Nghiên Cứu Xác Định Hệ Số Phát Thải Khí Ô Nhiễm Từ Hoạt Động Đốt Trấu Tại Vùng Tây Nam Bộ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hệ số phát thải khí ô nhiễm từ hoạt động đốt trấu tại Tây Nam Bộ, góp phần đánh giá tác động môi trường.

• Tác giả: Chử Hoàng Lan
• Người hướng dẫn: TS. Đào Thanh Dương
• Trường học: Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt trấu tại vùng Tây Nam Bộ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Tổng quan về vỏ trấu
• 1.3.1. Nguồn gốc của vỏ trấu
• 1.3.2. Đặc điểm của vỏ trấu
• 1.3.3. Ứng dụng của vỏ trấu
• 1.4. Tổng quan các nghiên cứu có liên quan
• 1.5. Tổng quan về hệ số phát thải
• 2. CHƯƠNG II: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp khảo sát thực địa
• 2.2.2. Phương pháp xác định nồng độ các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt trấu ngoài hiện trường
• 2.2.3. Phương pháp xác định nồng độ các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt trấu trong phòng thí nghiệm
• 2.2.4. Phương pháp đo đạc
• 2.2.5. Phương pháp phân tích
• 2.2.6. Phương pháp tính toán
• 2.2.7. Phương pháp so sánh
• 2.2.8. Phương pháp tổng hợp số liệu và viết báo cáo
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm môi trường không khí tại cơ sở xay xát khi chưa có hoạt động đốt trấu
• 3.2. Xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm phát sinh từ hoạt động đốt trấu ngoài hiện trường
• 3.3. Nồng độ các chất khí ô nhiễm phát sinh từ hoạt động đốt trấu ngoài hiện trường
• 3.4. Hệ số phát thải của các chất khí ô nhiễm phát sinh từ hoạt động đốt trấu ngoài hiện trường
• 3.5. Xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm phát sinh từ hoạt động đốt trấu trong phòng thí nghiệm
• 3.5.1. Nồng độ các chất khí ô nhiễm phát sinh từ hoạt động đốt trấu trong phòng thí nghiệm
• 3.5.2. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt trấu trong phòng thí nghiệm
• 3.6. So sánh hệ số phát thải từ hoạt động đốt trấu
• 3.6.1. So sánh kết quả hệ số phát thải giữa ngoài hiện trường và trong phòng thí nghiệm
• 3.6.2. So sánh với các nghiên cứu khác
• 3.6.3. So sánh với hoạt động sử dụng trấu cho các mục đích khác nhau
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Nghiên cứu hệ số phát thải khí ô nhiễm từ đốt trấu

Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt trấu tại Tây Nam Bộ. Mục tiêu chính là đánh giá mức độ phát thải các chất như CO, CO2, NO2, SO2, và TSP từ việc đốt trấu tại các cơ sở xay xát lúa gạo ở tỉnh An Giang. Hệ số phát thải là công cụ quan trọng để ước tính lượng khí thải, giúp kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm không khí. Nghiên cứu này là một phần của đề tài cấp Bộ, nhằm cung cấp dữ liệu chính xác về phát thải khí từ hoạt động đốt trấu, góp phần vào việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp khảo sát thực địa và thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Tại hiện trường, các thông số khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió được đo đạc. Nồng độ các chất khí ô nhiễm được đo nhanh bằng thiết bị chuyên dụng. Trong phòng thí nghiệm, mẫu trấu được đốt trong điều kiện kiểm soát để xác định hệ số phát thải. Các phương pháp phân tích và tính toán được áp dụng để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

1.2. Kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy, hoạt động đốt trấu phát sinh lượng lớn khí CO, CO2, NO2, SO2 và bụi TSP. Hệ số phát thải của các chất này được xác định cụ thể, với sự khác biệt giữa đốt ngoài hiện trường và trong phòng thí nghiệm. Nghiên cứu cũng so sánh kết quả với các nghiên cứu khác, cho thấy sự tương đồng và khác biệt trong phát thải khí từ đốt trấu.

II. Tác động của đốt trấu đến môi trường

Hoạt động đốt trấu tại Tây Nam Bộ gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường. Việc đốt hở trấu làm phát sinh các chất khí ô nhiễm, góp phần vào ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính. Nghiên cứu chỉ ra rằng, lượng khí thải từ đốt trấu có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng. Đặc biệt, Tây Nam Bộ là vùng trọng điểm sản xuất lúa gạo, nên lượng trấu phát sinh hàng năm rất lớn, dẫn đến tình trạng đốt trấu phổ biến. Việc xác định hệ số phát thải giúp đánh giá chính xác mức độ tác động và đề xuất các giải pháp giảm thiểu.

2.1. Ô nhiễm không khí

Đốt trấu phát sinh các chất khí như CO, CO2, NO2, SO2 và bụi TSP, gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng. Các chất này có thể gây ra các vấn đề về hô hấp, tim mạch và ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, nồng độ các chất ô nhiễm tăng cao tại các khu vực có hoạt động đốt trấu thường xuyên.

2.2. Hiệu ứng nhà kính

Khí CO2 phát sinh từ đốt trấu là một trong những nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính. Nghiên cứu ước tính lượng CO2 phát thải từ hoạt động đốt trấu tại Tây Nam Bộ, góp phần vào biến đổi khí hậu toàn cầu. Việc giảm thiểu phát thải CO2 từ đốt trấu là cần thiết để bảo vệ môi trường và ứng phó với biến đổi khí hậu.

III. Ứng dụng và giải pháp

Nghiên cứu không chỉ xác định hệ số phát thải mà còn đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động của đốt trấu đến môi trường. Các giải pháp bao gồm sử dụng trấu làm nguyên liệu sản xuất năng lượng, sản xuất củi trấu, và ứng dụng tro trấu trong các lĩnh vực khác. Việc tận dụng trấu không chỉ giảm thiểu phát thải khí mà còn mang lại lợi ích kinh tế. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của đốt trấu và khuyến khích sử dụng các phương pháp xử lý trấu thân thiện với môi trường.

3.1. Sử dụng trấu làm năng lượng

Trấu có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất điện năng, giảm thiểu phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Nghiên cứu đề xuất xây dựng các nhà máy nhiệt điện từ trấu tại Tây Nam Bộ, nơi có nguồn trấu dồi dào. Việc này không chỉ giảm phát thải khí mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo, góp phần phát triển bền vững.

3.2. Sản xuất củi trấu

Củi trấu là sản phẩm từ trấu, có thể thay thế than đá và gas trong sinh hoạt. Nghiên cứu chỉ ra rằng, củi trấu có hiệu suất cháy cao, ít khói và thân thiện với môi trường. Việc sản xuất và sử dụng củi trấu không chỉ giảm thiểu ô nhiễm không khí mà còn tạo thêm việc làm cho người dân địa phương.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Vùng Tây Nam Bộ, với diện tích canh tác lúa lớn nhất cả nước, sản xuất khoảng 4 triệu tấn lúa mỗi năm, đồng thời phát sinh lượng trấu ước tính từ 4 đến 5 triệu tấn hàng năm. Trấu, phụ phẩm từ quá trình xay xát lúa, chiếm khoảng 20% khối lượng thóc và thường được xử lý bằng cách đốt hở, gây phát thải các chất khí ô nhiễm như CO, CO2, NO2, SO2 và bụi TSP. Hoạt động đốt trấu không chỉ ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng không khí mà còn góp phần vào hiệu ứng nhà kính, làm trầm trọng thêm biến đổi khí hậu. Mục tiêu nghiên cứu là xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm phát sinh từ hoạt động đốt trấu tại tỉnh An Giang, đại diện cho vùng Tây Nam Bộ, trong khoảng thời gian từ tháng 12/2017 đến tháng 8/2018. Nghiên cứu nhằm cung cấp dữ liệu chính xác phục vụ kiểm kê phát thải và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm, góp phần nâng cao chất lượng môi trường không khí và sức khỏe cộng đồng. Việc xác định hệ số phát thải phù hợp với điều kiện địa phương là cần thiết do các yếu tố như công nghệ đốt, điều kiện khí hậu và đặc điểm nguyên liệu có sự khác biệt so với các nghiên cứu quốc tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên khái niệm hệ số phát thải (Emission Factor – EF), đại lượng biểu thị lượng chất ô nhiễm phát thải trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu tiêu thụ (g/kg). EF là công cụ quan trọng trong kiểm kê phát thải và quản lý chất lượng không khí. Hai mô hình lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Mô hình cân bằng khối lượng khí thải: Tính toán lượng phát thải dựa trên nồng độ khí đo được, diện tích ống khói, tốc độ dòng khí và khối lượng nhiên liệu đốt.
2. Mô hình hiệu suất cháy (Combustion Efficiency – CE): Đánh giá mức độ hoàn thiện của quá trình đốt cháy dựa trên tỷ lệ cacbon phát thải dưới dạng CO2 so với tổng cacbon phát thải.

Các khái niệm chính bao gồm: CO, CO2, NO2, SO2, TSP (bụi tổng), hiệu suất cháy, và các yếu tố ảnh hưởng đến EF như độ ẩm, thành phần hóa học của trấu, điều kiện khí tượng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp khảo sát thực địa và thí nghiệm phòng thí nghiệm. Cỡ mẫu gồm 3 cơ sở xay xát lúa gạo quy mô nhỏ tại tỉnh An Giang, với 3 mẫu trấu lấy từ các địa điểm khác nhau (Cần Đăng, Bình Mỹ, Định Thành). Mỗi mẫu có khối lượng 50 kg, trong đó 40 kg dùng cho thí nghiệm đốt ngoài hiện trường, 10 kg bảo quản để thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Phương pháp phân tích gồm:

• Đo nồng độ các chất khí ô nhiễm (CO, CO2, NO2, SO2, TSP) bằng thiết bị phân tích khí thải Testo 350S và máy đo bụi Sibata.
• Xác định các thông số khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ và hướng gió) tại các vị trí đo.
• Tính toán hệ số phát thải dựa trên công thức cân bằng khối lượng khí thải và khối lượng trấu đốt.
• So sánh kết quả giữa thí nghiệm ngoài hiện trường và trong phòng thí nghiệm, cũng như so sánh với các nghiên cứu quốc tế.

Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 12/2017 đến tháng 8/2018, đảm bảo thu thập dữ liệu trong điều kiện khí tượng đặc trưng của vùng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nồng độ các chất khí ô nhiễm tại hiện trường: Nồng độ CO đo được tại các điểm đốt dao động từ khoảng 10.000 đến 15.000 µg/m³, CO2 từ 800.000 đến 1.000.000 µg/m³, NO2 từ 150 đến 300 µg/m³, SO2 từ 100 đến 250 µg/m³, và TSP từ 500 đến 1.200 µg/m³. Nồng độ này giảm dần theo khoảng cách từ điểm đốt, phản ánh sự phát tán của khí thải trong không khí.

2. Hệ số phát thải ngoài hiện trường: Hệ số phát thải trung bình của CO là khoảng 14 g/kg, CO2 khoảng 880 g/kg, NO2 khoảng 0,19 g/kg, SO2 khoảng 0,11 g/kg, và TSP khoảng 1,5 g/kg. Các giá trị này tương đồng hoặc thấp hơn so với một số nghiên cứu tại Pakistan và Trung Quốc, phản ánh đặc điểm đốt trấu và điều kiện môi trường địa phương.

3. Hệ số phát thải trong phòng thí nghiệm: Kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy hệ số phát thải CO trung bình khoảng 12 g/kg, CO2 khoảng 900 g/kg, NO2 khoảng 0,21 g/kg, SO2 khoảng 0,13 g/kg, và TSP khoảng 1,3 g/kg. Sự khác biệt nhỏ so với ngoài hiện trường có thể do điều kiện kiểm soát tốt hơn và hiệu suất cháy cao hơn trong phòng thí nghiệm.

4. So sánh với các nghiên cứu khác: Hệ số phát thải CO và CO2 trong nghiên cứu này thấp hơn so với các nghiên cứu tại Trung Quốc và Ấn Độ, có thể do độ ẩm trấu thấp hơn và phương pháp đốt khác biệt. Hệ số phát thải NO2 và SO2 cũng thấp hơn, phản ánh mức độ phát thải khí ô nhiễm phù hợp với điều kiện đốt trấu tại Tây Nam Bộ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt hệ số phát thải giữa các nghiên cứu là do đặc tính vật liệu trấu, điều kiện đốt và khí tượng vùng nghiên cứu. Độ ẩm trấu trung bình khoảng 10%, thấp hơn so với một số vùng nghiên cứu khác, giúp tăng hiệu suất cháy và giảm phát thải CO. Tốc độ gió trung bình 1,8 – 2,5 m/s tại hiện trường ảnh hưởng đến sự phát tán khí thải, làm giảm nồng độ đo được ở khoảng cách xa.

So sánh dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện hệ số phát thải các chất khí chính giữa hiện trường, phòng thí nghiệm và các nghiên cứu quốc tế, giúp minh họa sự khác biệt và tương đồng. Bảng tổng hợp số liệu chi tiết cũng hỗ trợ phân tích sâu hơn về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và kỹ thuật đốt.

Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng kiểm kê phát thải khí nhà kính và các chất ô nhiễm không khí từ hoạt động đốt trấu tại vùng Tây Nam Bộ, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý môi trường và giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật cho hoạt động đốt trấu: Ban hành các quy định về kỹ thuật đốt trấu nhằm giảm thiểu phát thải khí ô nhiễm, tập trung vào kiểm soát độ ẩm trấu và cải tiến thiết bị đốt. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, chủ thể là Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang phối hợp với các cơ quan liên quan.

2. Khuyến khích sử dụng trấu làm nguồn năng lượng sạch: Phát triển công nghệ sản xuất củi trấu và viên nén trấu để thay thế đốt hở, giảm phát thải khí độc hại. Mục tiêu tăng tỷ lệ sử dụng trấu làm nhiên liệu sạch lên 50% trong vòng 3 năm, do các doanh nghiệp năng lượng sinh khối và hợp tác xã nông nghiệp thực hiện.

3. Tăng cường giám sát và kiểm soát ô nhiễm không khí tại các cơ sở xay xát: Lắp đặt thiết bị quan trắc khí thải và bụi tại các cơ sở xay xát quy mô nhỏ, đảm bảo tuân thủ quy định về phát thải. Thời gian triển khai 1 năm, do chính quyền địa phương và các cơ quan môi trường thực hiện.

4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo kỹ thuật: Tổ chức các chương trình tập huấn cho người dân và chủ cơ sở xay xát về tác hại của đốt trấu và các biện pháp giảm thiểu phát thải. Thời gian thực hiện liên tục, do các tổ chức phi chính phủ và ngành môi trường phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý môi trường và chính quyền địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và kế hoạch kiểm soát ô nhiễm không khí tại vùng Tây Nam Bộ.

2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực khoa học môi trường: Tham khảo dữ liệu hệ số phát thải và phương pháp nghiên cứu để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí từ phụ phẩm nông nghiệp.

3. Doanh nghiệp và cơ sở sản xuất năng lượng sinh khối: Áp dụng kết quả để cải tiến công nghệ đốt trấu, phát triển sản phẩm năng lượng sạch, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu và giảm thiểu ô nhiễm.

4. Cộng đồng nông dân và các cơ sở xay xát lúa gạo: Nắm bắt thông tin về tác động môi trường của hoạt động đốt trấu, từ đó áp dụng các biện pháp giảm thiểu phát thải, bảo vệ sức khỏe và môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ số phát thải là gì và tại sao quan trọng?
   Hệ số phát thải (EF) là đại lượng biểu thị lượng chất ô nhiễm phát thải trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu tiêu thụ. EF giúp ước tính tổng lượng khí thải, phục vụ kiểm kê phát thải và xây dựng chính sách giảm ô nhiễm. Ví dụ, EF CO từ đốt trấu tại An Giang khoảng 14 g/kg.

2. Tại sao cần nghiên cứu hệ số phát thải riêng cho vùng Tây Nam Bộ?
   Do đặc điểm khí hậu, công nghệ đốt và thành phần trấu khác biệt so với các vùng khác, sử dụng EF từ nước ngoài có thể gây sai số lớn. Nghiên cứu tại địa phương giúp có dữ liệu chính xác, phù hợp với điều kiện thực tế.

3. Phương pháp đo nồng độ khí ô nhiễm trong nghiên cứu là gì?
   Nghiên cứu sử dụng thiết bị phân tích khí thải Testo 350S và máy đo bụi Sibata để đo nhanh nồng độ CO, CO2, NO2, SO2 và TSP tại hiện trường và phòng thí nghiệm, đảm bảo độ chính xác và tin cậy.

4. Hiệu suất cháy ảnh hưởng thế nào đến phát thải khí?
   Hiệu suất cháy (CE) phản ánh mức độ hoàn thiện của quá trình đốt. CE cao giúp giảm phát thải CO và các khí độc hại khác. Trong nghiên cứu, CE được tính dựa trên tỷ lệ cacbon phát thải dưới dạng CO2 so với tổng cacbon.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm phát thải từ đốt trấu?
   Sử dụng công nghệ đốt cải tiến, chuyển đổi trấu thành củi trấu hoặc viên nén, và tăng cường quản lý, giám sát là các giải pháp hiệu quả. Ví dụ, sản xuất củi trấu giúp giảm phát thải CO và bụi so với đốt hở truyền thống.

Kết luận

• Xác định thành công hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm chính (CO, CO2, NO2, SO2, TSP) từ hoạt động đốt trấu tại tỉnh An Giang, đại diện vùng Tây Nam Bộ.
• Hệ số phát thải CO trung bình khoảng 14 g/kg, CO2 khoảng 880 g/kg, phù hợp với điều kiện đốt trấu địa phương.
• So sánh giữa thí nghiệm ngoài hiện trường và phòng thí nghiệm cho thấy sự tương đồng, khẳng định tính tin cậy của kết quả.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho kiểm kê phát thải và xây dựng chính sách giảm thiểu ô nhiễm không khí.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm phát thải, nâng cao hiệu quả sử dụng trấu làm nguồn năng lượng sạch trong vòng 1-3 năm tới.

Khuyến khích các cơ quan quản lý, doanh nghiệp và cộng đồng nông dân áp dụng kết quả nghiên cứu để bảo vệ môi trường và phát triển bền vững vùng Tây Nam Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trấu là phụ phẩm phát sinh từ hoạt động sản xuất lúa gạo, chiếm 20% khối lượng lúa được xay xát. Hiện nay, trấu được dùng để sấy lúa, sản xuất củi trấu, bán cho các lò gạch, sử dụng trong đun nấu tại các cơ sở tiểu thủ công nghiệp và hộ gia đình. Tuy nhiên, đốt bỏ trấu là hình thức xử lý phổ biến khi lượng phát sinh lớn và các nhà máy xay xát không có khả năng chứa hoặc tiêu thụ kịp thời. Việc đốt hở trấu làm phát sinh các chất khí ô nhiễm như khói, bụi, CO, CO2, NO2, SO2… góp phần gây nên ô nhiễm môi trường không khí nói chung và gây hiệu ứng nhà kính dẫn đến biến đổi khí hậu nói riêng.

Tây Nam Bộ là vùng trọng điểm về sản xuất lương thực, đặc biệt là sản xuất lúa gạo với diện tích và sản lượng luôn đứng đầu cả nước. Tuy nhiên, đây cũng là vùng có hoạt động đốt trấu phổ biến do lượng phát sinh lớn, lượng trấu phát sinh hàng năm luôn ở mức 4 - 5 triệu tấn. Hệ số phát thải (Emission Factor – EF) là một công cụ rất hiệu quả để ước tính mức độ phát thải các chất ô nhiễm không khí và đang được sử dụng rộng rãi phục vụ công tác kiểm kê phát thải ở nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên, EF phụ thuộc rất nhiều yếu tố như trình độ công nghệ, điều kiện môi trường, hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí, nguyên/nhiên liệu sử dụng.

Vì vậy, việc sử dụng EF của nước khác vào Việt Nam để thực hiện kiểm kê phát thải có thể gây ra sai số lớn. Hơn thế nữa, cho đến nay có rất ít nghiên cứu liên quan đến vấn đề đốt hở trấu ở Việt Nam nói chung và vùng Tây Nam Bộ nói riêng. Do vậ y tổng lương khí thải phát thải vào môi trườ ng cũng như những thiệ t haị môi trường, suy giảm chất lượng môi trường không khí và sức khỏe gây ra từ đốt trấu trong vùng ĐBSCL là bao nhiêu vẫn là những câu hỏi chưa đươc trả lời. Chính vì các lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt trấu tại vùng Tây Nam Bộ” được thực hiện nhằm xác định hệ số phát thải các chất ô nhiễm môi trường không khí từ hoạt động đốt bỏ trấu.

Phạm vi vùng Tây Nam Bộ bao gồm 13 tỉnh, thành phố có đặc điểm thời tiết khí hậu 1 có sự tương đồng, đồng thời do hạn chế về mặt thời gian nên nghiên cứu chỉ lựa chọn An Giang là tỉnh đại diện để tiến hành thực hiện nghiên cứu và đánh giá. Nghiên cứu này là một trong những nhánh nghiên cứu của Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu xác định hệ số phát thải khí nhà kính từ hoạt động đốt hở phụ phẩm nông nghiệp (trấu, rơm rạ) vùng Tây Nam Bộ” mã số TNMT. 2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường không khí (CO, CO2, NO2, SO2, TSP) do hoạt động đốt trấu tại các cơ sở xay xát lúa gạo thuộc tỉnh An Giang. Từ đó, so sánh mức độ phát sinh các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt hở trấu với việc sử dụng trấu như một nguồn năng lượng sẵn có cho các mục đích khác nhau.

3 Nội dung nghiên cứu 2 - Nghiên cứu xác định hệ số phát thải của các chất khí gây ô nhiễm môi trường không khí từ hoạt động đốt trấu ngoài hiện trường + Chọn 03 cơ sở xay xát có hoạt động đốt hở trấu trên địa bàn tỉnh An Giang; + Xác định các thông số khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, hướng gió…) tại 03 địa điểm nghiên cứu; + Đo nhanh nồng độ các chất khí ô nhiễm (CO, CO2, NO2, SO2, TSP) và xác định hệ số phát thải từ hoạt động đốt hở trấu. - Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường không khí từ hoạt động đốt trấu trong phòng thí nghiệm + Lấy 03 mẫu trấu (cùng thời điểm lấy mẫu khí ô nhiễm tại hiện trường) tại các cơ sở xay xát thuộc tỉnh An Giang; + Xác định khối lượng đốt, độ ẩm của mẫu trấu; + Thực hiện thí nghiệm đốt trấu trong phòng thí nghiệm; + Đo nhanh nồng độ các chất khí ô nhiễm (CO, CO2, NO2, SO2, TSP) từ hoạt động đốt hở trấu và xác định hệ số phát thải từ hoạt động đốt trấu trong phòng thí nghiệm.1 Tổng quan về vỏ trấu 1.1 Nguồn gốc của vỏ trấu Lúa (Oryza spp) là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới cùng với ngô, lúa mì (tiểu mạch), sắn (khoai mì) và khoai tây. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài ta sẽ thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu.1 Hạt thóc và sản phẩm của nó sau khi xay xát 1.2 Đặc điểm của vỏ trấu Trấu là lớp vỏ ngoài của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát.2 Hàm lượng vỏ trấu trong hạt thóc Các đặc tính của trấu ảnh hưởng đáng kể đến sự phát thải của vỏ trấu trong quá trình đốt.

4 Theo Nguyễn Bá Tuấn (2012) [19], trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi cháy trong quá trình đốt và 25% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu là xellulose, ligin và hemi-xellulose, ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất chứa nitơ và vô cơ. Ligin chiếm khoảng 25 - 30% và xellulose chiếm khoảng 35 - 40%. Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt.

Thành phần hoá học của vỏ trấu biến động theo giống lúa, mùa vụ, đặc trưng canh tác nông nghiệp của từng vùng khác nhau.1 Đặc trưng thành phần hóa học của trấu [13] Thành phần Hàm lượng (%) Độ ẩm 2,4 - 11,4 Protein thô 1,7 -7,4 Dịch chiết không chứa nitơ 24,7 - 38,8 Sợi thô 31,7 - 49,9 Tro 13,2 - 29,0 Pentosan 16,9 - 22,0 Xenllulose 34,3 - 43,8 Thành phần không tan của tro trong axit (tính 13,7 - 20,8 theo lượng tro thu được) Sau khi đốt, tro trấu chứa một hàm lượng SiO2 lớn, do vậy tro trấu được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như làm nguyên nhiên liệu, sản xuất nhiệt năng, vật liệu xây dựng… Bảng 1.2 Thành phần oxit có trong tro trấu sau khi đốt ở nhiệt độ 500oC [1] Thành phần SiO2 K2 O MgO Fe2O3 Al2O3 CaO Hàm lượng (%) 96,84 0,06 0,83 0,34 0,94 0,24 Từ bảng 1.3 cho thấy, thành phần của vỏ trấu chủ yếu chứa các nguyên tố C, H, O, Si còn lại các nguyên tố khác không đáng kể 5 Bảng 1.3 Thành phần nguyên tố của vỏ trấu [26] Nguyên tố Phần trăm khối lượng (%) C 36,4 H 4,84 O 25,11 N 0,44 S 0,17 Vì vậy, trong quá trình đốt trấu có thể sinh ra nhiều chất khí ô nhiễm, trong đó chủ yếu là CO, CO2, NO, NO2, SO2, bụi (PM), các hợp chất hydrocacbon thơm (PAHs), các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs). (3) Ứng dụng của vỏ trấu Từ lâu, vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc ở vùng nông thôn, đặc biệt là ở vùng đồng bằng sông Cửu Long. Chất đốt từ vỏ trấu được sử dụng rất nhiều trong sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) và sản xuất (làm gạch, sấy lúa). Trong sinh hoạt, người dân đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là trấu.

Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu. Lò trấu hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi ở nông thôn.3 Lò đốt vỏ trấu dùng trong sinh hoạt ở các vùng Tây Nam Bộ 6 Hình 1.4 Lò đốt gạch tại tỉnh An Giang Hình 1.5 Kho lưu trữ trấu của lò đốt gạch - Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu Máy ép củi trấu được sản xuất tại Gò Công (Tiền Giang) có công suất 70 - 80 kg củi/giờ, tiêu thụ điện 6 - 7 KW/h. Cứ 1,05 kg trấu thì cho ra 1 kg củi trấu với lượng trấu này sẽ nấu được bữa ăn cho 4 người. Củi trấu có đường kính 73 mm, dài từ 0,5 - 1 m.6 Củi trấu thành phẩm 7 Củi trấu duy trì cháy lâu hơn nấu trực tiếp bằng trấu hoặc than đá và có thể sử dụng cho lò truyền thống, cà ràng, bếp than, bếp than đá.

rất dễ dàng vì tính chất bắt lửa nhanh, không có khói và khi cháy có mùi rất dễ chịu. Bên cạnh giá thành thấp hơn so với gas, củi trấu cũng có hạn chế là chỉ phổ biến ở vùng nông thôn, vùng ven các khu dân cư gần đô thị do phải có chỗ để củi, có bếp lò và cần nơi thải tro. - Sử dụng nhiệt lượng của trấu sản xuất điện năng Trấu là một nguồn năng lượng tái tạo dồi dào ở nước ta. Trấu cũng có thể dùng làm nguồn nguyên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, góp phần giải quyết nạn thiếu điện cũng như tình trạng ô nhiễm môi trường do trấu dư thừa gây ra.

Theo số liệu tính toán, cứ 2 kg trấu tạo ra 1 kW điện, như vậy với khối lượng hàng triệu tấn trấu, mỗi năm chúng ta có thể thu lại được hàng trăm MW điện. Đây có thể là một nguồn nguyên liệu phong phú phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam chưa có nhà máy điện nào từ vỏ trấu được đi vào vận hành. - Các ứng dụng khác: Ngoài các ứng dụng nêu trên, vỏ trấu còn có thể làm nguyên liệu lọc nước, nguyên liệu xây dựng sạch, làm thiết bị cách nhiệt, làm chất độn, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, tro trấu có thể dùng làm phân bón… 1.2 Tổng quan các nghiên cứu có liên quan 1.1 Tổng quan về hệ số phát thải - Khái niệm hệ số phát thải Hệ số phát thải (Emission Factor – EF) là một đại lượng thể hiện mối liên hệ giữa lượng chất ô nhiễm phát thải từ một nguồn với các hoạt động phát thải ra các chất đó và thường được thể hiện dưới dạng khối lượng chất ô nhiễm trên một đơn vị khối lượng, thể tích, quãng đường hoặc thời gian của hoạt động phát thải ra nó [29].

- Ứng dụng và hạn chế của hệ số phát thải Hệ số phát thải là một công cụ quan trọng trong việc ước tính phát thải ô nhiễm không khí, giúp kiểm kê ô nhiễm và quyết định các chính sách nhằm giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường không khí.