Cũng trực thuộc GEMS còn có GEMS/Air (chương trình quan trắc và đánh giá ô nhiêm không khí đô thị) do WHO điều hành trực tiếp. Tính từ 1973 - 1997, GEMS/Air Network gồm 270 điểm ở 86 thành phố thuộc 45 quốc gia.

Mạng lưới trạm này được phân bố trên các thành phố lớn trên toàn thế giới với nhiệm vụ thu thập và đánh giá chất lượng không khí tại khu vực đô thị. Các trạm quan trắc được vận hành bởi chính quyền thành phố hay quốc gia ở các nước công nghiệp và đang phát triển. Các số liệu thu thập được đưa vào ngân hàng dữ liệu tại Cục Môi trường Mỹ (US.EPA) tại bang Carolina. Các số liệu sau khi được xử lý được in định kỳ (WHO/UNEP / 1984-1988) [10].

4 Nguyễn Đình PhúcLớp cao học K18 - Chuyên ngành Quản lý Môi trường Đến năm 1996, WHO phát triển hệ thống thông tin quản lý không khí (Air Management Information System, AMIS) kế tục GEMS/Air. Từ 1989, chương trình theo dõi khí quyển toàn cầu GAW (thuộc tổ chức khí tượng thế giới WMO) đã nghiên cứu phát triển mạng lưới quan trắc các tác nhân ảnh hưởng tới chất lượng không khí và khí quyển toàn cầu. Tiền thân của GAW bắt đầu từ cuối những năm 1960 khi mạng lưới quan trắc ô nhiễm không khí nền (Background Air Pollution Monitoring Network - BAPMoN) được thành lập bởi WMO. Đến năm 1989, BAPMoN hợp nhất với hệ thống quan trắc ozon toàn cầu (Global Ozone Observing System) thành chương trình theo dõi khí quyển toàn cầu (Global Atmosphere Watch - GAW).

Mục tiêu của GAW là quan trắc sự biến đổi dài hạn thành phần khí quyển ở quy mô toàn cầu và khu vực nhằm đánh giá sự đóng góp vào biến đổi khí hậu và các vấn đề môi trường. Các mục tiêu cụ thể bao gồm: (1) phối hợp và đánh giá các đo đạc hóa học khí quyển và các thông số vật lý liên quan đến sự biến đổi khí hậu (các khí nhà kính, ozone và các aerosol); (2) đánh giá ảnh hưởng của hóa học khí quyển lên môi trường, bao gồm sự ô nhiễm đô thị và ô nhiễm xuyên biên giới (chất lượng không khí, mưa acid, suy giảm tầng ozone bình lưu và gia tăng bức xạ UV). Mạng lưới trạm của GAW bao gồm: (1) 22 trạm toàn cầu đặt tại những nơi có nồng độ nền các chất ô nhiễm thấp, đại diện cho các khu vực địa lý rộng lớn, thường sử dụng cho mục đích nghiên cứu sự thay đổi khí hậu và suy giảm tầng ozone; (2) khoảng 400 trạm khu vực, thường đo đạc liên quan đến các vấn đề mang tính khu vực như: mưa acid, vận chuyển các chất khí và aerosol lượng vết, bức xạ UV cục bộ; (3) và các trạm cộng tác hay liên kết. Ngoài các tổ chức trên, còn có các định chế quốc tế khác về quan trắc môi trường như: IGBP (International Geosphere-Biosphere Programme) - chương trình Địa-Sinh quyển quốc tế; hay IPCC (Intergovernmental Panel on Climate change) - Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu.

5 Nguyễn Đình PhúcLớp cao học K18 - Chuyên ngành Quản lý Môi trường Tại các quốc gia phát triển, cùng với Mỹ, CHLB Đức chịu những hậu quả nghiêm trọng về môi trường do kinh tế phát triển. Tuy nhiên, chính điều đó đã tạo nên 2 nước có nhiều thành tựu trong các lĩnh vực nghiên cứu và triển khai công tác bảo vệ môi trường. Việc sử dụng công nghệ tiên tiến để giảm thiểu chất thải đã được hai quốc gia trên tiến hành từ nhiều năm nay, trong đó có rất nhiều các mạng lưới quan trắc môi trường với số liệu thu thập từ hàng chục năm nay. Tại Đông Nam Á, Thái Lan là quốc gia có hệ thống quan trắc môi trường phát triển mạnh và sớm nhất.

Hiện nay, cơ quan quản lý môi trường Quốc gia Thái Lan điều hành hoạt động các trạm quan trắc và phân tích môi trường cấp Trung ương. Hiện tại, Bangkok có 8 trạm quan trắc chất lượng không khí cố định, tự động, Samuttprakarn có 4 trạm, 2 trạm di động quan trắc tại nhiều thành phố khác và vùng bờ biển phía Đông. Các thông số quan trắc tự động liên tục bao gồm: SO2, NO2, HC, O3. Các mẫu khí được lấy theo thời gian 3 ngày một lần để phân tích trong phòng thí nghiệm các thông số: Chì (Pb) và bụi PM10 [12].

Hiện tại, việc đánh giá chất lượng môi trường không khí đã có nhiều bước tiến đáng kể, công tác quan trắc đã được cải thiện nhiều hơn với các ứng dụng khoa học công nghệ mới và cả công nghệ thông tin. Nhiều mạng lưới các trạm tự động đã được nhiều nước công nghiệp phát triển ứng dụng để tăng sự chính xác và sự liên tục theo không gian và thời gian. Các thiết bị hiện đại và tự động toàn bộ trong thu mẫu, phân tích và kể cả truyền số liệu về trung tâm nghiên cứu. Mặc dù vậy, chi phí cho các hệ thống này khá lớn và cũng chỉ mới áp dụng ở diện hạn chế nhất định về không gian hoặc theo nhu cầu cụ thể, trực tiếp của cơ quan quản lý cấp trên.

Các tổ chức về bảo vệ môi trường cũng khuyến các việc sử dụng này cần có sự phối hợp quốc gia, khu vực và toàn cầu để đảm bảo tính kinh tế và khoa học. Hoạt động quan trắc môi trường ở Việt Nam Tại Việt Nam, hoạt đông quan trắc môi trường được bắt đầu từ khá sớm, ngay từ năm 1902, toàn quyền Đông Dương đã cho thành lập Đài quan sát Từ trường và Khí tượng Phủ Liễn (Hải Phòng); khởi đầu xây dựng mạng lưới khí tượng 6 Nguyễn Đình PhúcLớp cao học K18 - Chuyên ngành Quản lý Môi trường thủy văn. Đến năm 1939, đã có 54 trạm khí tượng và 56 trạm thủy văn được xây dựng. Đến năm 1985, ra nghị quyết 246/HĐBT ngày 20/09/1985 của Hội đồng Bộ trưởng về việc đẩy mạnh công tác điều tra cơ bản, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường.

Năm 1994, sau khi luật BVMT được ban hành, Việt Nam bắt đầu hình thành hệ thống mạng lưới quan trắc môi trường Quốc gia, phục vụ các báo cáo hiện trạng môi trường. Ngày 29/01/2007, Thủ tướng chính phủ ra Quyết định số 16/2007/QĐ-TTG của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt “Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia đến năm 2020”. Theo đó, mục tiêu tổng quát của hoạt động quan trắc đến năm 2020 là xây dựng mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia bảo đảm thống nhất trên phạm vi cả nước, đồng bộ, tiên tiến và từng bước hiện đại, đáp ứng nhu cầu thu thập và cung cấp thông tin, số liệu điều tra cơ bản về môi trường, tài nguyên nước, khí tượng thủy văn, phục vụ có hiệu quả cho công tác xử lý, khắc phục ô nhiễm môi trường, dự báo, cảnh báo, phòng, tránh, giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra, phát triển mạnh và bền vững kinh tế - xã hội của đất nước. Mạng lưới quan trắc môi trường 1.

Khái niệm và tầm quan trọng của mạng lưới quan trắc môi trường Mạng lưới quan trắc môi trường là một hệ thống các điểm quan trắc được thiết lập dựa vào mối liên kết các loại số liệu đo đạc về mặt thống kê và không gian phân bố, đảm bảo khả năng phản ánh chính xác hiện trạng môi trường cho toàn bộ khu vực nghiên cứu. Các yêu cầu trong thiết kế mạng lưới quan trắc môi trường bao gồm: 7 Nguyễn Đình PhúcLớp cao học K18 - Chuyên ngành Quản lý Môi trường - Thiết kế mạng lưới QTMT phải được một nhóm chuyên gia có kiến thức đa ngành thực hiện. Thiết kế mạng lưới cần xác định thông số nào phải quan trắc, quan trắc ở địa điểm nào và với tần suất là bao nhiêu.