CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI MỊN PM 2. Khái niệm, phân loại bụi mịn PM 2.5 Năm 2019, Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã đưa ra 10 vấn đề nghiêm trọng nhất có thể ảnh hưởng đến cuộc sống của con người trên thế giới, trong đó vấn đề số 1 là “Ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu”[2].
Cũng theo WHO có đến 97% các thành phố ở các nước có thu nhập thấp và trung bình với dân số trên 100.000 dân không đáp ứng theo hướng dẫn của WHO về chất lượng không khí. Các thành phố có mức độ ô nhiễm không khí cao tập trung chủ yếu tại khu vực châu Á, trong đó có Việt Nam. Trong các chất gây ô nhiễm môi trường không khí, ô nhiễm bụi mịn PM2.5 đã và đang là vấn đề nghiêm trọng nhất ở nhiều thành phố lớn tại châu Á. Bụi gây ra nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường.
Do tồn tại trong khí quyển với vòng đời tương đối ngắn, từ vài giờ đến vài tuần nên thành phần hóa học của chúng thay đổi theo thời gian và không gian tùy thuộc vào nguồn phát thải và các điều kiện khí tượng. Bụi là một hỗn hợp phức tạp chứa các hạt vô cơ và hữu cơ ở dạng lỏng hoặc rắn bay lơ lửng trong không khí; bao gồm sulfate, nitrat, amoniac, natri clorua, cacbon đen, bụi khoáng và nước. Bụi hay hợp chất có trong bụi được gọi chung là Particulate Matter – ký hiệu PM. Theo định nghĩa của WHO: “PM là một chất gây ô nhiễm không khí, bao gồm hỗn hợp các hạt rắn và hạt lỏng, chúng lơ lửng trong không khí”.
Bụi mịn là bụi có kích thước hạt trong khoảng từ 10 µm đến 2,5 µm (bụi PM10) và từ 2,5 µm đến 0,1 µm (PM2. Bụi siêu mịn là bụi có kích thước hạt dưới 0.5 là tổng các hạt bụi lơ lửng có đường kính động học nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 micro, chưa đến 1/30 - 1/20 đường kính của sợi tóc. 11 Do bản chất lý hoá của các vật thể và bụi, nên người ta có thể có nhiều cách phân loại, thường dựa vào các đặc điểm cơ bản của bụi trong sản xuất. Tuy nhiên, có hai cách phân chia phổ biến.
Bụi phân chia theo kích thước bao gồm: Bụi to, bụi thô, bụi cát, bụi cỡ vừa, cỡ nhỡ, cỡ PM20, PM10, PM5, PM2. Bụi phân chia theo nguồn sinh ra bụi bao gồm: – Bụi hữu cơ: (gồm bụi có nguồn gốc từ động vật như lông gia súc, súc vật và bụi thực vật như bông, đay, gỗ, ngũ cốc, giấy…). – Bụi vô cơ: như các kim loại (đồng, chì, kẽm, sắt, mangan…) các khoáng chất như (thạch anh, cát, than, chì, amiăng…) các bụi vô cơ nhân tạo (xi măng, thuỷ tinh…). – Bụi hỗn hợp: có thể có ở nhiều nơi, trong đó có thể nhiễm lẫn 30 – 50% bụi khoáng chất.
Loại bụi này dễ gây bệnh hơn bụi đơn thuần, thí dụ có nhiều silic, amiăng sẽ tác hại nhiều lên cơ thể so với các bụi khác. Theo nhiều cách phân chia, nhưng nhìn chung bền vững trong không khí là các loại bụi rắn. Các loại bụi to, bụi thô và cỡ vừa là các loại bụi nặng và nhanh chóng lắng xuống mặt đất và dễ bị cuốn đi theo nước. Bụi đường và bụi xây dựng phần lớn là loại bụi này.
Xe cộ thường cuốn lên hoặc theo những cơn gió to. Nhìn chung loại bụi này chủ yếu gây bẩn, gây khó chịu, gây dị ứng tức thời chứ không ảnh hưởng tới sức khỏe một cách lâu dài, trừ trường hợp nồng độ quá cao tại mỏ than, cơ sở sản xuất xi măng, đá. Còn với đa số trường hợp ở thành thị, bụi thô cho đến bụi cỡ nhỡ dễ dàng lọc bởi khẩu trang và kể cả nếu không có khẩu trang, hệ hô hấp cũng có hệ thống ngăn chặn, lọc và đào thải bụi một cách tự động. Các loại bụi mịn, siêu mịn lơ lửng nhiều trong không khí, kích thước nhỏ, khối lượng nhẹ nên rất ít lắng, chúng lơ lửng và lấp đầy trong không khí, dễ dàng len lỏi qua các loại khe cửa.
Vì vậy, dù ở trong nhà, con người cũng vẫn bị ảnh hưởng dù đóng kín. Loại bụi này là kết quả của việc đốt cháy như: đốt củi, đốt rạ, đốt rác, đốt các chất cháy dở dang, khí xả động cơ, đốt than. Các nguồn gây ô nhiễm bụi mịn PM 2.5 Các hạt bụi mịn PM2.5 có thể sinh ra từ tự nhiên như cháy rừng, bụi sa mạc, khói núi lửa, các cơn bão cát, lốc xoáy, hoặc từ chất thải sinh vật như phấn hoa, bào tử nấm, nước thải côn trùng. Nhưng đa phần bụi mịn PM2.5 được tạo ra từ các hoạt động của con người.
Đối với môi trường không khí tại các đô thị, các nguồn chính gây ô nhiễm môi trường không khí gồm: hoạt đông giao thông vận tải, hoạt động xây dựng, hoạt động của các xí nghiệp trong nội đô, sinh hoạt dân cư, xử lý rác thải và các nguồn ô nhiễm từ ngoại thành chuyển vào. Hoạt động giao thông vận tải Khí thải từ các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ đóng góp nhiều nhất trong tổng lượng phát thải bụi gây ô nhiễm môi trường không khí đô thị. Bụi chủ yếu được sinh ra do khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu động cơ. Trong các loại phương tiện giao thông thì xe mô tô, xe gắn máy chiếm tỉ lệ lớn nhất đồng thời cũng là nguồn phát thải bụi lớn nhất.
Các phuơng tiện giao thông cơ giới sử dụng xăng và dầu diesel làm nhiên liệu, quá trình rò rỉ, 13 bốc hơi và đốt cháy nhiên liệu còn dẫn tới phát sinh nhiều loại khí độc như: VOC, Benzen, Toluen,. Sự phát thải của các phương tiện cơ giới đường bộ phụ thuộc nhiều vào chất lượng phương tiện, nhiên liệu, tốc độ, đường xá,. Xe ô tô, xe máy ở nước ta hiện nay bao gồm nhiều chủng loại, có nhiều xe qua nhiều năm sử dụng và không thường xuyên bảo dưỡng, hiệu quả sử dụng nhiên liệu thấp, nồng độ chất độc hại và bụi trong khí thải cao. Lượng phát thải bụi tăng lên hàng năm cùng với sự phát triển về số lượng của các phương tiện giao thông đường bộ.
Với tốc độ tăng trưởng hàng năm các loại xe ô tô đạt 12%, trong đó xe ô tô con có tốc độ tăng cao nhất là 17%/năm, xe tải khoảng 13%, xe máy tăng khoảng 15% kèm theo việc sử dụng nhiên liệu (chủ yếu là xăng, dầu diezen), cùng với chất lượng phương tiện còn hạn chế (xe cũ, không được bảo dưỡng thường xuyên) làm gia tăng đáng kể nồng độ bụi trong không khí [3]. Hiện nay, giao thông công cộng đô thị nước ta chủ yếu là xe buýt. Dự kiến trong tương lại gần chúng ta sẽ có đường sắt trên cao hỗ trợ thêm cho giao thông công cộng. Tuy hiện nay, số lượng và chất lượng của xe buýt đã có những cải thiện nhưng xe buýt cũng là nguồn gây ONMT không khí đáng kể.
Do các lí do khách quan và nguồn lực đầu tư nhà nước còn hạn chế đã dẫn đến tình trạng nhiều xe buýt ở tình trạng cũ, không đạt các tiêu chuẩn về khí thải. Các tuyến đường chật hẹp, xuống cấp, thiếu quy hoạch đồng bộ kèm theo là ý thức tham gia giao thông của người dân chưa cao gây hiện tượng ùn tắc giao thông cũng là yếu tố đáng kể làm nghiêm trọng thêm vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt là các đô thị lớn như thành phố Hà Nội. Bên cạnh đó, bụi đất đá tồn đọng trên đường do mưa bẩn hoặc đến từ các phương tiện chuyên chở vật liệu xây dựng, rác thải, đất cát cuốn bay lên từ mặt đường phố trong quá trình di chuyển của các phương tiện giao thông, người dân đi bộ cũng là một nguồn gây ONKK. Hoạt động sản xuất công nghiệp Hoạt động sản xuất công nghiệp đang là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường không khí trầm trọng.
Đây là ngành có đặc thù, thải ra môi trường không khí một lượng lớn bụi TSP, PM10 và một số chất khác như: SO2, CO, CO2… khói thải từ nhà máy, xưởng sản xuất, khu công nghiệp. Hiện nay, tại các đô thị còn tồn tại nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp. Các doanh nghiệp này thường là doanh nghiệp vừa và nhỏ có công nghệ sản xuất còn tương đối lạc hậu. Một số cơ sở sản xuất có thiết bị lọc bụi nhưng chưa có thiết bị xử lý khí thải độc hại, không đạt tiêu chuẩn về chỉ tiêu khí thải gây ô nhiễm không khí.
Các cơ sở này phân bố phân tán, do quá trình đô thị hoá, hiện đại hoá, phạm vi thành phố ngày càng mở rộng nên hiện nay, phần lớn khu công nghiệp cũ này nằm trong nội thành của nhiều thành phố. Các nhóm ngành phát sinh nhiều bụi phải kể đến là các ngành có lò hơi, lò sấy, máy phát điện đốt nhiên liệu nhằm cung cấp hơi, điện, nhiệt; nhóm ngành nhiệt điện; nhóm ngành sản xuất xi măng, sản xuất gang thép, nhóm ngành may mặc, nhóm ngành sản xuất cơ khí, luyện kim, nhóm ngành sản xuất các sản phẩm từ kim loại; nhóm ngành khai thai sản xuất than và khoáng sản. Các nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình được mô tả theo bảng 1.1 dưới đây: Bảng 1. Các nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình Nhóm ngành sản xuất Khí thải Các ngành có lò hơi, lò sấy, máy phát Bụi, SO2, CO, CO2, NO2, VOCs, muội điện đốt nhiên liệu nhằm cung cấp khói hơi, điện, nhiệt Nhóm ngành nhiệt điện Bụi, CO, CO2, H2S, SO2, và NOx Nhóm ngành sản xuất xi măng Bụi, NO2, CO2, F Bụi, gỉ sắt chứa các oxit kim loại (FeO, Nhóm ngành sản xuất gang thép MnO, Al2O3, SiO2, CaO, MgO); khí thải chứa CO2, SOx.
15 Nhóm ngành may mặc: từ công đoạn Bụi, Cl, SO2, bột màu, formandehit, cắt may, giặt tẩy, sấy hydrocacbon, NaOH, NaClO Nhóm ngành sản xuất cơ khí, luyện Bụi, hơi kim loại nặng, CN-, HCl, SiO2, kim CO, CO2 Nhóm ngành sản xuất các sản phẩm Bụi kim loại đặc thù, hơi hóa chất, hơi từ kim loại dung môi hữu cơ, SO2, NO2 Bụi H2S, NH3, hơi dung môi hữu cơ, hóa Nhóm ngành sản xuất hóa chất chất đặc thù, bụi, SO2, CO, NO2 Nhóm ngành khai thác dầu thô, khí CO, SO2, NOx, hơi hữu cơ Nhóm ngành khai thai sản xuất than Bụi, SO2, NOx, CO, CO2 và khoáng sản 1. Hoạt động xây dựng và dân sinh Bên cạnh hoạt động giao thông, hoạt động xây dựng trong đô thị cũng là nguồn gây ảnh hưởng đến môi trường không khí.