Luận văn Quy hoạch mạng lưới quan trắc môi trường không khí tỉnh Hà Nam

Nội dung text: Luận văn Quy hoạch mạng lưới quan trắc môi trường không khí tỉnh Hà Nam

1. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn I H GI H I TRƢỜN Ọ O Ọ T N N  Lê ồng hiến QUY O M N LƢỚ QU N TRẮ MÔ TRƢỜN ÔN Í TỈN À N M Ậ H H H H i - 2014 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn i
2. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn I H GI H I TRƢỜN Ọ O Ọ T N N  Lê ồng hiến QUY O M N LƢỚ QU N TRẮ MÔ TRƢỜN ÔN Í TỈN À N M Chuyên ng nh: hoa học Môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬ H H H GƢỜI HƢỚ G DẪ H H G . Phạm gọc Hồ H i - 2014 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn ii
3. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn Lời cảm ơn ua b i luận văn n y em xin đƣợc b y tỏ lòng cảm ơn tới các thầy cô giáo Khoa Môi trƣờng – rƣờng ại học hoa học ự nhiên – ại học uốc gia H i đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo v giúp đỡ em trong suốt 4 năm học đại học v 2 năm học cao học vừa qua. Em xin đƣợc b y tỏ lòng cảm ơn chân th nh tới các thầy cô B môn uản lý Môi trƣờng – hoa Môi trƣờng. ác thầy cô đã tận tình giúp đỡ v chỉ bảo chúng em về kiến thức chuyên môn của các môn học chuyên ng nh cũng nhƣ đóng góp những ý kiến quý báu, những chia sẻ chân th nh về kinh nghiệm sống v về cách giải quyết m t vấn đề. Em xin gửi lời cám ơn chân th nh v sâu sắc nhất tới thầy giáo hƣớng dẫn chính GS.TS - GƢ Phạm gọc Hồ – rung tâm ghiên cứu uac trắc v Mô hình hóa Môi trƣờng - hoa Môi trƣờng - rƣờng ại học hoa học ự nhiên l ngƣời đã trực tiếp tận tình chỉ bảo v hƣớng dẫn em ho n th nh luận văn. Em xin gửi lời cám ơn tới các cán b của rung tâm uan trắc Phân tích i nguyên Môi trƣờng H am đã tạo điều kiện thuận lợi về phƣơng tiện đi lại trong quá trình khảo sát, đo đạc đồng thời cung cấp t i liệu, góp phần giúp em ho n thiện luận văn. uối cùng, con xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ - ngƣời đã tần tảo sớm hôm vất vả lo cho con ăn học v những bạn bè đã đ ng viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. uy nhiên, do thời gian nghiên cứu không d i, trình đ v kinh nghiệm còn hạn chế, vì vậy luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. ính mong các thầy cô đóng góp ý kiến, cho nhận xét v tạo điều kiện giúp đỡ để em có thể ho n thiện tốt luận văn. Em xin trân th nh cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2014 ọc viên Lê ồng hiến K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn iii
4. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn MỤ LỤ BẢ G Ý HIỆ IẾ Ắ iii D H MỤ HÌ H iv D H MỤ BẢ G iv MỞ Ầ 1 Chƣơng 1 - Ổ G Ấ Ề GHIÊ Ứ 3 1.1. M t số các nghiên cứu về xây dựng mạng lƣới quan trắc môi trƣờng 3 1.1.1. rên thế giới 3 1.1.2. ại iệt am 4 1.2. ổng quan hệ thống quan trắc môi trƣờng không khí 5 1.2.1. rên hế giới 5 1.2.2. ại iệt am 8 1.3. Hệ thống quan trắc môi trƣờng không khí khu vực nghiên cứu 12 1.4. hái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã h i khu vực nghiên cứu 14 1.4.1. iều kiện tự nhiên 14 1.4.2. Tài nguyên thiên nhiên 18 1.4.3. iều kiện kinh tế - xã h i 19 Chƣơng 2 - I ƢỢ G PHƢƠ G PHÁP GHIÊ Ứ 22 2.1. ối tƣợng v mục tiêu nghiên cứu 22 2.1.1. ối tƣợng nghiên cứu 22 2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu 23 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 23 2.2.1. Phƣơng pháp thu thập t i liệu thứ cấp 23 2.2.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát đo đạc tại hiện trƣờng 23 2.2.3. Phƣơng pháp mô hình hóa toán học 24 2.2.4. Phƣơng pháp chỉ số chất lƣợng môi trƣờng 24 2.2.5. Ứng dụng kỹ thuật (công nghệ GI ) v tin học môi trƣờng để xây dựng bản đồ khoanh vùng ô nhiễm không khí 41 2.2.6. Ứng dụng cơ sở h m ngẫu nhiên để tính toán h m tƣơng quan v h m cấu trúc 42 2.3. Phƣơng pháp luận của việc thiết lập mạng lƣới quan trắc tối ƣu đối với khu vực nghiên cứu đến năm 2020 v định hƣớng đến năm 2030 43 2.3.1. Cơ sở khoa học 43 2.3.2. Hiện trạng v diễn biến chất lƣợng không khí khu vực nghiên cứu 44 2.3.3. ính toán vị trí tối ƣu của mạng lƣới quan trắc 56 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn i
5. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn 2.3.4. Ứng dụng GI v tin học để lập bản đồ phân bố mạng lƣới điểm quan trắc 60 Chƣơng 3 - Ế Ả GHIÊ Ứ HẢ Ậ 61 3.1. ánh giá chất lƣợng môi trƣờng không khí theo chỉ tiêu riêng lẻ v tổng hợp 61 3.1.1. ánh giá theo chỉ tiêu riêng lẻ 61 3.1.2. ánh giá theo chỉ tiêu tổng hợp 70 3.2. Xây dựng mạng lƣới phân bố điểm quan trắc tối ƣu 82 3.3. Bản đồ phân bố mạng lƣới điểm quan trắc không khí tối ƣu 90 3.3.1. ác bản đồ chuyên đề (th nh phần) 90 3.3.2. Bản đồ tổng hợp 94 3.4. ác biện pháp giảm thiểu v kế hoạch quan trắc đến năm 2020 định hƣớng đến năm 2030 95 3.4.1. ác biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng không khí 95 3.4.2. ế hoạch quan trắc đến năm 2020 định hƣớng đến năm 2030 99 Ế Ậ 101 I IỆ H M HẢ 103 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn ii
6. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn BẢN Ý ỆU V ẾT TẮT AQI : hỉ số chất lƣợng không khí BTNMT : B i nguyên Môi trƣờng BVMT : Bảo vệ môi trƣờng CLMT : hất lƣợng môi trƣờng CLKK : hất lƣợng không khí CCN : ụm công nghiệp EQI : hỉ số chất lƣợng môi trƣờng KCN : hu công nghiệp KV : hu vực QCVN : uy chuẩn iệt am QCCP : uy chuẩn cho phép QTMT : uan trắc môi trƣờng TAPI : Chỉ số ô nhiễm không khí tổng c ng TCCP : iêu chuẩn cho phép TCVN : iêu chuẩn iệt am TEPI : hỉ số ô nhiễm môi trƣờng tổng c ng TEQI : hỉ số chất lƣợng môi trƣờng tổng c ng TWQI : hỉ số chất lƣợng nƣớc tổng c ng TP : h nh phố TNHH : rách nhiệm hữu hạn TT : hị trấn TX : hị xã UBND : ỷ ban nhân dân K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn iii
7. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn D N MỤ BẢN Bảng 1.1: Hiện trạng hệ thống trạm quan trắc ở m t số đô thị hâu Á 7 Bảng 1.2: Phân bố loại hình trạm quan trắc ở P Bangkok 8 Bảng 1.3: Danh sách các rạm M không khí tự đ ng, cố định trên to n quốc 9 Bảng 1.4: ố lƣợng mẫu quan trắc môi trƣờng không khí tỉnh H am 12 Bảng 1.5: Mạng lƣới quan trắc môi trƣờng không khí tỉnh H am năm 12 Bảng 2.1: ác chỉ số trên v chỉ số dƣới dùng để tính Ip 25 Bảng 2.2: iêu chuẩn không khí của Hoa ỳ 26 Bảng 2.3: Phân cấp chất lƣợng không khí theo chỉ số PI ở Hồng ông 28 Bảng 2.4: Phân cấp chất lƣợng không khí theo chỉ số PI riêng lẻ ở rung uốc 28 Bảng 2.5: Bảng phân cấp chất lƣợng không khí theo PSI 29 Bảng 2.6: Phân cấp chất lƣợng không khí theo chỉ số tổng hợp I của Hoa ỳ 29 Bảng 2.7: Bảng phân cấp chất lƣợng môi trƣờng theo I 33 Bảng 2.8: hang phân cấp đánh giá ô nhiễm của PI/ PI* 41 Bảng 2.9: ết quả đo kiểm môi trƣờng không khí quý I năm 2008 45 Bảng 2.10: ết quả đo kiểm môi trƣờng không khí quý I năm 2009 45 Bảng 2.11: ết quả đo kiểm môi trƣờng không khí trung bình năm 2010 46 Bảng 2.12: ết quả đo kiểm môi trƣờng không khí tháng 12 năm 2011 46 Bảng 2.13: ết quả đo kiểm môi trƣờng không khí trung bình năm 2012 47 Bảng 2.14: ặc trƣng các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng không khí 51 Bảng 2.15: ải lƣợng các chất ô nhiễm không khí của m t số ng nh qua các năm 52 Bảng 2.16: ịnh hƣớng sản phẩm công nghiệp đến năm 2015 v 2020 54 Bảng 2.17: Dự báo các chất ô nhiễm khí đối với sản xuất tập trung so với hiện tại 54 Bảng 2.18: Dự báo các chất ô nhiễm phát thải trong hoạt đ ng sản xuất xi măng so với năm 2009 55 Bảng 2.19: Dự báo các chất ô nhiễm không khí do khai thác 56 Bảng 2.20: Dự báo các chất ô nhiễm không khí do hoạt đ ng giao thông vận tải 56 Bảng 3.1: ị trí v giá trị trung bình các thông số quan trắc năm 2008 61 Bảng 3.2: ị trí v giá trị trung bình các thông số quan trắc năm 2009 61 Bảng 3.3: ị trí v giá trị trung bình các thông số quan trắc năm 2010 62 Bảng 3.4: ị trí v giá trị trung bình các thông số quan trắc năm 2011 62 Bảng 3.5: ị trí v giá trị trung bình các thông số quan trắc năm 2012 63 Bảng 3.6: ị trí v giá trị trung bình các thông số quan trắc năm 2013 64 Bảng 3.7: ết quả tính toán chỉ tiêu riêng lẻ các thông số quan trắc năm 2008 65 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn iv
8. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn Bảng 3.8: ết quả tính toán chỉ tiêu riêng lẻ các thông số quan trắc năm 2009 65 Bảng 3.9: ị trí v giá trị trung bình các thông số quan trắc năm 2010 66 Bảng 3.10: ết quả tính toán chỉ tiêu riêng lẻ các thông số quan trắc năm 2011 66 Bảng 3.11: ết quả tính toán chỉ tiêu riêng lẻ các thông số quan trắc năm 2012 67 Bảng 3.12: ết quả tính toán chỉ tiêu riêng lẻ các thông số quan trắc năm 2013 67 Bảng 3.13: rọng số của các chất ô nhiễm 71 Bảng 3.14: hang phân cấp đánh giá ô nhiễm của PI/ PI* năm 2008 71 Bảng 3.15: ết quả tính toán chỉ số PI/ PI* năm 2008 71 Bảng 3.16: hang phân cấp đánh giá ô nhiễm của PI/ PI* năm 2009 72 Bảng 3.17: ết quả tính toán chỉ số PI/ PI* năm 2009 72 Bảng 3.18: hang phân cấp đánh giá ô nhiễm của PI/ PI* năm 2010 72 Bảng 3.19: ết quả tính toán chỉ số PI/ PI* năm 2010 73 Bảng 3.20: hang phân cấp đánh giá ô nhiễm của PI/ PI* năm 2011 73 Bảng 3.21: ết quả tính toán chỉ số PI/ PI* năm 2011 73 Bảng 3.22: hang phân cấp đánh giá ô nhiễm của PI/ PI* năm 2012 74 Bảng 3.23: ết quả tính toán chỉ số PI/ PI* năm 2012 74 Bảng 3.24: hang phân cấp đánh giá ô nhiễm của PI/ PI* năm 2013 75 Bảng 3.25: ết quả tính toán chỉ số PI/ PI* năm 2013 75 Bảng 3.26: Mạng lƣới điểm quan trắc chất lƣợng không khí tối ƣu tỉnh H am đối với loại hình tác đ ng l KCN-CCN- ng nghề-CSSXKD 85 Bảng 3.27: Mạng lƣới điểm quan trắc chất lƣợng không khí tối ƣu tỉnh H am đối với loại hình giao thông đƣờng b 87 Bảng 3.28: Mạng lƣới điểm quan trắc chất lƣợng không khí tối ƣu tỉnh H am đối với loại hình bị tác đ ng l khu dân cƣ 89 Bảng 3.29: Mạng lƣới điểm quan trắc chất lƣợng không khí tối ƣu tỉnh H am đối với loại hình bị tác đ ng l cơ sở khám chữa bệnh 89 Bảng 3.30: Bảng tổng hợp số lƣợng điểm quan trắc chất lƣợng môi trƣờng không khí tối ƣu tỉnh H am giai đoạn 2014-2020 100 Bảng 3.31. Bảng tổng hợp Dự kiến số lƣợng điểm quan trắc chất lƣợng môi trƣờng không khí tối ƣu tỉnh H am giai đoạn 2020-2030 100 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn v
9. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn D N MỤ ÌN Hình 1.1: Bản đồ phân bố của các trạm quan trắc ng nh 11 Hình 2.1: ồng đ bụi lơ lửng vƣợt P tại các điểm đo quý I năm 2008 49 Hình 2.2: ồng đ bụi lơ lửng vƣợt P tại các điểm đo quý I năm 2009 49 Hình 2.3: ồng đ bụi lơ lửng vƣợt P tại các điểm đo trung bình năm 2010 50 Hình 2.4: ồng đ bụi lơ lửng vƣợt P tại các điểm đo tháng 12 năm 2011 50 Hình 2.5: ồng đ bụi lơ lửng vƣợt P tại các điểm trung bình năm 2012 51 Hình 2.6: Phát thải bụi từ sản xuất vật liệu xây dựng 53 Hình 3.1: Biểu đồ phân bố ô nhiễm của các vị trí quan trắc năm 2008 76 Hình 3.2: Biểu đồ phân bố ô nhiễm của các vị trí quan trắc năm 2009 77 Hình 3.3: Biểu đồ phân bố ô nhiễm của các vị trí quan trắc năm 2010 77 Hình 3.4: Biểu đồ phân bố ô nhiễm của các vị trí quan trắc năm 2011 78 Hình 3.5: Biểu đồ phân bố ô nhiễm của các vị trí quan trắc năm 2012 78 Hình 3.6: Biểu đồ phân bố ô nhiễm của các vị trí quan trắc năm 2013 79 Hình 3.7: Biểu đồ tổng hợp thể hiện tỷ lệ mức đ ô nhiễm của các vị trí quan trắc theo chỉ số ô nhiễm tổng c ng từ năm 2008 - 2012 79 Hình 3.8: ồ thị h m cấu trúc không gian D(r) tỉnh H am 80 Hình 3.9: Phƣơng thức để đặt điểm quan trắc theo mô hình lan truyền chất ô nhiễm, trong đó: - nồng đ chất ô nhiễm, X- khoảng cách tính từ 84 Hình 3.10: Sơ đồ đặt điểm quan trắc thực tế tại hiện trƣờng 85 Hình 3.11. Sơ đồ xác định điểm quan trắc tại hiện trƣờng 87 Hình 3.12. Sơ đồ xác định điểm quan trắc tại hiện trƣờng 88 Hình 3.13: Bản đồ quy hoạch mạng lƣới điểm quan trắc môi trƣờng không khí đối với loại hình tác đ ng l -CCN- ng nghề-CSSX D tỉnh H am đến năm 2020 91 Hình 3.14: Bản đồ quy hoạch mạng lƣới điểm quan trắc môi trƣờng không khí đối với loại hình bị tác đ ng l khu dân cƣ tỉnh H am đến năm 2020 92 Hình 3.15: Bản đồ quy hoạch mạng lƣới điểm quan trắc môi trƣờng không khí đối với loại hình bị tác đ ng l cơ sở khám chữa bệnh tỉnh H am đến năm 2020 93 Hình 3.16: Bản đồ quy hoạch mạng lƣới điểm quan trắc môi trƣờng không khí đối với loại hình giao thông đƣờng b tỉnh H am đến năm 2020 94 Hình 3.17: Bản đồ quy hoạch mạng lƣới điểm quan trắc môi trƣờng không khí tổng hợp tỉnh H am đến năm 2020 95 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn vi
10. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn vii
11. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn MỞ ẦU on ngƣời sống trên trái đất đa phần không thể nhịn thở quá m t phút. iều n y cho thấy tầm quan trọng của không khí đối với cu c sống của lo i ngƣời. uy nhiên cùng với sự phát triển của kinh tế thì chất lƣợng môi trƣờng không khí ở nƣớc ta ng y c ng suy giảm. ó nhiều nguyên dẫn đến tình trạng trên nhƣ hoạt đ ng công nghiệp xả bụi, khí thải ra môi trƣờng; hoạt đ ng xả khói thải do sự di chuyển của các phƣơng tiện giao thông; phát sinh từ hoạt đ ng dân sinh, Ô nhiễm không khí có những ảnh hƣởng rất lớn đối với sức khỏe của con ngƣời, trong đó ảnh hƣởng lớn nhất trực tiếp v lâu d i l đến đƣờng hô hấp v hệ tim mạch. hận thức đƣợc tầm quan trọng của chất lƣợng môi trƣờng không khí đối với sức khỏe của c ng đồng nên công tác quan trắc môi trƣờng không khí đặc biệt tại các đô thị đã đƣợc chú trọng. ố liệu quan trắc n y l số liệu điều tra cơ bản sẽ đóng góp m t phần để hỗ trợ cho kế hoạch, chính sách quản lý môi trƣờng nhƣ quy hoạch khu dân cƣ, quy hoạch phát triển giao thông, phát triển công nghiệp, Ở iệt am hiện tại có hai hình thức quan trắc môi trƣờng không khí l quan trắc tự đ ng v quan trắc định kỳ. rong đó hệ thống quan trắc môi trƣờng không khí tự đ ng tập trung chủ yếu ở các th nh phố lớn nhƣ: H i, h nh phố Hồ hí Minh, ẵng; các tỉnh, th nh phố còn lại đa phần l quan trắc môi trƣờng không khí theo hình thức định kỳ. Theo uyết định số 16/2007/ -TTg ngày 29/01/2007 của hủ tƣớng hính phủ về việc phê duyệt “ uy hoạch tổng thể mạng lƣới quan trắc t i nguyên v môi trƣờng uốc gia đến năm 2020” thì bắt bu c các tỉnh, th nh phố trong cả nƣớc phải tiến h nh xây dựng quy hoạch mạng lƣới quan trắc môi trƣờng. uy nhiên cho đến thời điểm hiện tại phần lớn các tỉnh th nh trong cả nƣớc vẫn chƣa có quy hoạch mạng lƣới điểm quan trắc môi trƣờng trong đó có môi trƣờng không khí. rên địa b n tỉnh H am đã v đang hình th nh những , vừa v nhỏ, các l ng nghề v cơ sở sản xuất kinh doanh, khai thác khoáng sản. Hoạt đ ng của các loại hình n y bên cạnh hoạt đ ng giao thông l nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trƣờng không khí, ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe của ngƣời dân trong ỉnh. ì vậy việc xây dựng mạng lƣới quan trắc môi trƣờng nói chung v môi trƣờng không khí nói riêng cần phải đƣợc xem xét m t cách to n diện. K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 1
12. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn Hiện tại hệ thống quan trắc môi trƣờng không khí của Hà Nam còn có nhiều bất cập, chƣa tuân thủ v đáp ứng những yêu cầu chủ yếu về số lƣợng các thông số quan trắc, tần suất quan trắc cũng nhƣ công tác quản lý, vận h nh, bảo dƣỡng thiết bị, , do vậy ảnh hƣởng không nhỏ tới công tác thu thập v quản lý thông tin, gây khó khăn cho việc đánh giá, dự báo m t cách tổng thể mức đ ô nhiễm của môi trƣờng không khí ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời. heo ề án bảo vệ môi trƣờng tỉnh H am giai đoạn 2010-2015 (Ban hành kèm theo Quyết định số 1121/QĐ-UBND ngày 12 tháng 10 năm 2010 của Ủy ban nhân dân tỉnh Hà Nam) thì môi trƣờng không khí trên địa b n tỉnh ng y c ng suy giảm tại các l ng nghề, cụm - v các khu đô thị đang ng y c ng diễn biến phức tạp. ặc biệt các khu vực xung quanh các nh máy sản xuất xi măng, khu vực sản xuất v khai thác đá, khu vực có các phƣơng tiện giao thông với mật đ lớn nhƣ khu vực a Mát - iện hê, khu vực Bút ơn nồng đ bụi vƣợt từ 1,44 - 4,6 lần so với tiêu chuẩn cho phép ( 5937-2005), thậm chí có lúc vƣợt trên 10 lần. Tiếng ồn tại m t số các khu vực chế biến v khu vực đƣờng giao thông vƣợt tiêu chuẩn cho phép. Trong kế hoạch Bảo vệ Môi trƣờng năm 2012 của tỉnh Hà Nam, B D tỉnh đã phê duyệt dự án “Xây dựng mạng lƣới các điểm quan trắc và phân tích môi trƣờng” là m t trong các nhiệm vụ chủ yếu. heo quyết định số 1749/ -UBND ng y 24/12/2012, B D tỉnh H am cũng đã phê duyệt ề cƣơng của Dự án “ ập quy hoạch mạng lƣới quan trắc môi trƣờng tỉnh H am đến năm 2020 v định hƣớng đến năm 2030”. hính vì vậy, việc quy hoạch, xây dựng hệ thống các điểm quan trắc m t cách khoa học, đồng b đối với môi trƣờng nói chung v quan trắc môi trƣờng không khí nói riêng của ỉnh l việc l m cấp thiết, có ý nghĩa khoa học v thực tiễn. K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 2
13. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn hƣơng 1 - TỔN QU N VẤN Ề N N ỨU 1.1. M t số các nghiên cứu về ây dựng mạng lƣới quan trắc môi trƣờng 1 1 1 r n t Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu đƣợc công bố v đƣợc ứng dụng trong việc thiết lập, xây dựng mạng lƣới quan trắc môi trƣờng nói chung và môi trƣờng không khí nói riêng. ác nghiên cứu n y đã góp phần quan trọng trong việc tiết kiệm chi phí v nâng cao chất lƣợng quan trắc của đ i ngũ chuyên gia trong hoạt đ ng quan trắc môi trƣờng. ồng thời các nghiên cứu n y l t i liệu tham khảo hữu ích cho các quốc gia đang gặp phải những vấn đề nghiêm trọng về chất lƣợng môi trƣờng, về hoạt đ ng xây dựng, thiết lập, vận h nh mạng lƣới quan trắc. Dƣới đây l m t số nghiên cứu của các tác giả về việc xây dựng, thiết lập mạng lƣới quan trắc môi trƣờng. - ăm 2001, các tác giả là Paul D. Sampson, Peter Guttorp và David M.Holland của ại học Washington v ục Môi trƣờng Mỹ đã trình b y tham luận về phƣơng pháp tối ƣu Pareto cho tiếp cận đa mục tiêu kết hợp với cải tiến công nghệ tính toán thiết kế mạng lƣới quan trắc chất lƣợng môi trƣờng không khí. Tham luận n y đƣợc trình b y tại H i thảo trao đổi kỹ thuật phân tích dữ liệu không gian của ục Môi trƣờng Mỹ[25]. ũng trong năm n y, để tối ƣu hóa mạng lƣới quan trắc bụi PM2,5, các tác giả aisana M., arigiannis D., Chaloulakou A., Spyrellis . đã sử dụng các phƣơng pháp xác định địa điểm, thông tin khí tƣợng, bản đồ chất lƣợng không khí, các mô hình nhân khẩu học v bản đồ sử dụng đất đ phân giải 1x1km2 cho vùng nghiên cứu. - ăm 2004, óren Lophaven trong luận án tiến sĩ của mình đã áp dụng địa thống kê, thống kê không gian – thời gian v các phƣơng pháp thiết kế dựa v o địa thống kê v o đề t i "Phân tích v hiết kế các chƣơng trình quan trắc môi trƣờng"[27]. - ăm 2006, Yuanhai i va my B. Chan Hilton đã sử dụng phƣơng pháp tối ƣu bầy kiến với mục đích tối ƣu hóa lại mạng lƣới quan trắc nƣớc ngầm sẵn có. K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 3
14. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn ghiên cứu n y đã chỉ ra các mức đ tối ƣu khác nhau cho việc rút gọn từng số lƣợng điểm quan trắc ở m t địa điểm trên lý thuyết [28]. - rong nghiên cứu " hiêt kế mạng lƣới quan trắc chất lƣợng môi trƣờng không khí th nh phố eville, ây Ban ha (nghiên cứu điển hình cho 2 và O3)", các tác giả ntonio ozano, Jose Usero, Eva Vanderlinden, Juan Raez Juan Contreras, Benito Navarrete va Hicham El Bakouri đã sử dụng tiếp cận 4 bƣớc gồm: (1) sơ bô đánh giá, (2) lấy mẫu khuếch tán thụ đ ng, (3) n i suy không gian, (4) lựa chọn địa điểm tốt nhất cho các trạm quan trắc[24]. - ăm 2010, các tác giả Abdullah Mofarrah , ahir Husain đã áp dụng phƣơng pháp tiếp cận thống kê cho thiết kế tối ƣu việc mở r ng mạng lƣới quan trắc chất lƣợng không khí cho m t khu vực đô thị [23]. 1.1.2. ạ V ệt Nam ại iệt am, việc thiết kế, xây dựng mạng lƣới quan trắc môi trƣờng không khí trong nhiều năm trở lại đây cũng đã đƣợc quan tâm v nghiên cứu. Tuy nhiên việc thiết lập, xây dựng mạng lƣới các điểm quan trắc môi trƣờng hiện nay chủ yếu dựa trên các yếu tố nhƣ kinh nghiệm, thông qua việc xây dựng thử nghiệm để rút kinh nghiệm, phụ thu c v o điều kiện kinh tế, nguồn ngân sách của địa phƣơng, hính vì vậy thiết lập, xây dựng mạng lƣới quan trắc môi trƣờng vẫn chƣa thực sự hiệu quả, ảnh hƣởng đến chất lƣợng quan trắc. M t số các công trình, nghiên cứu về thiết lập mạng lƣới quan trắc môi trƣờng ở iệt am có thể kể đến nhƣ sau. - Năm 2002, đề t i thiết lập mạng lƣới M tỉnh on um của hoa Môi trƣờng – rƣờng ại học hoa học ự hiên – ại học uốc gia H i do G . Phạm gọc Hồ chủ trì đã sử dụng h m cấu trúc không gian để xác định đƣợc khoảng cách tối ƣu giữa các điểm quan trắc dựa trên tính khả biến của nồng đ tƣơng đối tổng c ng của các yếu tố môi trƣờng tại khu vực nghiên cứu. - ghiên cứu trong luận án Phó tiến sỹ của guyễn Hồng hanh, rƣờng ại học Xây dựng H i đã sử dụng phƣơng pháp đánh giá hiện trạng v dự báo tình trạng ô nhiễm để thiết lập mạng lƣới M không khí cho các khu vực khác nhau. - ăm 2010, các nghiên cứu v phƣơng pháp luận của việc thiết lập mạng K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 4
15. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn lƣới điểm quan trắc môi trƣờng dựa trên cơ sở sử dụng h m cấu trúc đã đƣợc G . Phạm gọc Hồ trình b y trong báo cáo “ ập quy hoạch mạng lƣới quan chắc chất lƣợng môi trƣờng không khí cố định trên địa b n th nh phố H i đến năm 2020” v “ Báo cáo hiện trạng môi trƣờng tổng hợp tỉnh Hòa Bình 5 năm giai đoạn 2005 – 2010”[7],[8]. - ăm 2011, các tác giả rần hanh Bình, ũ ăn Mạnh ( rƣờng ại học hoa học ự nhiên) đã sử dụng phƣơng pháp cực tiểu biến phân để tối ƣu hóa mạng lƣới quan trắc môi trƣờng không khí tỉnh uảng inh. 1.2. Tổng quan hệ thống quan trắc môi trƣờng không khí 1 2 1 r n Hệ thống quan trắc môi trƣờng nói chung v hệ thống quan trắc môi trƣờng không khí nói riêng có nhiệm vụ cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lƣợng môi trƣờng ở các phạm vi khác nhau để phục vụ các yêu cầu tức thời hay d i hạn của các cấp quản lý nh nƣớc về bảo vệ môi trƣờng. Hệ thống có thể cảnh báo kịp thời các diễn biến bất thƣờng hay các nguy cơ ô nhiễm, suy thoái môi trƣờng v tạo ra m t cơ sở dữ liệu về chất lƣợng môi trƣờng. Hệ thống tiêu chuẩn chất lƣợng môi trƣờng phù hợp với điều kiện từng nƣớc v đặt vấn đề sức khỏe con ngƣời lên h ng đầu. guồn kinh phí cho các hoạt đ ng quan trắc lớn; nguồn nhân lực đƣợc đ o tạo b i bản, thƣờng xuyên. Hệ thống đảm bảo chất lƣợng v kiểm soát chất lƣợng đƣợc văn bản hóa v thực hiện nghiêm ngặt; phát triển mạnh các phần mềm ứng dụng quan trắc, phần mềm dự báo, đánh giá chất lƣợng môi trƣờng. ầy đủ các hệ thống cơ sở khoa học v pháp lý cho các hoạt đ ng quan trắc môi trƣờng ( M ): uật, các văn bản, hƣớng dẫn, các quy định sử dụng số liệu, các chính sách nhân sự ông tác quan trắc tự đ ng, liên tục đƣợc lồng ghép, kết hợp với các hoạt đ ng nghiên cứu khoa học công nghệ. ố liệu quan trắc đƣợc chia sẻ r ng rãi tới c ng đồng thông qua nhiều hình thức: chỉ số chất lƣợng, báo cáo khoa học, h i thảo, trang web, diễn đ n, thống kê nhiều chƣơng trình quan trắc xuyên biên giới, to n cầu. K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 5
16. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn 1.2.1.1. Vài nét về hoạt động quan trắc tự động không khí tại Nhật Bản hật Bản l m t nƣớc thu c vùng hâu Á, nơi có kinh tế phát triển v chất lƣợng môi trƣờng không khí trong l nh. Hiện nay ở hật Bản đa phần các th nh phố đều bố trí lắp đặt các trạm quan trắc tự đ ng l chủ yếu để kiểm soát chất lƣợng không khí của th nh phố mình. ổng số trạm quan trắc tự đ ng v thông số quan trắc đƣợc trình b y ở dƣới đây[1]. - ổng số rạm quan trắc tự đ ng: 1.987 + 1.549 rạm cơ bản (general station) + 438 rạm ven đƣờng (road side station) - 1.366 rạm cơ bản v 421 rạm ven đƣờng quan trắc x - 1422 rạm cơ bản v 403 rạm ven đƣờng quan trắc PM - 1.148 rạm cơ bản v 30 rạm ven đƣờng quan trắc 3 - 1.171 rạm cơ bản v 72 rạm ven đƣờng quan trắc 2 - 318 rạm cơ bản v 178 rạm ven đƣờng quan trắc H - 73 rạm cơ bản v 276 rạm ven đƣờng quan trắc - 99% số rạm do địa phƣơng quản lý, vận h nh. 1.2.1.2. Vài nét về hoạt động quan trắc tự động không khí tại Mỹ Hoạt đ ng quan trắc không khí của Mỹ bắt đầu hình th nh từ những năm 1950 và phát triển mạnh từ những năm 1970[1]. uan trắc các chất ô nhiễm tại Mỹ có liên quan trực tiếp đến sức khỏe con ngƣời ( 3, PM2,5, SO2, NO2, Pb và CO). ại khu vực đô thị, cứ 200.000 dân đặt 1 rạm quan trắc tự đ ng tự đ ng ản phẩm của hoạt đ ng M : - Bản đồ: + zon (tập trung v o số liệu trung bình 8h) + PM2,5 (tập trung v o số liệu trung bình 24h) - Dự báo chất lƣợng không khí K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 6
17. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn - amera quan sát sƣơng/khói mù - rang web của các bang v của liên bang 1.2.1.3. Vài nét về hoạt động quan trắc tự động không khí tại Hồng Kông - Hồng ông: diện tích 1.100 km2, dân số 7 triệu. - ừ năm 1999, Hồng ông có 14 trạm quan trắc môi trƣờng không khí tự đ ng cố định liên tục, trong đó: 11 trạm xung quanh, 03 trạm trạm xung quanh, 03 trạm ven đƣờng đặt tại các nơi có mật đ dân cƣ đông đúc. - Mạng lƣới đƣợc vận h nh, quản lý bởi ục bảo vệ môi trƣờng Hồng ông. - hông số quan trắc: 2, NO, NOx, NO2, O3, CO, Pb, PM10, and PM2,5, trong đó thông số 3 chỉ đƣợc quan trắc tại 11 trạm xung quanh[1]. 1.2.1.4. Hệ thống quan trắc không khí tại một số đô thị lớn ở Châu Á hâu Á l khu vực có nhiều th nh phố siêu lớn với dân số lên tới h ng chục triệu ngƣời sinh sống có mật đ rất cao. Bởi vậy, quan trắc ô nhiễm không khí ở các th nh phố thu c các nƣớc hâu Á đã đƣợc quan tâm. uy nhiên, do đặc thù kinh tế, xã h i nên công tác quan trắc đƣợc thực hiện cũng khác nhau, có đô thị công tác quan trắc đƣợc thực hiện ho n to n tự đ ng, có đô thị thì phối hợp giữa trạm quan trắc tự đ ng cố định v điểm quan trắc cố định thực hiện quan trắc định kỳ v có đô thị thì quan trắc ho n to n thủ công theo chế đ định kỳ ở m t hệ thống điểm cố định. Hiện trạng hệ thống trạm quan trắc ở m t số đô thị hâu Á đƣợc trình bày dƣới đây. Bảng 1.1: Hiện trạng hệ thống trạm quan trắc CLKK ở một số đô thị Châu Á Loại trạm kiểm soát Loại trạm kiểm soát Phƣơng Tên TP Tự đ ng, Tên TP PP. Thủ Tự đ ng, pháphủ liên tục công liên tục công Bangkok 21 Kulkata 12 5 Beijing 24 Malina 5 Busan 14 Mumbai 22 Colombo 1 Osaka 14 Dehli 11 1 Shanghai 23 21 Phaka Singapore 17 Hong Kong 14 Taipei 8 Jakata 1 5 Tokyo 82 Kathmadu 6 Seoul 27 K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 7
18. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn N uồn: [7] ác thông số đƣợc lựa chọn quan trắc tự đ ng hoặc phân tích của mỗi nƣớc cũng khác nhau tùy theo đặc thù của mỗi đô thị. ác thông số đƣợc lựa chọn để phân tích có thể bao gồm: , x, SO2, O3, THC, non-CH4, bụi P, PM10 và PM2.5. ông tác quan trắc đƣợc tiến h nh ở khu vực n i th nh đông đúc, nơi có mật đ hoạt đ ng giao thông cao v khu vực dân cƣ chịu ảnh hƣởng của các hoạt đ ng công nghiệp. 1.2.1.5. Hệ thống quan trắc không khí ở Bangkok Bangkok l thủ đô của hái an, nơi có mật đ giao thông cao v công nghiệp rất phát triển. Bangkok cũng thƣờng xuyên bị ùn tắc giao thông, cũng phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm không khí do khí thải từ các phƣơng tiện giao thông v hoạt đ ng kinh tế. ể theo dõi diễn biến chính quyền TP Bangkok đã cho triển khai m t hệ thống quan trắc ô nhiễm không khí v đƣợc thực hiện bằng hai loại hình trạm: - rạm quan trắc ô nhiễm cơ bản trong th nh phố. - rạm quan trắc ô nhiễm giao thông. ác thông số đƣợc lựa chọn quan trắc v phân tích bao gồm: Bụi tổng, PM10, CO, O3, NO2, SO2, Pb. Phân bố loại hình trạm quan trắc ở TP Bangkok đƣợc trình b y ở bảng 1.2. Bảng 1.2: Phân bố loại hình trạm quan trắc ở TP Bangkok Số trạm quan trắc Số trạm quan trắc ô TT Thông số L cơ bản nhiễm giao thông 1 TSP 10 7 2 PM10 5 7 3 CO 10 7 4 O3 8 3 5 NO2 10 3 6 SO2 10 3 7 Pb 10 3 N uồn: [7] 1.2.2. ạ V ệt Nam Ở nƣớc ta, từ năm 1994, các hoạt đ ng quan trắc môi trƣờng không khí đã K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 8
19. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn đƣợc bắt đầu thực hiện thông qua các chƣơng trình quan trắc cấp quốc gia v địa phƣơng. ừ năm 2000, nhằm cung cấp số liệu quan trắc liên tục, các trạm quan trắc môi trƣờng không khí tự đ ng đã đƣợc đầu tƣ xây dựng v đƣa v o hoạt đ ng tại m t số th nh phố lớn nhƣ H i, TP. Hồ hí Minh, Hải Phòng, ẵng, ngo i ra, m t số trạm quan trắc tự đ ng di đ ng cũng đƣợc đầu tƣ: ở H i có 2 trạm, TP. Hồ hí Minh có 1 trạm. Hiện nay, rung tâm uan trắc, ổng cục Môi trƣờng quản lý 6 trạm quan trắc tự đ ng, cố định, trong đó có 2 trạm mới đƣa v o hoạt đ ng đặt tại 556 guyễn ăn ừ v ại học ẵng, 8 trạm của rung tâm khí tƣợng thủy văn quốc gia, 2 xe quan trắc tự đ ng di đ ng (tại H i v TP.HCM)[1]. ại các địa phƣơng khác, do điều kiện kinh phí không cho phép nên vẫn tiến h nh quan trắc bằng các phƣơng pháp quan trắc không liên tục với tần suất từ 4 – 6 lần/năm. ác điểm quan trắc không khí đƣợc bố trí tập trung chủ yếu ở các điểm nóng về môi trƣờng của các đô thị lớn, hoặc . H i có 2 trạm M không khí tự đ ng, cố định: 1 trạm ven đƣờng v 1 trạm trong khu dân cƣ; TP. H M có 9 trạm M tự đ ng, cố định thu c hi cục Bảo vệ môi trƣờng, ở &M TP. H M, 4 trạm ven đƣờng, 5 trạm trong khu dân cƣ. ho đến thời điểm hiện tại chƣa có ơ sở sản xuất, tại iệt am lắp đặt v vận h nh hệ thống quan trắc khí thải tự đ ng, liên tục. Bảng 1.3: Danh sách các Trạm QTMT không khí tự đ ng, cố định trên toàn quốc Năm Thông số quan Tình hình ơ quan TT Tên trạm Nhãn hiệu vận ịa điểm trắc hoạt đ ng quản lý hành SO , NOx, O , CO, Không Advanced Trung tâm Công 2 3 Mạng Bụi, hƣớng gió, hoạt ổng cục pollution nghệ xử lý môi 1 QTMT 2001 tốc đ gió, nhiệt đ ng, cần Môi instrument, trƣờng, B ƣ lệnh quốc gia đ , đ ẩm, bức xạ thay thế trƣờng Mỹ Hóa, H i nhiệt, áp suất phụ kiện SO , NOx, O , CO, Không Thermo 2 3 Mạng ại học Xây ại hƣớng gió, tốc đ hoạt ổng cục Environmenl 1999 - 2 QTMT học Xây dựng, H gió, nhiệt đ , đ đ ng, cần Môi Instruments, 2000 quốc gia i ẩm, bức xạ nhiệt, thay thế trƣờng Mỹ áp suất phụ kiện K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 9
20. LuËn v¨n Th¹c sÜ Khoa häc Lª Hång ChiÕn M t số Mạng ổng cục iện TN&MT biển, SO , NOx, O , CO, modul cần 3 QTMT Ecotech, Úc 2000 2 3 Môi Hải Phòng khí tƣợng, bụi phải thay quốc gia trƣờng thế SO2, NOx, O3, CO, M t số Mạng bụi hƣớng gió, tốc modul CENMA, Environmenl 1999 - 36 Phạm ăn 4 M địa đ gió, nhiệt đ , phân ở TNMT SA, Pháp 2000 ồng, H i phƣơng đ ẩm bức xạ tích không H i nhiệt, áp suất hoạt đ ng Hoạt đ ng tốt Teledyne- SO , NOx, O , CO, Mạng 2 3 nhƣng Advanced PM , tốc đ gió, HEPA, ở M địa 10 phải 5 Pollution 6/2000 TP.HCM hƣớng gió, nhiệt TNMT phƣơng (9 thay thế Instrument, đ , đ ẩm, bức xạ HCM trạm) phụ Mỹ nhiệt kiện h ng năm M t số SO , NO, O , TSP, 2 3 modul Mạng H i, Hải Phòng, PM , CH , NH , 10 4 3 của m t M địa 2002 - Ninh Bình, UV, hƣớng gió, Trung tâm 6 KIMOTO số phƣơng (9 2004 ẵng, Gia Lai, tốc đ gió, nhiệt KTTV rạm cần trạm) HCM đ , đ ẩm, bức xạ phải nhiệt, mƣa thay thế SO2, NOx, O3, CO, Mạng PM , PM , 10 2,5 ổng cục QTMT 2009 - PM , hƣớng gió, Hoạt đ ng 7 HORIBA H i, ẵng 1,0 Môi quốc gia 2010 tốc đ gió, nhiệt tốt trƣờng (2 trạm) đ , đ ẩm, bức xạ nhiệt N uồn: [1] K19 – Cao häc Khoa häc M«i tr•êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn 10