Ứng Dụng Thuật Toán Nội Suy Không Gian Thành Lập Bản Đồ Chất Lượng Không Khí Tại Tỉnh Bình Dương

Khám phá ứng dụng GIS trong việc lập bản đồ phân bố bãi chôn lấp chất thải rắn tại tỉnh Bình Dương, nâng cao quản lý môi trường hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Văn Sỹ
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Lâm
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp – Phân Hiệu Đồng Nai
• Chuyên ngành: Quản Lý Tài Nguyên Và Môi Trường
• Đề tài: Ứng Dụng Thuật Toán Nội Suy Không Gian Để Lập Bản Đồ Chất Lượng Không Khí Tại Bình Dương
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Đồng Nai

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 1.2. Tổng quan về không khí
• 1.3. Ô nhiễm không khí
• 1.4. Tổng quan về GIS và các ứng dụng GIS trong đánh gái chất lượng không khí
• 1.4.1. Khái niệm GIS
• 1.4.2. Nội suy không gian
• 1.5. Tổng quan tình hình trong nước và trên thế giới
• 1.5.1. Tình hình trên thế giới
• 1.5.2. Tình hình trong nước
• 1.6. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
• 1.6.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.6.2. Vị trí địa lý
• 1.6.3. Đặc điểm, địa hình địa mạo
• 1.6.4. Tài nguyên rừng
• 1.6.5. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 1.6.6. Giao thông vận tải
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Phạm vi về không gian
• 2.4. Phạm vi về thời gian. Nội dung nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp kế thừa số liệu
• 2.5.2. Phương pháp điều tra ngoại nghiệp
• 2.5.3. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.5.4. Tần suất quan trắc
• 2.5.5. Phương pháp tính chỉ số AQI
• 2.5.6. Phương pháp xử lí nội nghiệp
• 2.5.7. Phương pháp thành lập bản đồ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiện trạng ô nhiễm không khí và công tác quản lý
• 3.2. Hiện trạng ô nhiễm không khí. Kiện toàn hệ thống quản lý môi trường các cấp
• 3.3. Ban hành các văn bản quy phạm pháp luật, chương trình, kế hoạch, cơ chế, chính sách về bảo vệ môi trường
• 3.4. Các hoạt động quản lý môi trường
• 3.5. Biểu đồ chất lượng không khí tại các trạm quan trắc
• 3.6. Biểu đồ chỉ số AQI của Bụi
• 3.7. Biểu đồ chỉ số AQI của SO2
• 3.8. Biểu đồ chỉ số AQI của NO2
• 3.9. Biểu đồ chỉ số AQI của CO
• 3.10. Xây dựng bản đồ chất lượng không khí
• 3.11. Chỉ số AQI của SO2
• 3.12. Chỉ số AQI của NO2
• 3.13. Chỉ số AQI của CO
• 3.14. Thành lập bản đồ phân vùng chất lượng không khí
• 3.15. Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí trên địa bàn
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Tài liệu tham khảo
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ứng Dụng Thuật Toán Nội Suy Không Gian GIS 55 ký tự

Sự phát triển công nghiệp hóa nhanh chóng ở Việt Nam làm gia tăng ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm không khí. Bình Dương, một tỉnh trọng điểm kinh tế, đối mặt với thách thức này do sự phát triển của các khu công nghiệp (KCN). Đánh giá chất lượng không khí trở nên cấp thiết. Phương pháp đánh giá truyền thống chỉ dừng lại ở số liệu điểm. Tuy nhiên, sự phát triển của công nghệ GIS đã mở ra khả năng đánh giá trên phạm vi rộng hơn, giúp hình thành bức tranh toàn cảnh về ô nhiễm không khí. Đề tài "Ứng dụng thuật toán nội suy không gian thành lập bản đồ chất lượng không khí tại tỉnh Bình Dương" ra đời nhằm giải quyết vấn đề này. Mục tiêu chính là xây dựng bản đồ chất lượng không khí dựa trên thuật toán nội suy và dữ liệu quan trắc, từ đó đánh giá mức độ ô nhiễm không khí tại khu vực nghiên cứu. Khóa luận tốt nghiệp này đặt mục tiêu đánh giá hiện trạng khí thải, xây dựng bản đồ chất lượng không khí, và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí, sử dụng GIS để hỗ trợ quy trình này.

1.1. Không khí và tầm quan trọng của chất lượng không khí

Không khí bao gồm gần 80% khí nito và chỉ có khoảng 20% oxy. Không khí trong lành giúp duy trì sự sống, tạo nên sự phát triển và cân bằng sinh học. Tuy nhiên, hoạt động sản xuất của con người đang làm thay đổi chất lượng không khí. Tốc độ phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh chóng, đặc biệt tại các trung tâm lớn như Hà Nội và TP.HCM, đang gây ô nhiễm không khí. Cây xanh và ao hồ, những công cụ điều hòa tự nhiên, không đáp ứng kịp tốc độ xả thải. Việc duy trì và cải thiện chất lượng không khí là yếu tố then chốt cho sức khỏe cộng đồng và sự phát triển bền vững.

1.2. Tổng quan về GIS và ứng dụng trong đánh giá chất lượng

GIS (Geographic Information Systems) được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như địa lý, tin học, và quản lý tài nguyên môi trường. Theo Burrough (1986), GIS là một hộp công cụ mạnh mẽ để lưu trữ, truy vấn, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực. Nguyễn Kim Lợi và ctv (2009) định nghĩa GIS là hệ thống thông tin sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích và cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian. GIS giúp thu thập, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin không gian để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin, hỗ trợ việc ra quyết định cho quy hoạch, quản lý đất đai và tài nguyên thiên nhiên.

II. Thực Trạng Ô Nhiễm Không Khí Tại Bình Dương Phân Tích 59 ký tự

Ô nhiễm không khí được định nghĩa khi các chất đặc trưng vượt quá tiêu chuẩn cho phép (Bùi Sỹ Lý, 2007). Các chất ô nhiễm phổ biến bao gồm bụi (TSP, PM10), CO, SO2, NOx. Bụi, hỗn hợp các hạt vật chất, gây kích thích cơ học, xơ hóa phổi. SO2, sinh ra từ đốt nhiên liệu chứa lưu huỳnh, gây bệnh về phổi và khí phế quản. NOx, phát thải từ nhà máy nhiệt điện và động cơ đốt trong, góp phần hình thành khói quang hóa. CO, sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu không hoàn toàn, gây ngộ độc. Bình Dương đối mặt với vấn đề này do sự phát triển của các KCN. Việc xác định các nguồn phát thải và mức độ ô nhiễm giúp đưa ra giải pháp cải thiện chất lượng không khí.

2.1. Các chất ô nhiễm không khí phổ biến và nguồn phát thải

Các chất ô nhiễm không khí phổ biến bao gồm Bụi (TSP, PM10), CO, SO2, NOx. Nguồn phát thải bụi từ đất đá, các phản ứng tự nhiên, khai mỏ, luyện kim. Dioxit sunfua (SO2) sinh ra do đốt nhiên liệu than, dầu, khí đốt. Khí NOx chủ yếu từ nhà máy nhiệt điện, nhà máy sản xuất HNO3 và các hóa chất và động cơ đốt trong. CO hình thành do việc đốt cháy không hết nhiên liệu hoá thạch. Việc xác định rõ nguồn phát thải và loại chất ô nhiễm là bước quan trọng để kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm.

2.2. Tác động của ô nhiễm không khí đến sức khỏe cộng đồng

Bụi vào phổi gây kích thích cơ học, xơ hóa phổi dẫn đến các bệnh về hô hấp. SO2 rất độc hại đối với sức khoẻ con ngƣời và sinh vật, gây ra các bệnh về phổi khí phế quản. Con người tiếp xúc với N2O khoảng 0.06 ppm đã bị trầm trọng các bệnh về phổi. CO gây ngộ độc mãn tính ảnh hƣởng đến ngực, phổi, tuyến giáp và tâm thần. Ô nhiễm không khí gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng. Việc theo dõi và cải thiện chất lượng không khí có vai trò then chốt để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

III. Các Phương Pháp Nội Suy Không Gian Phổ Biến So Sánh 58 ký tự

Mô hình toán trong GIS giúp xác định khu vực lân cận với độ chính xác cao. Nội suy không gian là một chức năng quan trọng trong GIS, tính toán số liệu chính xác cho những vị trí không được đo hoặc lấy mẫu. Nó xây dựng tập giá trị các điểm chưa biết từ tập các điểm đã biết. Các thuật toán nội suy có thể được phân loại thành: nội suy điểm/bề mặt, toàn diện/địa phương, chính xác/gần đúng. IDW và Kriging là hai phương pháp phổ biến trong ArcGIS. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện và môi trường cụ thể. Phân tích không gian và lựa chọn thuật toán phù hợp là yếu tố quan trọng để tạo ra bản đồ chất lượng.

3.1. Thuật toán nội suy Inverse Distance Weighting IDW

IDW là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất để nội suy các điểm phân tán. Nó xác định giá trị của các điểm chưa biết bằng cách tính trung bình trọng số khoảng cách các giá trị của các điểm đã biết giá trị trong vùng lân cận. Những điểm càng cách xa điểm cần tính giá trị càng ít ảnh hƣởng đến giá trị tính toán, các điểm càng gần thì trọng số càng lớn. Ưu điểm: đơn giản, nhanh chóng, dễ thực hiện. Nhược điểm: không tạo ra các giá trị ƣớc tính đo bên ngoài.

3.2. Thuật toán nội suy Kriging Ưu điểm và ứng dụng

Kriging nội suy giá trị cho các điểm xung quanh một điểm giá trị. Những điểm gần điểm gốc sẽ bị ảnh hƣởng nhiều hơn những điểm ở xa. Kriging sử dụng một trọng số, phân công ảnh hƣởng nhiều hơn đến các điểm dữ liệu gần nhất trong nội suy các giá trị cho các địa điểm không rõ. Kriging phụ thuộc vào mối quan hệ không gian và thống kê để tính toán bề mặt. Giá trị của các điểm đƣợc gán không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách mà còn phụ thuộc vào sự phân bố không gian các điểm.

IV. Ứng Dụng GIS Lập Bản Đồ Chất Lượng Không Khí Bình Dương 56 ký tự

Khóa luận của Nguyễn Văn Sỹ tại Trường Đại học Lâm nghiệp - Phân hiệu Đồng Nai đã ứng dụng thuật toán nội suy không gian để thành lập bản đồ chất lượng không khí tại tỉnh Bình Dương. Nghiên cứu này sử dụng dữ liệu quan trắc và công nghệ GIS để đánh giá mức độ ô nhiễm. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự phân bố không đồng đều của ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh, với một số khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề hơn. Các bản đồ được tạo ra cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí cũng được đề xuất dựa trên kết quả phân tích. Nghiên cứu này góp phần vào việc cải thiện chất lượng không khí tại Bình Dương.

4.1. Quy trình thành lập bản đồ chất lượng không khí

Quy trình bao gồm thu thập dữ liệu quan trắc, xử lý dữ liệu bằng phần mềm GIS, lựa chọn thuật toán nội suy (IDW hoặc Kriging), tạo bản đồ phân vùng ô nhiễm, và phân tích đánh giá kết quả. Dữ liệu quan trắc phải đảm bảo độ chính xác và tin cậy. Quá trình xử lý dữ liệu cần loại bỏ các sai sót và chuẩn hóa định dạng. Lựa chọn thuật toán nội suy phù hợp với đặc điểm dữ liệu và mục tiêu nghiên cứu. Bản đồ phân vùng ô nhiễm cần hiển thị rõ ràng mức độ ô nhiễm tại các khu vực khác nhau.

4.2. Phân tích kết quả bản đồ chất lượng không khí và đề xuất giải pháp

Phân tích bản đồ giúp xác định các khu vực ô nhiễm nặng, đánh giá mức độ ô nhiễm so với tiêu chuẩn, và xác định nguyên nhân gây ô nhiễm. Dựa trên kết quả phân tích, đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm như kiểm soát nguồn phát thải công nghiệp, phát triển giao thông công cộng, trồng cây xanh, và nâng cao nhận thức cộng đồng. Các giải pháp cần phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương và có tính khả thi cao.

V. Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Không Khí Bình Dương 59 ký tự

Để giảm thiểu ô nhiễm không khí tại Bình Dương, cần có các giải pháp đồng bộ từ quản lý nhà nước đến hành động của cộng đồng. Cần kiểm soát chặt chẽ nguồn phát thải từ các khu công nghiệp và hoạt động giao thông. Phát triển giao thông công cộng và khuyến khích sử dụng phương tiện thân thiện với môi trường. Trồng cây xanh để tăng khả năng hấp thụ khí thải. Nâng cao nhận thức của cộng đồng về tác hại của ô nhiễm không khí và khuyến khích hành vi bảo vệ môi trường. Sự phối hợp giữa các bên liên quan là yếu tố then chốt để cải thiện chất lượng không khí.

5.1. Kiểm soát nguồn phát thải công nghiệp và giao thông

Yêu cầu các doanh nghiệp tuân thủ nghiêm ngặt quy định về xả thải. Đầu tư công nghệ xử lý khí thải hiện đại. Kiểm tra định kỳ và xử lý nghiêm các trường hợp vi phạm. Hạn chế phương tiện cá nhân gây ô nhiễm. Xây dựng hệ thống giao thông công cộng hiện đại và tiện lợi. Khuyến khích sử dụng xe điện và xe đạp.

5.2. Nâng cao nhận thức cộng đồng và khuyến khích hành vi bảo vệ

Tổ chức các chương trình tuyên truyền, giáo dục về ô nhiễm không khí. Khuyến khích người dân sử dụng phương tiện công cộng, tiết kiệm năng lượng, và trồng cây xanh. Hỗ trợ các hoạt động bảo vệ môi trường của cộng đồng. Tạo môi trường sống xanh sạch đẹp để nâng cao chất lượng cuộc sống.

VI. Tương Lai Của Ứng Dụng GIS Trong Quản Lý Chất Lượng 58 ký tự

Ứng dụng GIS và thuật toán nội suy không gian có tiềm năng lớn trong quản lý chất lượng không khí. Trong tương lai, công nghệ này có thể được phát triển để dự báo chất lượng không khí, cảnh báo ô nhiễm, và hỗ trợ ra quyết định trong quy hoạch đô thị. Việc tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau (trạm quan trắc, cảm biến, mô hình hóa) sẽ giúp tăng độ chính xác và tin cậy của bản đồ chất lượng không khí. Sự phát triển của trí tuệ nhân tạo và học máy cũng mở ra cơ hội để cải thiện hiệu quả của các thuật toán nội suy. Nghiên cứu và phát triển công nghệ GIS là yếu tố quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

6.1. Phát triển các mô hình dự báo chất lượng không khí

Sử dụng dữ liệu lịch sử và các yếu tố ảnh hưởng (thời tiết, hoạt động công nghiệp, giao thông) để xây dựng mô hình dự báo. Cung cấp thông tin dự báo cho người dân để phòng tránh tác động của ô nhiễm. Hỗ trợ các cơ quan quản lý đưa ra biện pháp ứng phó kịp thời.

6.2. Tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau để nâng cao độ chính xác

Kết hợp dữ liệu từ trạm quan trắc, cảm biến di động, ảnh vệ tinh, và dữ liệu khí tượng. Sử dụng các thuật toán xử lý dữ liệu để loại bỏ nhiễu và đảm bảo tính nhất quán. Xây dựng cơ sở dữ liệu chất lượng không khí toàn diện.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa diễn ra với tốc độ cao tại Việt Nam đã gia tăng áp lực phát thải vào môi trường sống, trong đó ô nhiễm môi trường không khí là vấn đề phức tạp và khó khăn trong công tác kiểm soát, đánh giá mức độ nguy hại. Tỉnh Bình Dương là địa phương thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, giữ vai trò đầu tàu về phát triển công nghiệp với 29 khu công nghiệp (26 khu đã đi vào hoạt động) và 12 cụm công nghiệp. Tính đến tháng 4 năm 2019, dân số toàn tỉnh đạt 2.865.000 người, mật độ dân số 911 người/km² và tỷ lệ đô thị hóa đạt 80,5% (thuộc nhóm cao nhất cả nước). Sự gia tăng nhanh chóng của các cơ sở sản xuất cùng mật độ phương tiện giao thông đường bộ (đặc biệt trên các trục huyết mạch như Quốc lộ 13, Quốc lộ 14) đã khiến diễn biến ô nhiễm không khí tại Bình Dương trở nên nghiêm trọng.

Trước đây, công tác đánh giá chất lượng môi trường không khí tại địa phương chủ yếu dựa trên các số liệu quan trắc điểm rời rạc tại từng vị trí lấy mẫu, chưa phản ánh được sự phân bố không gian và mức độ lan truyền ô nhiễm trên diện rộng. Sự phát triển của Hệ thống thông tin địa lý (GIS) kết hợp với các thuật toán nội suy không gian cho phép chuyển đổi dữ liệu quan trắc dạng điểm thành các bề mặt liên tục, tạo cơ sở trực quan để phân vùng và quản lý chất lượng môi trường. Xuất phát từ thực tiễn trên, tác giả Nguyễn Văn Sỹ đã thực hiện đề tài khóa luận: "Ứng dụng thuật toán nội suy không gian thành lập bản đồ chất lượng không khí tại tỉnh Bình Dương" thuộc ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường tại Trường Đại học Lâm nghiệp – Phân hiệu Đồng Nai (2020).

Mục tiêu nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể:

1. Mục tiêu tổng quát: Dựa vào thuật toán nội suy không gian và các dữ liệu quan trắc, xây dựng được bản đồ chất lượng không khí tại tỉnh Bình Dương và đánh giá mức độ ô nhiễm không khí tại khu vực nghiên cứu.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Đánh giá được hiện trạng phát sinh khí thải và tình hình quản lý không khí tại khu vực nghiên cứu.
   • Thành lập được bản đồ chất lượng không khí tại khu vực nghiên cứu.
   • Đề xuất được biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí tại khu vực nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng và chất lượng môi trường không khí (thông qua các chỉ tiêu Bụi TSP, SO₂, NO₂, CO) trên địa bàn tỉnh.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ địa bàn tỉnh Bình Dương (diện tích tự nhiên 2.696 km², tọa độ địa lý từ 10°51'46"B đến 11°30'B và 106°20'Đ đến 106°58'Đ).
• Phạm vi thời gian: Đề tài thực hiện từ tháng 2/2020 đến tháng 5/2020, sử dụng chuỗi số liệu quan trắc không khí trong Quý 1 năm 2020 (các tháng 1, 2 và 3 năm 2020).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết về môi trường không khí, công nghệ GIS, thuật toán nội suy không gian và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành.

Về mặt lý thuyết môi trường, tác giả tổng hợp khái niệm ô nhiễm không khí từ các tài liệu học thuật chuyên ngành (Bùi Sỹ Lý, 2007; Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Trịnh Thị Thanh, 2010), làm rõ nguồn gốc phát sinh và tác hại sinh học của các chất ô nhiễm cơ bản: Bụi tổng số (TSP), Lưu huỳnh dioxit (SO₂), Nitơ dioxit (NO₂), Cacbon monoxit (CO). Về lý thuyết GIS và nội suy, đề tài tiếp cận khái niệm từ Burrough (1986), Smith (1987) và Nguyễn Kim Lợi cùng cộng sự (2009). Hai thuật toán nội suy không gian được nghiên cứu và so sánh gồm:

• Nghịch đảo khoảng cách có trọng số (Inverse Distance Weighting - IDW): Xác định giá trị điểm chưa biết thông qua trung bình trọng số nghịch đảo khoảng cách từ các điểm quan sát lân cận.
• Thuật toán Kriging: Phương pháp địa thống kê (geostatistics) tính toán trọng số dựa trên mô hình cấu trúc không gian và hàm bán phương sai (semivariance).

Quy chuẩn so sánh và công thức tính toán: Đề tài áp dụng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh (QCVN 05:2013/BTNMT) và phương pháp tính toán Chỉ số chất lượng không khí (AQI) theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường.

TT	Thông số ô nhiễm	Giới hạn TB 1 giờ ($\mu g/m^3$)	Giới hạn TB 24 giờ ($\mu g/m^3$)	Giới hạn TB 1 năm ($\mu g/m^3$)
1	SO₂	350	125	50
2	CO	30.000	-	-
3	NO₂ (NOx)	200	100	40
4	Bụi lơ lửng (TSP)	300	200	100

Công thức tính chỉ số $AQI$ ngày của chất $i$ tại trạm $j$: $$AQI_{i}^{24h} = \frac{C_{i}^{24h}}{S_{i}^{24h}} \times 100$$ Trong đó $C_{i}^{24h}$ là nồng độ trung bình 24 giờ và $S_{i}^{24h}$ là giá trị quy chuẩn kỹ thuật cho phép. Chỉ số $AQI$ ngày tổng hợp của trạm được xác định theo giá trị cực đại: $AQI_d = \max(AQI_{xd})$.

Thang phân cấp chất lượng không khí theo Tổng cục Môi trường:

• 0 – 50: Tốt (Xanh) – Không ảnh hưởng sức khỏe.
• 51 – 100: Trung bình (Vàng) – Nhóm nhạy cảm nên hạn chế thời gian ở ngoài.
• 101 – 200: Kém (Da cam) – Nhóm nhạy cảm cần hạn chế ra ngoài.
• 201 – 300: Xấu (Đỏ) – Nhóm nhạy cảm tránh ra ngoài, người khác hạn chế ra ngoài.
• Trên 300: Nguy hại (Nâu/Tím) – Cảnh báo khẩn cấp, mọi người nên ở trong nhà.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

• Phương pháp kế thừa số liệu: Thu thập dữ liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, dữ liệu bản đồ ranh giới hành chính tỉnh, huyện, ranh giới khu công nghiệp và số liệu từ Báo cáo kết quả quan trắc không khí tỉnh Bình Dương Quý 1/2020 của Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Dương.
• Phương pháp điều tra, quan trắc ngoại nghiệp: Dữ liệu được đo đạc tại 25 trạm quan trắc phân bố trên địa bàn tỉnh. Tần suất quan trắc: 4 ngày/tháng, 4 mẫu/điểm/tháng cho các chỉ tiêu Bụi, SO₂, NO₂, CO (thời gian lấy mẫu trung bình 1 ngày/mẫu).
  • Bụi TSP và áp suất khí quyển: Đo bằng thiết bị Sibata 500F HV (Nhật Bản, hiệu chuẩn 1 năm/lần), phương pháp TCVN 5067:1995.
  • SO₂ và NO₂: Lấy mẫu bằng thiết bị SKC, AIRCHEK SAMPLER (Mỹ, kiểm định 1 năm/lần), phương pháp TCVN 5971:1995, TCVN 5978:1995 (SO₂) và TCVN 6137:2009 (NO₂).
  • CO: Lấy mẫu bằng bơm hút chân không (Mỹ), phương pháp phân tích 52TCN 352-1989.
• Phương pháp xử lý nội nghiệp và thành lập bản đồ bằng GIS: Xử lý số liệu quan trắc qua bảng biểu, tích hợp tọa độ WGS_1984_UTM_Zone_48N vào phần mềm ArcGIS, xuất dữ liệu dạng shapefile, sử dụng module Spatial Analysis Tools để chạy hai thuật toán IDW và Kriging.
• Phương pháp kiểm định độ chính xác mô hình: Đánh giá qua hệ số xác định $R^2$ (P. Krause et al., 2005) đối chiếu theo phân cấp của Nguyễn Thị Kim Nga (2013): $R^2 \ge 0.75$ (Tốt), $0.65 \le R^2 < 0.75$ (Khá), $0.50 \le R^2 < 0.65$ (Trung bình), $R^2 < 0.50$ (Kém).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương 1 cung cấp cơ sở khoa học về thành phần khí quyển, nguyên nhân ô nhiễm không khí và cơ chế tác động của các chất khí độc hại, bụi lơ lửng. Tác giả tổng thuật các nghiên cứu ứng dụng GIS và thuật toán nội suy trong đánh giá môi trường không khí trên thế giới (David W. Wong et al., 2004 tại California; Maria Mookken et al., 2011 tại Ấn Độ; Despina Deligiorgi & Philippopoulos, 2010 tại Hy Lạp) và tại Việt Nam (Nguyễn Kim Lợi & Vũ Minh Tuấn, 2010 tại Bình Dương; Lê Văn Thơ et al., 2012 tại Bắc Kạn; Hồ Sỹ Anh Tuấn, 2011 tại TP.HCM; Trương Thanh Xuân, 2017 tại Biên Hòa).

Bên cạnh đó, chương này tổng hợp toàn diện điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội tỉnh Bình Dương: địa hình bậc thềm lượn sóng thấp dần từ Bắc xuống Nam (độ dốc 3 - 12°, cao độ 10 - 60m), khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo (giờ nắng 2.300 giờ/năm, lượng mưa mùa mưa chiếm 75%, gió chủ đạo Tây - Tây Nam và Đông - Đông Bắc). Về tài nguyên rừng, diện tích rừng suy giảm từ 48% trước năm 1975 xuống còn 6,71% năm 1997. Về kinh tế - xã hội, toàn tỉnh có 29 KCN (12.798 ha), 12 CCN (815 ha), chỉ số sản xuất công nghiệp tăng trưởng 10,98%, mạng lưới giao thông dày đặc với trục chính Quốc lộ 13 và Quốc lộ 14 tạo nên sức ép phát thải bụi và khí độc rất lớn.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết kế hoạch thực nghiệm và quy trình xử lý dữ liệu. Nội dung nghiên cứu tập trung vào 3 trục chính: đánh giá hiện trạng phát thải/quản lý, thành lập bản đồ chất lượng không khí qua thuật toán nội suy, và đề xuất giải pháp. Tác giả thiết lập hệ thống thông tin không gian gồm các lớp dữ liệu bản đồ nền (ranh giới tỉnh BinhDuong_Province, ranh giới huyện BinhDuong_Districts, khu công nghiệp BinhDuong_KCN).

Quy trình thành lập bản đồ chuyên đề trên ArcGIS được chuẩn hóa qua 5 bước:

1. Nhập tọa độ và dữ liệu thuộc tính nồng độ chất ô nhiễm từ Excel, hiển thị lớp không gian theo hệ quy chiếu UTM Zone 48N và xuất sang định dạng shapefile.
2. Thiết lập thông số nội suy bằng công cụ Spatial Analysis Tools (IDW và Kriging) với trường giá trị Z là chỉ số AQI của từng thông số.
3. Trích xuất giá trị dự đoán tại các điểm kiểm chứng.
4. Đánh giá sai số và độ tin cậy bằng hệ số tương quan $R^2$.
5. Biên tập, chuẩn hóa chú giải và xuất bản đồ phân vùng chất lượng không khí theo thang màu chuẩn của Tổng cục Môi trường.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích định lượng và đánh giá không gian:

1. Hiện trạng ô nhiễm và dự báo tải lượng: Nguồn thải đường bộ chiếm khoảng 70% tổng lượng ô nhiễm không khí tại Bình Dương. Dự báo tải lượng phát thải đến năm 2020 cho thấy tổng lượng bụi phát sinh đạt 44.814 tấn/năm (riêng công nghiệp chiếm 40.280 tấn/năm, giao thông chiếm 2.026 tấn/năm, xây dựng chiếm 900 tấn/năm, sinh hoạt 269 tấn/năm). Phát thải CO từ sinh hoạt đô thị đạt 8.508 tấn/năm.

2. Công tác quản lý nhà nước về môi trường: Bộ máy quản lý môi trường toàn tỉnh có 296 cán bộ (Cấp tỉnh: 143 người gồm Chi cục BVMT 32 người, Thanh tra Sở 10 người, Trung tâm Quan trắc 57 người, Quỹ BVMT 12 người, BQL KCN 04 người, BQL KCN VSIP 03 người, Cảnh sát môi trường 24 người; Cấp huyện: 63 người; Cấp xã: 90 người). Tỷ lệ cán bộ cấp xã đạt trình độ cao đẳng môi trường trở lên đạt trên 80%. Từ năm 2011 đến thời điểm nghiên cứu, HĐND và UBND tỉnh đã ban hành trên 45 văn bản quy phạm pháp luật và kế hoạch bảo vệ môi trường.

3. Biến thiên chỉ số AQI tại 25 trạm quan trắc:

   • Bụi (TSP): Hầu hết các trạm đều ghi nhận AQI vượt ngưỡng cho phép. Chỉ số AQI bụi cao nhất tại Ngã tư miếu Ông Cù (đạt mức 418,45 vào tháng 3 - mức Nguy hại), Mỏ đá Thường Tân (395), Ngã ba Bàu Bàng và Ngã tư Cầu Ông Bố (376). Các điểm có nồng độ thấp (AQI từ 21,0 đến 24,65 - mức Tốt) gồm Nghĩa trang liệt sĩ Phú Giáo, Nông trường cao su Thanh An, UBND TX. Thuận An nhờ mật độ cây xanh cao và xa khu công nghiệp.
   • SO₂: Chỉ số AQI tại tất cả 25 trạm đều dưới 50 (chất lượng tốt, đạt chuẩn). Cao nhất tại Ngã tư Miếu Ông Cù (17,24 – 17,80), thấp nhất tại Nghĩa trang Liệt sĩ Phú Giáo (14,24).
   • NO₂: Chỉ số AQI dao động từ 19,00 đến 24,80 (đều dưới 50, đạt chuẩn). Các điểm cao nhất là Ngã tư Miếu Ông Cù, Bàu Bàng, Cầu Ông Bố; thấp nhất tại UBND TP. Thuận An (19,00).
   • CO: Tất cả các trạm quan trắc đều có chỉ số AQI vượt chuẩn (> 50), dao động từ 150 đến 260 (mức Kém đến Xấu). Cao nhất tại Công ty Orion (260,00), Mỏ đá Thường Tân (258,00), KCN - Đô thị Mỹ Phước (256,00), Công ty Wimbledon (255,00); thấp nhất tại Nông trường cao su Thanh An (150,00).

Chỉ tiêu ô nhiễm	Khoảng biến thiên AQI thực đo	Mức chất lượng theo TCMT	Trạm có giá trị cao nhất	Trạm có giá trị thấp nhất
Bụi (TSP)	21,00 – 418,45	Tốt đến Nguy hại	Ngã tư Miếu Ông Cù (418,45)	NTCS Thanh An, NTLS Phú Giáo (~21 - 24,65)
SO₂	14,24 – 17,80	Tốt ($AQI < 50$)	Ngã tư Miếu Ông Cù (17,80)	NTLS Phú Giáo (14,24)
NO₂	19,00 – 24,80	Tốt ($AQI < 50$)	Ngã tư Miếu Ông Cù (24,80)	UBND TP. Thuận An (19,00)
CO	150,00 – 260,00	Kém đến Xấu ($101 - 300$)	Công ty Orion (260,00)	NTCS Thanh An (150,00)

4. So sánh thuật toán nội suy và phân vùng chất lượng không khí:
   • Kết quả đánh giá độ chính xác cho thấy thuật toán IDW đạt hệ số xác định $R^2 \approx 0,90$ (mức Khá/Tốt), cao hơn rõ rệt so với thuật toán Kriging ($R^2 \approx 0,75$, mức Trung bình). IDW phản ánh sát hơn các biến động cục bộ tại các nút giao thông và mỏ khai thác khoáng sản.
   • Bản đồ nội suy chất lượng không khí theo tháng chỉ ra: Tháng 1 và tháng 2, phần lớn diện tích tỉnh có chỉ số AQI bụi từ 51 – 100 (Trung bình) tập trung tại Phú Giáo, Bến Cát, Tân Uyên. Sang tháng 3 (cao điểm mùa khô), chỉ số AQI bụi tăng lên mức 101 – 200 (Kém) trên diện rộng (Dầu Tiếng, Phú Giáo, Bến Cát, Tân Uyên, TP. Thủ Dầu Một), riêng khu vực mỏ đá Thường Tân (Tân Uyên) chỉ số AQI vượt trên 300 (mức Nguy hại).

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

• Xác định được bức tranh phân bố ô nhiễm không khí tại Bình Dương Quý 1/2020: Bụi TSP và khí CO là hai tác nhân ô nhiễm chính, vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật tại hầu hết các trạm nút giao thông, khu công nghiệp và khu vực khai khoáng; trong khi SO₂ và NO₂ được kiểm soát tốt dưới ngưỡng giới hạn cho phép ($AQI < 50$).
• Kiểm định định lượng độ tin cậy của thuật toán nội suy: Chứng minh thuật toán IDW ($R^2 \approx 0,90$) cho độ chính xác và khả năng mô phỏng trường phân bố nồng độ bụi tại Bình Dương tối ưu hơn phương pháp Kriging ($R^2 \approx 0,75$).
• Xây dựng thành công bộ bản đồ phân vùng chất lượng không khí (theo từng thông số Bụi, SO₂, NO₂, CO và bản đồ tổng hợp theo tháng 1, tháng 2, tháng 3 năm 2020) ở tỷ lệ cấp tỉnh.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

• Kiểm soát nguồn thải công nghiệp: Tăng cường giám sát khí thải tại các nhà máy, khu công nghiệp và cụm công nghiệp; bắt buộc lắp đặt hệ thống quan trắc khí thải tự động liên tục đối với các nguồn thải lớn; kiểm soát bụi phát sinh tại các mỏ khai thác đá (khu vực Thường Tân).
• Kiểm soát nguồn thải giao thông: Phân luồng giao thông hợp lý tại các nút giao trọng điểm (Ngã tư Miếu Ông Cù, Ngã tư Cầu Ông Bố, Ngã ba Bàu Bàng); tăng cường kiểm định khí thải phương tiện cơ giới đường bộ; đẩy mạnh vệ sinh quét bụi đường phố.
• Nâng cao năng lực quản lý: Tiếp tục kiện toàn mạng lưới cán bộ môi trường cấp cơ sở (xã/phường); mở rộng mạng lưới trạm quan trắc không khí tự động cố định nhằm cung cấp chuỗi số liệu liên tục theo thời gian thực.

Đóng góp học thuật và thực tiễn

Khóa luận đã chuyển đổi phương thức đánh giá chất lượng không khí truyền thống (vốn chỉ dựa vào số liệu bảng biểu rời rạc tại 25 điểm đo) sang phương thức mô hình hóa không gian bằng công nghệ GIS. Đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa và quy trình thực nghiệm rõ ràng trong việc lựa chọn thuật toán nội suy phù hợp với đặc thù phân bố các trạm quan trắc môi trường tại tỉnh Bình Dương.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Chuỗi số liệu quan trắc thực địa chỉ thu thập trong phạm vi Quý 1 năm 2020 (các tháng 1, 2 và 3, thuộc mùa khô), chưa bao quát được sự biến thiên nồng độ các chất ô nhiễm trong mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11). Mật độ 25 điểm quan trắc trên tổng diện tích 2.696 km² còn tương đối thưa tại một số huyện vùng ven, ảnh hưởng nhất định đến độ mịn của bề mặt nội suy Kriging.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng thu thập số liệu quan trắc liên tục cả năm (bao gồm cả mùa mưa và mùa khô) để đánh giá quy luật biến thiên theo mùa; tăng cường mật độ điểm lấy mẫu; nghiên cứu kết hợp thêm các yếu tố khí tượng (hướng gió, tốc độ gió, độ ẩm, nhiệt độ) và các mô hình lan truyền khí thải nâng cao (AERMOD, CALPUFF) tích hợp trong môi trường GIS.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng tham khảo: Tài liệu hữu ích cho sinh viên, học viên chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Địa tin học (GIS). Đồng thời là tài liệu tham khảo thực tế cho các cán bộ quản lý tại Chi cục Bảo vệ Môi trường, Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tại các địa phương có tốc độ công nghiệp hóa cao.
• Nội dung có giá trị cao:
  • Quy trình 5 bước thành lập bản đồ chuyên đề chất lượng môi trường không khí trên phần mềm ArcGIS từ bảng dữ liệu Excel.
  • Phương pháp tính toán chi tiết chỉ số AQI ngày và AQI thông số theo tiêu chuẩn của Tổng cục Môi trường và QCVN 05:2013/BTNMT.
  • Quy trình thực nghiệm kiểm định sai số và so sánh hiệu quả giữa hai thuật toán nội suy IDW và Kriging bằng hệ số xác định $R^2$.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng các thông số ô nhiễm không khí nào để tính toán chỉ số AQI và thành lập bản đồ?
Khóa luận sử dụng 4 thông số ô nhiễm không khí cơ bản được đo đạc tại hiện trường gồm: Bụi tổng số (TSP), Lưu huỳnh dioxit (SO₂), Nitơ dioxit (NO₂) và Cacbon monoxit (CO), đối chiếu theo quy chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT.

2. Tại sao thuật toán IDW lại được đánh giá tối ưu hơn Kriging trong nghiên cứu này?
Dựa trên kết quả tính toán hệ số xác định sai số, thuật toán IDW đạt giá trị $R^2 \approx 0,90$ (thuộc mức Khá/Tốt), trong khi Kriging chỉ đạt $R^2 \approx 0,75$ (mức Trung bình). Thuật toán IDW phản ánh chính xác hơn các điểm đột biến ô nhiễm cục bộ tại các ngã tư giao thông và mỏ khai thác đá trên địa bàn tỉnh.

3. Vị trí quan trắc nào có mức độ ô nhiễm bụi cao nhất và nguyên nhân là gì?
Điểm quan trắc tại Ngã tư Miếu Ông Cù có chỉ số AQI bụi cao nhất (đạt 418,45 vào tháng 3/2020 - ngưỡng Nguy hại), tiếp theo là Mỏ đá Thường Tân (AQI 395,00). Nguyên nhân do Ngã tư Miếu Ông Cù có mật độ phương tiện giao thông vận tải qua lại rất cao, còn khu vực Thường Tân chịu tác động trực tiếp từ hoạt động khai thác, chế biến và vận chuyển khoáng sản đá xây dựng.

4. Dữ liệu quan trắc thực địa trong khóa luận được bố trí với quy mô và tần suất như thế nào?
Dữ liệu được thu thập tại 25 trạm quan trắc trên địa bàn tỉnh Bình Dương trong Quý 1 năm 2020. Tần suất quan trắc là 4 ngày/tháng, mỗi điểm lấy 4 mẫu/tháng cho các chỉ tiêu Bụi, SO₂, NO₂, CO (thời gian lấy mẫu trung bình 1 ngày/mẫu).

5. Lực lượng cán bộ tham gia công tác quản lý nhà nước về môi trường tại Bình Dương ở thời điểm nghiên cứu có số lượng bao nhiêu?
Tổng số cán bộ làm công tác quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường trên địa bàn tỉnh là 296 người (tăng 1,4 lần so với năm 2010), gồm 143 người ở cấp tỉnh, 63 người ở cấp huyện và 90 cán bộ chuyên trách cấp xã (trong đó trên 80% cán bộ cấp xã có trình độ chuyên môn từ cao đẳng môi trường trở lên).

---

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Văn Sỹ đã ứng dụng thành công công nghệ GIS và thuật toán nội suy nghịch đảo khoảng cách có trọng số (IDW) để mô hình hóa không gian chất lượng môi trường không khí tại tỉnh Bình Dương trong Quý 1 năm 2020. Kết quả nghiên cứu chỉ ra bụi lơ lửng và khí CO là hai tác nhân ô nhiễm chính vượt chuẩn tại các trục giao thông trọng điểm và khu công nghiệp, trong khi các chỉ tiêu SO₂ và NO₂ vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Đề tài đã xây dựng được hệ thống bản đồ phân vùng ô nhiễm trực quan và cung cấp các căn cứ khoa học xác đáng, phục vụ hiệu quả cho công tác quy hoạch, quản lý và kiểm soát nguồn thải môi trường không khí tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Sự phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hóa ở Việt Nam trong những năm gần đây đã làm gia tăng đáng kể lƣợng phát thải vào môi trƣờng sống của con ngƣời. Trong đó, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng không khí là một trong những vấn đề trọng tâm và vô cùng phức tạp bởi sự khó khăn trong đánh giá mức độ nguy hại cùng với việc chƣa có sự quan tâm đúng mức từ các cơ quan chức năng. Bình Dƣơng là một tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, tính đến ngày 1 tháng 4 năm 2019, toàn tỉnh có 2.865 ngƣời, mật độ dân số 911 ngƣời/km², có nhiều điều kiện để phát triển kinh tế - xã hội, là địa phƣơng đi đầu trong cả nƣớc về xây dựng và phát triển KCN. Cũng chính từ khi xuất hiện các KCN đã làm cho tình trạng ô nhiễm môi trƣờng ngày càng cao, đặc biệt là ô nhiễm không khí.

Diễn biến tình hình ô nhiễm không khí do các hoạt động của ngƣời dân, cùng với các KCN trên địa bàn tỉnh Bình Dƣơng đang ngày càng trở nên phức tạp và là một vấn đề cấp bách. Chính vì vậy, việc đánh giá chất lƣợng ô nhiễm môi trƣờng nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng đang là vấn đề cần đƣợc quan tâm. Việc đánh giá ô nhiễm không khí dựa theo phƣơng pháp trƣớc đây chỉ ở mức độ số liệu, tại vị trí lấy mẫu ô nhiễm, tuy nhiên cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ GIS ngày nay đã giúp cho chúng ta đánh giá mức độ ô nhiễm ở phạm vi lớn hơn. Với sự ra đời của công nghệ GIS nói chung và nội suy nói riêng phần nào giúp chúng ta đánh giá một cách tổng quát về bức tranh toàn cảnh về vấn đề ô nhiễm không khí Chính vì thế đề tài: “Ứng dụng thuật toán nội suy không gian thành lập bản đồ chất lượng không khí tại tỉnh Bình Dương” đƣợc thực hiện.

Mục tiêu của đề tài 2. Mục tiêu tổng quát Dựa vào thuật toán nội suy không gian và các dữ liệu quan trắc, xây dựng đƣợc bản đồ chất lƣợng không khí tại tỉnh Bình Dƣơng và đánh giá mức độ ô nhiễm không khí tại khu vực nghiên cứu 2. Mục tiêu cụ thể Đánh giá đƣợc hiện trạng phát sinh khí thải và tình hình quản lý không khí tại khu vực nghiên cứu. Thành lập đƣợc bản đồ chất lƣợng không khí tại khu vực nghiên cứu.

Đề xuất đƣợc biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí tại khu vực nghiên cứu 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài 1. Tổng quan về không khí Bầ u khí quyể n của chúng ta bao la nhƣng chỉ bao gồ m gầ n 80% khí nito, và chỉ có khoảng 20% là oxy cho con ngƣời sƣ̉ du ̣ng. Hãy thử hình dung nếu nhƣ bạn phải ngừng hít thở trong vòng 2 phút thôi, có thể bạn sẽ không còn tồn tại nữa , cũng nhƣ nƣớc với loài Cá , không khí trong lành giúp duy trì sƣ̣ số ng , tạo nên sự phát triể n và cân bằ ng trong sƣ̣ phát triể n sinh ho ̣c của muôn loài [10].

Ngày nay không khí bị thay đổi khá nhiều bởi các hoạt động sản xuất của con ngƣời, ngô ̣t nga ̣t và bí bách hơn so với không khí ngày xƣa. Khi chƣa có nhiề u phƣơng tiê ̣n sƣ̉ du ̣ng đô ̣ng cơ đố t trong , các nhà máy , các khu chế xuất… tại các trung tâm kinh tế lớn của cả nƣ ớc nhƣ Hà Nội hay thành ph ố Hồ Chí Minh không khí đang dần bị ô nhiễm do t ốc độ phát triển quá nhanh , đô thị hóa khắp nơi, làm những công cụ điều hòa không khí tƣ̣ nhiên nhƣ cây xanh , ao hồ … không đáp ƣ́ng kịp sự xả thải quá lớn. Ô nhiễm không khí Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới đều đã xây dựng các chỉ tiêu về nồng độ giới hạn cho phép đối với từng chất đặc trƣng cho chất lƣợng môi không khí. Vì vậy, có thể định nghĩa về ô nhiễm không khí nhƣ sau: “Không ô nhiễm nếu các chất đặc trƣng cho chất lƣợng môi trƣờng không khí có vƣợt tiêu chuẩn giới hạn cho phép” (Bùi Sỹ Lý, 2007) [5].

[9] Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Trịnh Thị Thanh (2010), Giáo trình Cơ sở môi trường không khí. NXB giáo dục Việt Nam, trang 1-30. “Ô nhiễm không khí có thể đƣợc định nghĩa nhƣ bất cứ điều kiện khí quyển nào mà trong đó có mặt một số chất với nồng độ có thể gây hậu quả không mong muốn đối với con ngƣời và môi trƣờng xung quanh” (Bùi Sỹ Lý, 2007) [5]. Bụi (TSP, PM10), CO, SO2, NOx là những chất ô nhiễm không khí phổ biến, thƣờng phát sinh từ các hoạt động sản xuất và giao thông.

Bụi: Bụi là tập hợp các phần tử vật chất tồn tại dƣới dạng khí, rắn hoặc lỏng có kích thƣớc (đƣờng kính) lớn hơn kích thƣớc phân tử nhƣng nhỏ hơn 500 micromet. Bụi lơ lửng (bụi lơ lửng tổng số TSP) là tập hợp các hạc bụi có kích thƣớc =< 10 µm. Nguồn phát thải: Nguồn tự nhiên là đất, đá, các phản ứng giữa các phát thải tự nhiên, nhiên liệu và các quá trình công nghệ nhƣ khai mỏ, luyện kim, đánh bóng, các lò nấu, dệt sợi,.Các phát thải công nghệ thoáng nhƣ xử lý vật liệu, bốc dỡ tải, vận chuyển.Các quá trình công nghệ nhanh: bụi đƣờng, hoạt động nông nghiệp, xây dựng, cháy.Giao thông vận tải: ống xả xe cộ, các hoạt động liên quan đến quá trình cháy nổ, do khớp nối và sự mài mòn khi ngừng hoạt động. Tác hại: TCVN 2005 qui định bụi tổng cộng trong không khí xung quanh 0,5mg/m3.

Bụi vào phổi gây kích thích cơ học, xơ hóa phổi dẫn đến các bệnh về hô hấp nhƣ khó thở, ho và khạc đờm, ho ra máu, đau ngực …Một số bụi nhƣ bụi kim loại, sỏi đá,v.v… là những tác nhân gây bệnh ung thƣ đối với ngƣời và động vật. Bụi gây tác hại làm gỉ kim loại, bẩn nhà cửa, quần áo, vải vóc…ngoài ra còn gây thiệt hại cho một số công nghiệp vô trùng nhƣ công nghiệp dƣợc phẩm và công nghệ thực phẩm. Đioxit Sunfua (SO2): Nguồn phát thải: Dioxit sunfua sinh ra do đốt nhiên liệu than, dầu, khí đốt, sinh khối thực vật, quặng sunfua, v. nhƣng chủ yếu là do đốt nhiên liệu chứa lƣu huỳnh trong sản xuất và trong sinh hoạt.

Khí SO2 phát thải do nung và luyện pirit sắt, quặng lƣu huỳnh, do các quá trình trong các phân xƣởng rèn, đúc, nhiệt luyện và cán thuộc ngành công nghiệp luyện kim, các quá trình hóa học sản xuất H2SO4, sản xuất sunfit, tẩy len, sợi, tơ lụa, trùng hợp, dung khí SO2 nhƣ phƣơng tiện sát trùng, trong máy lạnh, lọc sản phẩm, dầu lửa, sản phẩm cao su, phân bón,… [10] Tác hại: SO2 rất độc hại đối với sức khoẻ con ngƣời và sinh vật, gây ra các bệnh về phổi khí phế quản. SO2 trong không khí khi gặp oxy và nƣớc tạo thành axit, tập trung trong nƣớc mƣa gây ra hiện tƣợng mƣa axit. SO2 tác dụng với nƣớc 4 trong môi trƣờng không khí ẩm ƣớt tạo thành H2SO3. SO2 trong khí quyển gặp mƣa và các tác nhân ôxi hóa (sấm chớp) tạo thành mƣa axit.

SO2 gây hại đối với các công trình kiến trúc. SO2 làm hƣ hỏng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải nilon, tơ nhân tạo, đồ da giày. SO2 ảnh hƣởng đến quá trình sinh trƣởng của rau quả [10]. Nitơoxit (NOx): Nguồn phát thải: Môi trƣờng không khí bị ô nhiễm chất khí NOx chủ yếu là ở các thành phố và khu công nghiệp, nồng độ khí NO thông thƣờng là khoảng 1ppm, và nồng độ khí NO2 thông thƣờng khoảng trên 0.

Cả hai loại khí này đều có vai trò quan trọng trong sự hình thành khói quang hóa. Các nguồn phát thải NOx từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy sản xuất HNO3 và các hóa chất… đóng góp 60% NOx trong khí quyển, 40% còn lại do các động cơ đốt trong (của ô tô); trong số các nguồn cố định (từ các nhà máy), sử dụng than để đốt trong các lò hơi chiếm 70%. Bất cứ nhà máy nào phát thải NOx đều với tải lƣợng lớn, ví dụ nhà máy điện 750MW dùng nhiên liệu khí thay than có tải lƣợng NOx là 75-100 tấn / ngày [10]. Tác hại: N2O là loại khí gây hiệu ứng nhà kính, đƣợc sinh ra trong quá trình đốt các nhiên liệu hoá thạch.

Hàm lƣợng của nó đang tăng dần trên phạm vi toàn cầu, hàng năm khoảng từ 0,2 -0,3%. Một lƣợng nhỏ N2O khác xâm nhập vào khí quyển do kết quả của quá trình nitrat hoá các loại phân bón hữu cơ và vô cơ. N2O xâm nhập vào không khí sẽ không thay đổi dạng trong thời gian dài, chỉ khi đạt tới những tầng trên của khí quyển nó mới tác động một cách chậm chạp với nguyên tử oxy. Con ngƣời tiếp xúc với N2O khoảng 0.06 ppm đã bị trầm trọng các bệnh về phổi.

Vì vậy, có thể nói rằng, không khí ở các vùng đô thị bị nhiễm bẩn khí N2O sẽ gây tác hại đối với sức khỏe của con ngƣời [10] c. Cacbon monoxit (CO): Nguồn phát thải: Khí CO sinh ra do quá trình đốt nhiên liệu (trong sản xuất công nghiệp và trong sinh hoạt), đặc biệt trong trƣờng hợp cháy không hoàn toàn từ các ống khói nhà máy, ống xả của xe máy, ô tô. CO đƣợc hình thành do việc đốt cháy không hết nhiên liệu hoá thạch nhƣ than, dầu và một số chất hữu cơ khác. Khí thải từ các động cơ xe máy là nguồn gây ô nhiễm CO chủ yếu ở các thành phố.

5 Hàng năm trên toàn cầu sản sinh khoảng 600 triệu tấn CO [10]. Tác hại: CO không độc với thực vật vì cây xanh có thể chuyển hoá CO thành CO2 và sử dụng nó trong quá trình quang hợp. Vì vậy, thảm thực vật đƣợc xem là tác nhân tự nhiên có tác dụng làm giảm ô nhiễm CO. Khi con ngƣời ở trong không khí có nồng độ CO khoảng 250 ppm sẽ bị tử vong.

Khi thâm nhập vào phổi, CO thay thế O2 trong hợp chất với hemoglobin (Hb) của máu tạo ra tổ hợp ổn định, gọi là cacboxil – hemoglobin. Đối với ngƣời thƣờng xuyên hít thở không khí có nồng độ CO, thậm chí không cao ví dụ nồng độ thƣờng có trên đƣờng phố có xe cộ hoạt động với cƣờng độ cao thƣờng bị ngộ độc CO mãn tính ảnh hƣởng đến ngực, phổi, tuyến giáp và tâm thần. Và với 10% COHb trong máu do hút thuốc lá có thể làm giảm sức chịu đựng của ngƣời nghiện đối với CO [10].