Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận Kết luận và kiến nghị 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1. Ô nhiễm không khí từ hoạt động của phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ 1. Các dạng phát thải từ hoạt động của phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ Phần lớn đối với các PTCGĐB hiện nay, năng lƣợng để chúng chuyển động đƣợc là do đốt cháy nhiên liệu trong động cơ đốt trong. Do vậy, ô nhiễm từ PTCGĐB chủ yếu là do các sản phẩm của quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ, gọi là khí xả (exhaust), hoặc do nhiên liệu tự bay hơi.
Ngoài ra, còn có sự phát thải bụi do quá trình ma sát. Phát thải do quá trình bay hơi (HC, VOC) Tổn thất trong quá trình nạp liệu (HC, VOC) Sự mài mòn của lốp, phanh và khớp li hợp (PM) Khí xả - Bụi đƣờng: do mài mòn mặt đƣờng (CO, CO2, PM, hoặc do bụi lắng đọng trên mặt đƣờng SO2, NOx, HC) (PM) (CO, CO2, PM, SO2, NOx, HC) Hình 1. Minh họa các dạng phát thải từ hoạt động của phương tiện vận tải Chi tiết về các dạng phát thải từ hoạt động của PTCGĐB nhƣ sau [9, 10]: Khí xả (exhaust): - Khí xả khi xe đang chạy (Running exhaust): Khí thoát ra từ ống xả khi xe đang chạy trên đƣờng. - Khí xả khi xe ở chế độ không tải của động cơ (Idle exhaust): Khí thoát ra từ ống xả khi xe nổ máy nhƣng không chuyển động.
- Khí xả khi xe khởi động (Starting exhaust): Khí thoát ra từ ống xả khi khởi động xe. Bay hơi nhiên liệu (Fuel evaporation): - Sự bay hơi nhiên liệu trong ngày (Diurnal emissions): Xảy ra khi nhiệt độ môi trƣờng đủ lớn để làm bay hơi nhiên liệu, sự phát thải này có thể xảy ra liên tục trong ngày, tùy thuộc vào nhiệt độ môi trƣờng. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Bay hơi do rò rỉ (Resting loss): do hiện tƣợng thấm qua cao su và các plastic. - Bay hơi do động cơ nóng khi dừng, đỗ (Hot soak): xảy ra sau khi xe dừng hoặc kết thúc cuộc hành trình (ngay sau khi tắt động cơ), khi đó nhiên liệu vẫn còn nóng.
- Bay hơi trong khi chạy (Running losses): xảy ra khi hơi nhiên liệu nóng thoát ra từ hệ thống nhiên liệu hoặc bầu lọc than hoạt tính trong khi xe đang hoạt động. - Bay hơi trong quá trình nạp liệu (Refueling losses). Dạng phát thải khác: - Sự phát thải bụi do sự mài mòn của lốp (Tire wear). - Sự phát thải bụi do sự mài mòn của phanh (Brake wear).
Ngoài ra, hoạt động của các PTCGĐB còn gây ra các dạng ô nhiễm khác nhƣ ô nhiễm nhiệt và tiếng ồn. Trong số các chất ô nhiễm tạo ra trong quá trình hoạt động của PTCGĐB, một số chất đƣợc quy định về nồng độ giới hạn trong khí xả động cơ nhƣ CO, CO2, HC, NOx và PM. Các chất này thƣờng đƣợc gọi là chất ô nhiễm thông thường. Một số chất khác không đƣợc quy định trong các điều luật liên quan đến khí xả động cơ nhƣ NH3, SO2, benzen, PAHs, POPs.Các chất này đƣợc gọi là chất ô nhiễm đặc trưng.
Các nhà chuyên môn rất quan tâm đến các chất ô nhiễm đặc trƣng khi họ cần nghiên cứu để hiểu sâu về hiện tƣợng và nguyên nhân ô nhiễm [11]. Tác động của các chất ô nhiễm không khí từ phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ PTCGĐB là nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí, ảnh hƣởng tới môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. PTCGĐB đã đƣợc xác định là nguồn quan trọng nhất liên quan đến phát thải các chất ô nhiễm mà cần đƣợc quan tâm đặc biệt nhƣ NOx, benzen và CO. Gần đây, phát thải PM từ PTCGĐB cũng đã thu hút nhiều sự quan tâm của con ngƣời do các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng PM có ảnh hƣởng rất nghiêm trọng đối với sức khỏe con ngƣời, là mối đe dọa tiềm tàng lớn nhất đối với sức khỏe con ngƣời.
PM đƣợc phát thải trực tiếp từ hoạt động của phƣơng tiện, hoặc đƣợc hình thành trong khí quyển (chất ô nhiễm thứ cấp) từ các chất ô nhiễm sinh ra từ chính hoạt động của các phƣơng tiện vận tải (PTVT) nhƣ NOx, SO2 và VOC. Ngoài ra, phản ứng quang hóa giữa NOx và VOC còn dẫn đến sự hình thành ozon trong tầng đối lƣu, có ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. Sự hình thành ozon 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com mặt đất có thể dẫn đến các đợt sƣơng mù trong mùa hè với nồng độ ozon cao nhƣ đã xảy ra vào mùa hè năm 2003 trên các khu vực rộng lớn của châu Âu. Nồng độ ozon mặt đất cao làm gia tăng bệnh về đƣờng hô hấp và tăng ca tử vong [12].
Hơn thế nữa, phát thải từ PTVT còn làm gia tăng hiệu ứng nhà kính. Theo IPCC, năm 2010 mức phải thải khí nhà kính liên quan trực tiếp đến hoạt động vận tải là 14% (tƣơng đƣơng với khoảng 6,86 GtCO2eq), trong đó vận tải đƣờng bộ chiếm tỷ lệ lớn nhất [3]. Tại Việt Nam, ô nhiễm không khí đƣợc đánh giá là sức ép môi trƣờng lớn nhất lên sức khỏe con ngƣời, thậm chí còn nghiêm trọng hơn tai nạn giao thông [13]. Năm 2016, chỉ số AQI trung bình tại hai thành phố lớn của Việt Nam nhƣ Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đều ở mức cao, ví dụ AQI của Hà Nội là 123.
Nhƣ vậy, chất lƣợng không khí tại các thành phố lớn của Việt Nam thuộc nhóm chất lƣợng thấp, có ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời, đặc biệt đối với nhóm ngƣời nhạy cảm. Tại Hà Nội, do số lƣợng PTCGĐB lớn (khoảng 485.955 xe ôtô, trên 5,2 triệu xe máy; ngoài ra còn các phƣơng tiện từ các tỉnh khác tham gia giao thông); trong đó nhiều PTVT chất lƣợng kém vẫn đang hoạt động nên ô nhiễm không khí từ hoạt động GTVT đang có xu thế gia tăng. Ngoài ra, do cơ sở hạ tầng giao thông đô thị chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu đi lại, và ý thức tham gia giao thông của ngƣời dân chƣa cao đã làm cho tình trạng ùn tắc giao thông thƣờng xuyên xảy ra, ví dụ tại Hà Nội năm 2016 có tới 41 điểm ùn tắc. Tình trạng ùn tắc giao thông đã gây ra sự lãng phí nhiên liệu và gia tăng phát thải các chất ô nhiễm, gây ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời.
Tỷ lệ các trạm quan trắc tại Hà Nội mà có nồng độ các chất ô nhiễm nhƣ CO, SO2, NOx và benzen vƣợt quy chuẩn Việt Nam lần lƣợt là 3%, 80%, 63% và 100% [14]. Đây là các chất đƣợc phát thải chủ yếu từ hoạt động của các PTCGĐB nhƣ đã trình bày ở trên. Lộ trình áp dụng tiêu chuẩn về khí xả đối với phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ Hiện nay trên thế giới chỉ có Mỹ, châu Âu và Nhật Bản là những nƣớc và liên quốc gia xây dựng hệ thống tiêu chuẩn riêng, hoàn chỉnh, phù hợp với từng thời kỳ cụ thể. Phần lớn các nƣớc còn lại đều nghiên cứu áp dụng một trong các hệ thống tiêu chuẩn trên sau khi chuyển đổi sang tiêu chuẩn phù hợp với tình hình thực tế của mỗi nƣớc.
Việt Nam và nhiều nƣớc châu Á đều áp dụng tiêu chuẩn EURO vì nó đơn giản và dễ áp dụng hơn. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả PTCGĐB hạng nặng theo tiêu chuẩn châu Âu (nguồn: [15]) Đơn vị: g/kWh Chất ô nhiễm Chu trình thử Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 ESC 4,5 4,0 2,1 1,5 1,5 CO ETC Không 5,4 4,0 4,0 HC ESC 1,1 1,1 0,66 0,46 0,46 NMHC ETC Không 0,78 0,55 0,55 CH4 (động cơ dùng nhiên ETC Không 1,6 1,1 1,1 liệu khí) ESC 8,0 7,0 5,0 3,5 2,0 NOx ETC Không 5,0 3,5 2,0 ESC 0,36 0,15 0,10 0,02 0,02 PM ETC Không 0,16 0,03 0,03 Việt Nam bắt đầu áp dụng Euro II cho các phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ từ 1/7/2007. Hiện nay, tiêu chuẩn Euro II dần trở nên lạc hậu, không còn đƣợc sử dụng ở một số nƣớc.
Do vậy, ngày 01/09/2011, Thủ tƣớng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 49/2011/QĐ-TTg về việc quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với xe ôtô, xe môtô hai bánh sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới, cụ thể: Các loại xe ôtô sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng: - Tiêu chuẩn khí thải mức 4 (tƣơng đƣơng Euro IV) từ ngày 01/01/2017. - Tiêu chuẩn khí thải mức 5 (tƣơng đƣơng Euro V) từ ngày 01/01/2022. Các loại xe môtô hai bánh sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu chuẩn khí thải mức 3 (tƣơng đƣơng Euro III) từ ngày 01/01/2017. Riêng đối với ô tô chạy bằng diesel, sẽ áp dụng tiêu chuẩn Euro IV từ năm 2018 theo Thông báo số 126/TB-VPCP ngày 10/03/2017 của Thủ tƣớng Chính phủ.
Hệ số phát thải của phƣơng tiện cơ giới đƣờng bộ và phƣơng pháp xác định 1. Khái niệm Đặc trƣng phát thải từ mỗi nguồn thải đƣợc phản ánh qua EF [16]. Đối với PTCGĐB, EF thể hiện lƣợng chất ô nhiễm trung bình sinh ra khi xe tiêu hao một lƣợng nhiên liệu nhất định (kg/kg nhiên liệu) hoặc khi xe di chuyển đƣợc một quãng đƣờng nhất định (kg/km); còn khi xe chạy ở chế độ không tải (nổ máy nhƣng xe vẫn đứng yên – trạng thái không tải của động cơ) thì hệ số phát thải là lƣợng chất ô nhiễm sinh ra trong một đơn vị thời gian (g/s). Đối với HDVs, hệ số phát thải còn đƣợc thể 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hiện qua lƣợng chất ô nhiễm sinh ra trên một đơn vị công suất mà động cơ sinh ra trong một giờ (g/kWh).
Hệ số phát thải bị chi phối bởi tất cả các yếu tố có ảnh hƣởng tới mức phát thải phƣơng tiện (loại/chất lƣợng phƣơng tiện, loại/chất lƣợng nhiên liệu, các chế độ hoạt động của phƣơng tiện,. Như vậy, hệ số phát thải phản ánh đặc trưng phát thải của nguồn thải. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ số phát thải Một số yếu tố có ảnh hƣởng lớn tới EF từ hoạt động của các PTVT nhƣ sau: Nhiên liệu sử dụng Mỗi loại động cơ ứng với một loại nhiên liệu mà nó sử dụng sẽ cho ra các hệ số phát thải khác nhau. Chất lƣợng của mỗi loại nhiên liệu cũng ảnh hƣởng tới EF.
Nhiên liệu xăng Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng S và các hợp chất vòng thơm với khí xả của phƣơng tiện.