MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, môi trƣờng đang phải hứng chịu hậu quả nặng nề do quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển mạnh mẽ. Ô nhiễm môi trƣờng nói chung và ô nhiễm môi trƣờng không khí nói riêng đang là vấn đề đáng lo ngại ở Việt Nam, đặc biệt là ở các thành phố lớn. Trong hai năm 2012 và 2013, Báo cáo hiện trạng môi trƣờng Quốc gia do Tổng cục Môi trƣờng – Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng thực hiện liên tục chọn chủ đề “Môi trƣờng không khí” để báo cáo và công bố rộng rãi về tình hình chất lƣợng môi trƣờng quốc gia, có thể khẳng định đây là một trong những vấn đề rất đƣợc nhà nƣớc và các cơ quan có thẩm quyền quan tâm.
Cũng trong đầu năm 2014, Đài BBC là đài thông tấn xã quốc gia của Vƣơng quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ireland đã thống kê cho thấy Việt Nam có hai thành phố lớn đƣơ ̣c coi là thuô ̣c nhóm có đô ̣ ô nhiễm không khí cao trên thế giới là thành phố Hà Nô ̣i và thành phố Hồ Chí Minh. Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trƣờng không khí chủ yếu là do các hoạt động xây dựng, sản xuất, thông thƣơng,…của con ngƣời; các tác nhân đó làm cho bầu không khí gia tăng các chất ô nhiễm chính nhƣ CO, CO2, O3, NOx, SO2 và đặc biệt là bụi gây ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời. Bụi là các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) dƣới tác dụng của các dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và đƣợc hình thành trong những điều kiện nhất định. Bụi PM10 (Particle matter) là những hạt bụi có kích thƣớc đƣờng kính nhỏ hơn 10 micromet, tƣơng tự bụi PM2.5 là những hạt bụi có kích thƣớc đƣờng kính nhỏ hơn 2.5 micromet và bụi PM1 là những hạt bụi có kích thƣớc đƣờng kính nhỏ hơn 1 micromet [27].
1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bụi nói chung dễ gây kích ứng mắt và da, đó cũng là một trong những nguyên nhân gây ra các bệnh về mắt và da. Bụi PM10, PM2.5 và PM1 (sau đây đƣợc gọi tắt là bụi PM) là những hạt bụi có kích thƣớc vô cùng nhỏ chúng có khả năng xâm nhập sâu vào cơ thể con ngƣời thông qua đƣờng hô hấp. Loại bụi siêu nhỏ này dễ dàng xâm nhập vào phổi, có thể xâm nhập sâu đến tận các phế nang của phổi là vùng trao đổi của hệ hô hấp gây ra ung thƣ phổi, hen và nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp.5 và PM1 có thể xâm nhập sâu hơn vào cơ thể, đi vào mạch máu và đi sâu vào tim gây ra các bệnh về tim mạch. Ngoài ra, chúng còn là tác nhân mang vi khuẩn, virus, nấm mốc vào cơ thể ngƣời.
Vì vậy, mức độ ô nhiễm môi trƣờng tỷ lệ thuận với nguy cơ, số lƣợng mắc bệnh tật ở ngƣời. Con ngƣời sống trong môi trƣờng bị ô nhiễm bụi có thể bị viêm nhiễm đƣờng hô hấp nhƣ: Viêm họng, viêm mũi, bội nhiễm dẫn đến viêm xoang, viêm phổi, tim mạch, tiêu hóa, mắt, da, ung thƣ… Ở Việt Nam, hiện nay việc đo đạc và kiểm soát thành phần bụi PM10, PM2.5 và PM1 còn bị hạn chế và chƣa đƣợc đồng bộ theo thời gian và không gian. Chỉ có một số Trạm quan trắc chất lƣợng không khí tự động, cố định đo đƣợc liên tục thành phần bụi PM10, PM2.5 và PM1 nằm tập trung tại các thành phố lớn. Ảnh hƣởng của bụi vào sức khỏe con ngƣời phụ thuộc vào tính chất, nồng độ và kích thƣớc hạt, hạt bụi có kích thƣớc càng nhỏ càng gây nguy hiểm tới sức khỏe của con ngƣời.
Do đó, việc tính toán mức đóng góp của bụi PM2.5 và PM1 trong bụi PM10 là cần thiết, là cơ sở nghiên cứu nhằm đƣa ra các biện pháp giảm thiểu sự ảnh hƣởng của chúng tới sức khỏe con ngƣời. Xuất phát từ thực tiễn nói trên, đề tài “Tính toán mức đóng góp của bụi PM2.5 và bụi PM1 trong bụi PM10 tại khu vực Long Biên, Hà Nội và ảnh hƣởng của chúng tới sức khoẻ con ngƣời” đƣợc lựa chọn và thực hiện. Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát, phỏng vấn về vấn đề liên quan đến bụi PM và sức khỏe con ngƣời xung quanh khu vực 556 Nguyễn Văn Cừ, Gia Thụy, Long Biên, Hà Nội. Đánh giá diễn biến hàm lƣợng bụi PM qua 04 năm từ năm 2010 đến năm 2013.
Tính toán mức đóng góp của bụi PM2.5 và PM1 trong với bụi PM10 trong 04 năm từ năm 2010 đến năm 2013 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về bụi PM (PM10, PM2. Khái niệm bụi PM Theo Tổ chức Y tế thế giới WHO và Liên minh Châu Âu EU: Bụi PM là một chất gây ô nhiễm không khí trên diện rộng, bao gồm một hỗn hợp của các hạt ở thể rắn và thể lỏng lơ lửng ở trong không khí. Bụi PM đƣợc phân loại dựa trên đặc tính cơ học và sự ảnh hƣởng tới sức khỏe của chúng và đƣợc phân ra làm 02 loại bụi PM chính nhƣ sau: bụi PM10 là những hạt bụi có đƣờng kính cơ học nhỏ hơn 10 µm, bụi PM2.5 là những hạt bụi có đƣờng kính cơ học nhỏ hơn 2.5 còn đƣợc gọi với tên khác là bụi mịn (Fine Particles), trong bụi PM2.5 đƣợc phân ra một loại bụi khác là PM1, là những hạt bụi có đƣờng kính cơ học nhỏ hơn 1 µm hay còn đƣợc gọi với tên khác là bụi siêu mịn (Ultrafine Particles).
Bụi PM có đƣờng kính từ 0,1 µm đến 1 µm có thể tồn tại trong môi trƣờng khí quyển từ vài ngày đến vài tuần, do đó chúng chịu sự vận chuyển với một khoảng cách xa và đƣợc coi là chất ô nhiễm xuyên biên giới. Bụi PM là một hỗn hợp với đặc tính hóa học và vật lý khác nhau tùy thuộc vào điều kiện từng vùng. Thành phần hóa học chung của bụi PM bao gồm: sunfat, nitrat, amoni; các ion vô cơ khác nhƣ các ion natri, kali, canxi, magiê và clorua, carbon hữu cơ và nguyên tố, chất liệu cấu tạo nên vỏ trái đất, kim loại (bao gồm cả cadmium, đồng, niken, vanadi, kẽm) và polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Ngoài ra, các thành phần sinh học nhƣ chất gây dị ứng và các nhóm vi sinh vật đặc biệt là vi-rút đƣợc tìm thấy trong bụi PM [14,30].
Theo Cục Bảo vệ môi trƣờng Mỹ EPA: 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bụi PM hay còn biết đến nhƣ là thành phần hạt ô nhiễm (Particle Pollution) là phức hợp của các hạt và các sol khí vô cùng nhỏ. Hạt ô nhiễm đƣợc hình thành bởi một số thành phần bao gồm axit (nhƣ nitrat và sulfat), chất hữu cơ, kim loại và các hạt đất hoặc bụi vật liệu [15]. Kích thƣớc hạt bụi PM đƣợc liên kết trực tiếp với khả năng gây ảnh hƣởng tới sức khỏe của chúng. Cục Bảo vệ môi trƣờng Mỹ đã cảnh báo và quan tâm nghiên cứu về bụi PM có kích thƣớc nhỏ hơn hoặc bằng 10µm hay còn có tên gọi là PM10 bởi vì với đặc tính vô cùng nhỏ nên chúng có khả năng đi sâu vào cuống họng và trong phổi của con ngƣời.
Khi đã hít phải bụi PM, chúng có thể gây ảnh hƣởng tới chức năng của tim và phổi. Theo Tổng cục Môi trƣờng – Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng: Bụi là tên chung cho các hạt chất rắn và hạt lỏng có đƣờng kính nhỏ cỡ vài micrômét đến nửa milimét, tự lắng xuống theo trọng lƣợng của chúng nhƣng vẫn có thể lơ lửng trong không khí một thời gian. Bụi lơ lửng tổng số (TSP): là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤100µm. Bụi PM10: là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤10µm.5: là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤2.
Bụi PM1: là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤1µm [10]. Theo nhƣ Báo cáo chất lƣợng môi trƣờng không khí tại khu vực Châu Âu năm 2012 đã mô tả về bụi PM nhƣ sau: Đƣờng kính trung bình của một sợi tóc có kích thƣớc khoảng 50 đến 70 µm. Nhƣ vậy, đƣờng kính của một sợi tóc lớn hơn gấp 5 đến 7 lần đƣờng kính của một hạt bụi PM10, lớn hơn gấp 20 đến 30 lần đƣờng kính của một hạt bụi PM2.5 và lớn hơn gấp 50 đến 70 lần đƣờng kính một hạt bụi PM1 (hình 1 và 2) [16]. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đƣờng kính trung bình của một hạt cát biển là khoảng 90 µm.
Nhƣ vậy, đƣờng kính của một hạt cát lớn hơn gấp khoảng 9 lần đƣờng kính của một hạt bụi PM10, lớn hơn gấp khoảng 40 lần đƣờng kính của một hạt bụi PM2.5 và lớn hơn gấp khoảng 90 lần đƣờng kính một hạt bụi PM1 (hình 1) [16]. Hình 1 và 2: Mô tả kích thƣớc của bụi PM10, PM2. Sự hình thành bụi PM Bụi PM là một trong những chất ô nhiễm chính trong môi trƣờng không khí, nó đƣợc phát thải trực tiếp vào không khí hoặc đƣợc hình thành trong khí quyển do sự ôxy 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hóa và sự biến đổi từ các chất khí ô nhiễm thứ cấp (hay còn đƣợc gọi là khí tiền thân). Sau khi đƣợc hình thành từ các chất ô nhiễm thứ cấp đƣợc gọi là các hạt sơ cấp.
Các chất khí ô nhiễm (chất ô nhiễm thứ cấp) đóng góp, hình thành lên PM (hạt sơ cấp) thƣờng là SO2, NOx, NH3 và VOC [14]. Các khí tiền thân chính nhƣ SO2, NOX, NH3 phản ứng trong khí quyển và hình thành lên NH4+ và các hợp chất khác của SO42+ và NO3- đƣợc gọi là sol khí vô cơ thứ cấp (Secondary Inorganic Aerosol - SIA); VOC bị ôxy hóa để giảm thành phần dễ bay hơi và hình thành lên sol khí hữu cơ thứ cấp (Secondary Organic Aerosol - SOA) rồi sau đó ngƣng kết thành vật chất hạt mới (new particles) trong khí quyển [16,23]. Bảng 1: Đặc tính và sự hình thành của bụi PM10 và bụi PM2.5 Bụi PM10 Đƣợc hình thành từ Các loại khí Thành phần hạt hoặc các giọt chất lỏng vô cùng nhỏ Đƣợc hình thành do Phản ứng hóa học, phản Sự phá vỡ cơ học (nghiền, ứng hạt nhân (nhƣ bom hạt mài mòn hay va chạm bề nhân), sự ngƣng tụ và bay mặt). hơi của các chất khí trong điều kiện thuận lợi.