MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ô nhiễm không khí vẫn là một trong những rủi ro môi trường lớn nhất mà nhân loại phải đối mặt. WHO (2016) ước tính rằng hơn 90% dân số toàn cầu tiếp xúc với chất lượng không khí không đáp ứng các hướng dẫn của WHO và Shaddick et al. (2020) báo cáo rằng 55 % dân số thế giới đã tiếp xúc với PM 2.5nồng độ ngày càng tăng từ năm 2010 đến năm 2016.
Thực tế chứng minh rằng các quốc gia chú trọng đến việc bảo vệ môi trường, đồng nghĩa với việc đảm bảo sự ổn định của môi trường không khí thì ít có khả năng lây lan dịch bệnh, sức khỏe và đời sống người dân ngày càng được nâng lên. Là một trong những quốc gia đang phát triển tốp đầu trong khu vực, Việt Nam cũng gánh chịu nhiều thách thức mà nổi cộm nhất là vấn đề môi trường đang bị suy thoái nghiêm trọng do quy hoạch xây dựng các hệ thống cơ sở hạ tầng không đồng bộ. Đặc biệt đối với môi trường không khí, là một trong những nhân tố môi trường đang chịu ảnh hưởng nặng nề từ biến đổi khí hậu. Ô nhiễm không khí do các hoạt động sản xuất từ các khu công nghiệp và làng nghề đang làm ảnh hướng lớn đến sức khỏe con người, suy giảm số lượng, sự đa dạng sinh học quần thể động, thực vật không chỉ trong phạm vi quốc gia mà còn mang tính toàn cầu.
Những năm gần đây, tại các thành phố lớn trên cả nước đều ghi nhận chất lượng không khí đang suy giảm rõ rệt. Nhiều khu vực quanh khu dân cư hay thậm chí có nhiều khu dân cư cũng đang dần biến thành nơi chứa các chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt, chất thải do hoạt động sản xuất nông nghiệp, hoạt động chăn nuôi chưa xử lý. Thành phố Thái Nguyên là một thành phố lớn ở miền Bắc Việt Nam và đang là một trong những trung tâm kinh tế vùng. Cũng như những thành phố khác, các vấn đề về môi trường tại đây đang bị đe dọa với các áp lực tiếp nhận từ các nguồn chất thải, khí thải do các hoạt động sản suất, hoạt động dân sinh.
Nhận thấy được tính cấp thiết của vấn đề này, với ý nghĩa thực tế cùng với sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà trường – Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên và dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Hải Đăng, tôi tiến hành nghiên cứu “Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí thành phố Thái Nguyên năm 2021”. Hy vọng rằng qua nghiên cứu này cùng với những giải pháp được đề xuất sẽ góp phần cải thiện chất lượng không khí và kiểm soát ô nhiễm không khí trên địa bàn. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá điều kiện tự nhiên, xã hội ảnh hưởng đến môi trường không khí trên địa bàn thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên năm 2021.
- Đánh giá hiện trạng và một số nguyên nhân chính đang gây ô nhiễm cho môi trường không khí trong khu vực thành phố Thái Nguyên. - Thành lập bản đồ hiện trạng chất lượng môi trường không khí trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên. - Đề xuất các giải pháp thích hợp với tình hình thực tế hướng tới khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường không khí trên phạm vi khu vực thành phố Thái Nguyên. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa khoa học + Ứng dụng và thực hành các kiến thức đã được học trong quá trình đào tạo tại Nhà trường vào thực tiễn.
+ Kết quả của đề tài là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về công nghệ, giải pháp cải thiện chất lượng không khí. - Ý nghĩa thực tiễn Ứng dụng công nghệ thông tin cùng với các phần mềm GIS trong quản lý môi trường đã phần nào hỗ trợ trong việc quản lý cơ sở dữ liệu về môi trường, kiểm soát tình hình và có cái nhìn đánh giá về hiện trạng môi trường một cách xác thực. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở lý luận của đề tài 1. Một số khái niệm liên quan - Môi trường được định nghĩa là một khoảng không gian bao gồm các yếu tố tự nhiên, nhân tạo xung quanh con người và có tác động lớn đến quá trình sản suất, sự phát triển và tồn tại của các loài sinh vật trong đó có cả con người (Luật BVMT, 2020).
- Thành phần môi trường có thể hiểu là những yếu tố vật chất cấu thành nên môi trường như: đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật, hệ sinh thái và các hình thái vật chất khác (Luật BVMT, 2020). - Quản lý môi trường được định nghĩa là tập hợp những biện pháp, luật pháp, chính sách về các yếu tố kinh tế, xã hội và kỹ thuật với mục tiêu chính là bảo vệ chất lượng môi trường ổn định và phát triển bền vững. Sự hình thành và thực hiện những nguyên tắc trong quản lý môi trường cùng với các công cụ giám sát chất lượng môi trường và các phương pháp xử lý khi môi trường bị ô nhiễm được nghiên cứu dựa trên cơ sở của sự hình thành và phát triển ngành khoa học môi trường (Luật BVMT, 2020). - Hoạt động bảo vệ môi trường có thể hiều là các hoạt động giúp cho môi trường đảm bảo sự trong lành, sạch đẹp; phòng ngừa, hạn chế những tác động có hại đối với môi trường, ứng phó khi có sự cố xảy ra đối với môi trường; phục hồi, cải tạo và khắc phục sự ô nhiếm, suy thoái môi trường; khai thác, sử dụng hiệu quả và hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên; bảo tồn sự đa dạng sinh học (Luật BVMT, 2020).
- Phát triển bền vững được định nghía là sự phát triển không chỉ đáp ứng được nhu cầu của thế hệ hiện tại mà còn đảm bảo đầy đủ khả năng đáp ứng nhu cầu đó của các thế hệ tương lai dựa trên cơ sở mối quan hệ chặt chẽ, hài hoà vừa phát triển kinh tế, xã hội vừa bảo vệ môi trường (Luật BVMT, 2020). - Tiêu chuẩn môi trường là ngưỡng giới hạn tối đa cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, các cơ quan nhà nước có thẩm quyền sẽ quy địch hàm lượng của các chất gây ô nhiễm trong chất thải để làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường (Luật BVMT, 2020). - Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi về hình thái và tính chất của các thành phần môi trường so với tiêu chuẩn môi trường, gây tác động tiêu cực đến các loài sinh vật và cả con người. Suy thoái môi trường là biểu hiện đầu tiên của ô nhiễm môi trường và là 3 sự suy giảm về chất lượng và số lượng của các thành phần của môi trường gây tác động tiêu cực đến các loài sinh vật và cả con người (Luật BVMT, 2020).
- Sự cố môi trường : Là những rủi ro xảy ra do sự biến đổi của các nhân tố có trong môi trường tự nhiên hoặc do quá trình hoạt động của con người gây ra sự ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng (Luật BVMT, 2020). - Chất gây ô nhiễm: Là những chất hoặc yếu tố vật lý khi xuất hiện hoặc tham gia trong môi trường và làm ô nhiễm môi trường (Luật BVMT, 2020). - Sức chịu tải của môi trường : Là ngưỡng tối đa cho phép mà môi trường đủ khả năng tiếp nhận và hấp thụ các chất gây ô nhiễm mà không xảy ra sự biến đổi (Luật BVMT, 2020). - Quan trắc môi trường: Là quá trình theo dõi, giám sát có hệ thống về môi trường, các nhân tố tác động lên môi trường nhằm thống kê các thông số, dữ liệu về hiện trạng, diễn biến, hàm lượng các chất có trong môi trường và các tác động xấu đối với môi trường (Luật BVMT, 2020).
- Thông tin về môi trường : Bao gồm bộ số liệu, dữ liệu về đặc điểm của các thành phần môi trường; về trữ lượng, giá trị sinh thái, giá trị kinh tế của các nguồn tài nguyên thiên nhiên; về các tác động có thể sẽ xảy ra hoặc đã xảy ra đối với môi trường; về chất thải; về các mức độ môi trường bị ô nhiễm, suy thoái và thông tin về các vấn đề môi trường khác (Luật BVMT, 2020). - Trạm quan trắc không khí tự động cố định liên tục là trạm quan trắc được đặt cố định tại một vị trí và có khả năng đo tự động liên tục các thông số về chất lượng không khí của vị trí đó (Luật BVMT, 2020). - Quy chuẩn: là các mức giá trị hoặc ngưỡng giới hạn cho phép được quy định trong Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh hiện hành (hiện nay là QCVN 05:2013/BTNMT). - Bản đồ số: Bản đồ số là loại bản đồ được thành lập dưới dạng cơ sở dữ liệu máy tính trực quan trên cơ sở xử lý số liệu nhận được từ các thiết bị quét chuyên dụng, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, viễn thám hoặc số hóa các bản đồ được chế tác theo phương pháp cổ điển, trong đó toàn bộ thông tin về các đối tượng được mã hóa thành dữ liệu số và được lưu giữ trên các băng, đĩa từ, đĩa quang, điện toán đám mây hoặc các bộ lưu trữ dữ liệu khác (Luật BVMT, 2020).
Phương pháp tổng hợp đánh giá chất lượng môi trường thành phần 1. Khái niệm chỉ số AQI - Chỉ số chất lượng không khí (viết tắt là AQI) là chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc các chất ô nhiễm trong không khí, nhằm phản ánh tình trạng chất lượng không khí và mức độ tác động của chúng đến sức khỏe con người thông qua một thang điểm (Luật BVMT, 2020). Thông thường theo các công thức hiện nay có 02 loại chỉ số chất lượng không khí + Chỉ số chất lượng không khí tính theo ngày. + Chỉ số chất lượng không khí tính theo giờ.
- AQI thông số là giá trị tính toán AQI đối với từng thông số quan trắc (ví dụ AQI CO2, AQI PM10…). - AQI theo ngày (AQId) là giá trị tính toán áp dụng cho 1 ngày. - AQI tính theo trung bình 24 giờ (AQI24h) là giá trị tính toán AQI sử dụng cho số liệu quan trắc được tính trung bình trong 24 giờ. - AQI theo giờ (AQIh) là giá trị tính toán AQI áp dụng cho 1 giờ.
Các nguyên tắc xây dựng chỉ số AQI Để chỉ số AQI đảm bảo tính đại diện cần tôn trọng nhóm nguyên tắc bao gồm: - Đảm bảo tính phù hợp. - Đảm bảo tính chính xác. - Đảm bảo tính nhất quán. - Đảm bảo tính liên tục.
- Đảm bảo tính sẵn có. - Đảm bảo tính có thể so sánh.