Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá chất lượng môi trường không khí bằng chỉ tiêu tổng hợp dựa trên chuỗi số liệu quan trắc tự động tại thành phố Hà Nội và Đà Nẵng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là áp dụng chỉ số AQI - TC (Chỉ số AQI do Tổng cục Môi trường ban hành); AQI - NTD (Chỉ số AQI được thiết lập theo hàm tuyến tính phân đoạn của Mỹ do tác giả Nghiêm Trung Dũng và cộng sự công bố) và RAPI (chỉ số do tác giả Phạm Ngọc Hồ đề xuất) để đánh giá chất lượng/ mức độ ô nhiễm môi trường không khí tại hai thành phố Hà Nội và Đà Nẵng. So sánh, nhận xét và giải thích các kết quả của các phương pháp.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá chất lượng môi trường không khí bằng chỉ tiêu tổng hợp dựa trên chuỗi số liệu quan trắc tự động tại thành phố Hà Nội và Đà Nẵng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------***------------ Nguyễn Thúy Hƣờng ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ BẰNG CHỈ TIÊU TỔNG HỢP DỰA TRÊN CHUỖI SỐ LIỆU QUAN TRẮC TỰ ĐỘNG TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ ĐÀ NẴNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội, 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------***------------ Nguyễn Thúy Hƣờng ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ BẰNG CHỈ TIÊU TỔNG HỢP DỰA TRÊN CHUỖI SỐ LIỆU QUAN TRẮC TỰ ĐỘNG TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. Phạm Ngọc Hồ Hà Nội, 2015
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới NGƯT. GS. TS. Phạm Ngọc Hồ, thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ quản lý tại Trung tâm Quan trắc Môi trường, Tổng cục Môi trường đã cung cấp số liệu phục vụ cho việc thực hiện nghiên cứu này. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mô hình hóa Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Khoa Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã truyền đạt kiến thức, chia sẻ kinh nghiệm quý báu với tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn. Cuối cùng, tác giả xin được bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân và bạn bè đã luôn quan tâm, chia sẻ và động viên tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tác giả Nguyễn Thúy Hƣờng i
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................i MỤC LỤC............................................................................................................. ii DANH MỤC HÌNH ..............................................................................................iv DANH MỤC BẢNG .............................................................................................v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... vii MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN ......................................................................................4 1.1. Tổng quan tài liệu liên quan đến trạm quan trắc chất lƣợng không khí tự động cố định. .............................................................................................4 1.1.1. Hiện trạng mạng lƣới quan trắc chất lƣợng không khí tự động cố định quốc gia ...........................................................................................................4 1.1.2. Giới thiệu chung về trạm quan trắc CLKK tự động tại Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) ..............................................................6 1.1.3. Một số đánh giá trƣớc đó dựa trên số liệu quan trắc CLKK tự động tại 2 trạm Nguyễn Văn Cừ và trạm Lê Duẩn .................................................8 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số đánh giá chất lƣợng môi trƣờng không khí trong và ngoài nƣớc bởi các cơ quan chính phủ cũng nhƣ các nhà khoa học ..................................................................10 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................22 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...........................................................................22 2.2. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................22 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................22 2.3.1. Xử lý số liệu ........................................................................................22 2.3.2. Phƣơng pháp chỉ số chất lƣợng/ô nhiễm môi trƣờng không khí .......24 ii
2.3.3. Trình bày kết quả nghiên cứu .............................................................34 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................35 3.1. Chất lƣợng môi trƣờng không khí đánh giá theo phƣơng pháp AQI của tác giả Nghiêm Trung Dũng so sánh với RAPI của tác giả Phạm Ngọc Hồ cho 2 trạm (trƣờng hợp 1) ...........................................................................35 3.2. Chất lƣợng môi trƣờng không khí đánh giá theo phƣơng pháp AQI của Tổng cục so sánh với RAPI của tác giả Phạm Ngọc Hồ cho 2 trạm (trƣờng hợp 2) ...........................................................................................................45 3.3. Nhận xét chung .....................................................................................55 3.4. Thảo luận ..............................................................................................57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................61 PHỤ LỤC .............................................................................................................66 iii
DANH MỤC HÌNH Hình 1. Bản đồ phân bố các trạm quan trắc không khí cố định và tự động do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng quản lý ........................................................................................ 5 Hình 2. Bản đồ 2 trạm quan trắc không khí cố định, tự động đƣợc khảo sát ................. 6 Hình 3. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo tháng tại trạm Nguyễn Văn Cừ đánh giá theo AQI-NTD và RAPI ................................................................................................ 41 Hình 4. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo tháng tại trạm Lê Duẩn đánh giá theo AQI-NTD và RAPI ........................................................................................................ 42 Hình 5. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo năm tại 2 trạm đánh giá theo AQI-NTD và RAPI .......................................................................................................................... 43 Hình 6. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng tại trạm Nguyễn Văn Cừ đánh giá theo AQI- TC và RAPI.................................................................................................................... 51 Hình 7. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng tại trạm Lê Duẩn đánh giá theo AQI-TC và RAPI............................................................................................................................... 52 Hình 8. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo năm tại 2 trạm đánh giá theo AQI-TC và RAPI............................................................................................................................... 53 iv
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Bảng tổng kết một số chỉ số chất lƣợng không khí tổng hợp có tính đến sự tham gia của các thông số ô nhiễm .................................................................14 Bảng 2. Bảng thống kê dữ liệu đầu vào cho cả 3 phƣơng pháp..........................23 Bảng 3. Bảng phân cấp chỉ số chất lƣợng môi trƣờng theo chỉ số AQI .............25 Bảng 4. Các điểm giới hạn của AQI tƣơng ứng với QCVN 05/BTNMT ...........26 Bảng 5. Hình thức thể hiện và ý nghĩ sức khỏe của AQI....................................27 Bảng 6. Ví dụ minh họa cách tính trọng số Wi (TCj) của 8 chất khảo sát có trong QCVN 05:2013/BTNMT .....................................................................................30 Bảng 7. Bảng phân cấp chất lƣợng môi trƣờng dựa trên RAPI/RAPI* ..............32 Bảng 8. Bảng trọng số cho từng thông số ứng với trƣờng hợp 1........................33 Bảng 9. Bảng trọng số cho từng thông số ứng với trƣờng hợp 2........................33 Bảng 10. Thang phân cấp của AQI – NTD và RAPI ..........................................35 Bảng 11. Tần suất CLMT không khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 1: So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ năm 2011 ..............................................................................................36 Bảng 12. Tần suất CLMT không khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 1: So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ năm 2012 ..............................................................................................38 Bảng 13. Tần suất CLMT không khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 1: So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ năm 2011 ..............................................................................................................39 Bảng 14. Tần suất CLMT không khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 1: So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ năm 2012 ..............................................................................................................40 v
Bảng 15. Thang phân cấp của AQI – TC và RAPI .............................................45 Bảng 16. Tần suất CLMT không khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 2: So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. tác giả Phạm Ngọc Hồ năm 2011 ......................................................................................................................47 Bảng 17. Tần suất CLMT không khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 2: So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. tác giả Phạm Ngọc Hồ năm 2012 ......................................................................................................................48 Bảng 18. Tần suất CLMT không khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 2: So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. TS. Phạm Ngọc Hồ năm 2011 ...........49 Bảng 19. Tần suất CLMT không khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 2: So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. TS. Phạm Ngọc Hồ năm 2012 ...........50 vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AQI Air Quality Index AQI-NTD Chỉ số Chất lƣợng không khí do tác giả Nguyễn Trung Dũng đề xuất AQI-TC Chỉ số Chất lƣợng không khí quy định bởi Tổng cục Môi trƣờng BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng CLKK Chất lƣợng không khí CLMT Chất lƣợng môi trƣờng KTTV Khí tƣợng Thủy văn NVC Nguyễn Văn Cừ QCVN Quy chuẩn Việt Nam RAPI Relative Air Pollution Index REQI Relative Environmental Quality Index TAPI Total Air Pollution Index TB Trung bình TC Tiêu chuẩn TCMT Tổng cục Môi trƣờng TEQI Total Environmental Quality Index WHO World Health Organization vii
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Tổ chức Y tế thế giới (WHO) ƣớc tính rằng ô nhiễm không khí là nguyên nhân của hơn ba triệu trƣờng hợp tử vong sớm hàng năm trên toàn thế giới [36]. SO2, các hạt bụi có thể xâm nhập vào bộ phận hô hấp của con ngƣời. NO2, CO là các chất ô nhiễm chính phát sinh chủ yếu từ các phƣơng tiện giao thông vận tải chạy bằng động cơ diesel. Các chất ô nhiễm này cùng với chất ô nhiễm thứ cấp là O3, gây ra tác động không nhỏ tới sức khỏe, tài sản, và môi trƣờng sống của con ngƣời. Ô nhiễm không khí cũng đang nhận đƣợc sự quan tâm chú ý của Chính phủ Việt Nam trong những năm gần đây. Thủ tƣớng Chính phủ Việt Nam đã có quyết định số 16/2007/QĐ-TTg ngày 29 tháng 01 năm 2007 về việc phê duyệt "Quy hoạch tổng thể mạng lƣới quan trắc tài nguyên và môi trƣờng quốc gia đến năm 2020" trong đó có quy hoạch mạng lƣới quan trắc tự động chất lƣợng môi trƣờng không khí toàn quốc [7]. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là một lƣợng lớn thông tin, dữ liệu về môi trƣờng không khí sẽ đƣợc bổ sung, cập nhật mỗi giờ, mỗi ngày, và mỗi năm, buộc chúng ta phải tiếp nhận và hiểu nó. Việc có đƣợc hệ thống quan trắc chất lƣợng môi trƣờng không khí đáp ứng yêu cầu thật sự không dễ. Sử dụng, tổng hợp, phân tích chuỗi số liệu quan trắc này làm cơ sở cho việc đánh giá chất lƣợng môi trƣờng không khí toàn diện, có tính thuyết phục lại càng không đơn giản. Về khía cạnh môi trƣờng, công chúng hay các nhà chức trách đều muốn có câu trả lời cho câu hỏi liên quan đến chất lƣợng môi trƣờng không khí xung quanh, ―tốt hơn hay xấu đi?‖ hoặc ―nó có ô nhiễm hay không và nếu ô nhiễm thì ở mức độ nào?‖ Họ mong muốn câu trả lời ngắn gọn, đơn giản và dễ nắm bắt. Mặt khác, các nhà khoa học hay các chuyên gia trong lĩnh vực này lại có thể thấy đây là câu hỏi không đơn giản chút nào, nó đòi hỏi có sự phân tích của hàng trăm phép đo nồng độ các chất ô nhiễm khác nhau, đôi khi phức tạp do thiếu dữ liệu, dữ liệu không đồng nhất hoặc tồn tại sự mơ hồ, không chắc chắn trong kết quả. Thật không may, những ngƣời đặt câu hỏi thƣờng không hài lòng 1
với câu trả lời tƣơng đƣơng một quyển sổ dày hàng trăm trang với một loạt các số liệu thô theo thời gian, hay các phân tích thống kê về các chất ô nhiễm tại các địa điểm khác nhau. Chỉ số chất lƣợng không khí (CLKK) tổng hợp là một công cụ hữu hiệu giúp tìm ra câu trả lời súc tích. Ở Việt Nam, trong mấy năm gần đây (từ 2010 đến nay) mới bắt đầu tiếp cận ứng dụng chỉ số chất lƣợng/ ô nhiễm không khí để đánh giá tổng hợp CLKK. Tháng 7 năm 2011, Tổng cục Môi trƣờng ban hành QĐ 878/QĐ – TCMT về việc hƣớng dẫn tính toán chỉ số chất lƣợng môi trƣờng không khí [9]. Năm 2012, tác giả Nghiêm Trung Dũng và cộng sự cũng có bài báo nghiên cứu về chỉ số chất lƣợng không khí AQI (theo phƣơng pháp của Mỹ) công bố trên tạp chí Khí tƣợng Thủy văn số 613, tháng 1 năm 2012 [4]. Tác giả Phạm Ngọc Hồ đã thiết lập chỉ số ô nhiễm không khí tƣơng đối (Relative Air Pollution Index) – RAPI đƣợc phát triển từ chỉ số ô nhiễm không khí tổng cộng (TAPI) để đánh giá tổng hợp mức độ ô nhiễm không khí [1, 5, 6, 20, 31]. Bất kỳ một phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nào đều có ƣu, nhƣợc điểm của nó. Theo thời gian, chỉ số chất lƣợng môi trƣờng tổng hợp ngày càng hoàn thiện hơn cả về hình thức lẫn phƣơng pháp thiết lập thì vai trò của nó cũng đƣợc mở rộng. Chính vì vậy, trong luận văn: “Đánh giá chất lượng môi trường không khí bằng chỉ tiêu tổng hợp dựa trên chuỗi số liệu quan trắc tự động tại thành phố Hà Nội và Đà Nẵng”, tác giả sử dụng đồng thời 3 chỉ số: 2 chỉ số AQI và RAPI để đánh giá chất lƣợng môi trƣờng không khí xung quanh khu vực trạm quan trắc tự động tại Thành phố Hà Nội và Thành phố Đà Nẵng và xem xét mức độ phù hợp của kết quả thu đƣợc so với số liệu thực tế, đồng thời xây dựng biểu đồ tần suất chất lƣợng môi trƣờng không khí ngày theo các tháng trong năm tại 2 thành phố khảo sát. 2. Mục tiêu đề tài - Áp dụng chỉ số AQI - TC (Chỉ số AQI do Tổng cục Môi trƣờng ban hành); AQI - NTD (Chỉ số AQI đƣợc thiết lập theo hàm tuyến tính phân đoạn 2
của Mỹ do tác giả Nghiêm Trung Dũng và cộng sự công bố) và RAPI (chỉ số do tác giả Phạm Ngọc Hồ đề xuất) để đánh giá chất lƣợng/ mức độ ô nhiễm môi trƣờng không khí tại hai thành phố Hà Nội và Đà Nẵng. So sánh, nhận xét và giải thích các kết quả của các phƣơng pháp. - Đánh giá xu thế diễn biến mức độ ô nhiễm không khí ngày (thông qua tần suất f) theo các tháng trong năm làm cơ sở cho việc đƣa ra khuyến cáo sử dụng các chỉ số trong việc cảnh báo tổng hợp mức độ ô nhiễm không khí tại các đô thị ở nƣớc ta. 3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan tài liệu liên quan đến trạm quan trắc chất lƣợng không khí tự động cố định. 1.1.1. Hiện trạng mạng lưới quan trắc chất lượng không khí tự động cố định quốc gia Các trạm quan trắc không khí tự động, cố định trên toàn quốc hoạt động dƣới sự quản lý của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (17 trạm) hoặc Sở Tài nguyên Môi trƣờng các tỉnh (khoảng 11 trạm). Các trạm do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng quản lý đƣợc vận hành bởi Tổng cục Môi trƣờng (7 trạm), Trung tâm Mạng lƣới Khí tƣợng Thủy văn (10 trạm) [3,10]. Mạng lƣới quan trắc CLKK nền, nền vùng Quốc gia, trạm sinh thái do Trung tâm Mạng lƣới Khí tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng/Trung tâm KTTV Quốc gia (Bộ TN&MT) xây dựng, lắp đặt và vận hành. Các trạm quan trắc đƣợc kết nối với trung tâm quản lý, điều hành tại Trung tâm Mạng lƣới Khí tƣợng và Môi trƣờng đặt tại 62, Nguyễn Chí Thanh, Hà Nội (Khí tƣợng Láng, Đống Đa, Hà Nội) [10]. Trong khuôn khổ Dự án ―Tăng cƣờng thiết bị tự động quan trắc môi trƣờng không khí và nƣớc‖ theo Quyết định số 1698/QĐ-BTNMT ngày 29 tháng 10 năm 2007 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng và Quyết định số 1073/QĐ-BTNMT ngày 11 tháng 6 năm 2009 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, 07 trạm quan trắc môi trƣờng không khí tự động đã đƣợc đầu tƣ, xây dựng nhằm tăng cƣờng công tác giám sát ô nhiễm và quản lý môi trƣờng quốc gia [3]. Tổng kết vị trí và các thông số đo của các trạm do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng quản lý đƣợc trình bày trong phần phụ lục 1. 4
Hình 1. Bản đồ phân bố các trạm quan trắc không khí cố định và tự động do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng quản lý Nhƣ vậy, có thể thấy khối lƣợng số liệu quan trắc hàng giờ và hàng năm tƣơng đối lớn, nhu cầu tổng hợp số liệu và tính toán để đơn giản hóa kết quả quan trắc rất cao. Trong phạm vi luận văn, tác giả giới hạn phạm vi nghiên cứu lại chỉ còn 2 trạm là Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) do Tổng cục Môi trƣờng thiết kế, lắp đặt và vận hành. Đồng thời đánh giá sơ lƣợc tình hình số liệu của 2 trạm. Đây là các trạm lắp đặt khá sớm trong khuôn khổ dự án ―Tăng cƣờng thiết bị tự động quan trắc môi trƣờng không khí và nƣớc‖. Tổng quan về 2 trạm đƣợc trình bày trong phần tiếp theo. 5
1.1.2. Giới thiệu chung về trạm quan trắc CLKK tự động tại Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) Trong phần này, tác giả trình bày thông tin chung về 2 trạm quan trắc nghiên cứu, chủ yếu dựa trên báo cáo của các trạm quan trắc này, đồng thời trình bày khái quát về tình hình hiện trạng môi trƣờng không khí khu vực dựa trên các báo cáo hiện trạng môi trƣờng không khí chính thức của Tổng cục Môi trƣờng và các tài liệu khác có liên quan. VIỆT NAM Quần đảo Hoàng Sa (Việt Nam) Quần đảo Trƣờng Sa (Việt Nam) Hình 2. Bản đồ 2 trạm quan trắc không khí cố định, tự động đƣợc khảo sát Trạm Nguyễn Văn Cừ [12] 6
Trạm quan trắc môi trƣờng không khí tự động, cố định tại 556 Nguyễn Văn Cừ, Long Biên. Trạm Nguyễn Văn Cừ hoàn thành lắp đặt vào tháng 5 năm 2009. Địa điểm lắp đặt trạm Trạm quan trắc tự động, cố định đƣợc lắp đặt cách đƣờng giao thông Nguyễn Văn Cừ 30m và nằm trong khuôn viên của toà nhà 5 tầng của Tổng cục Môi trƣờng. Đây là trục đƣờng có mật độ giao thông lớn, là cửa ngõ phía Đông và Đông Bắc của thành phố Hà Nội. Tọa độ của trạm: Kinh độ: 21o2’56,3‖; Vĩ độ: 105o52’58,8‖ Thời gian quan trắc Trạm Nguyễn Văn Cừ là trạm không khí tự động liên tục, bắt đầu hoạt động từ 01tháng 6 năm 2009. Tần suất quan trắc của trạm Nguyễn Văn Cừ là 5 phút/lần. Hệ thống máy tính lƣu trữ số liệu cũng có thể xuất ra các giá trị trung bình 1 giờ. Kết quả quan trắc đƣợc sử dụng chính là số liệu trung bình 1 giờ. Từ đó tính ra các trung bình số học 24 giờ, trung bình tháng là trung bình số học các giá trị trung bình 24 giờ của từng ngày trong tháng. Trạm Lê Duẩn (Đà Nẵng) [12] Trạm quan trắc môi trƣờng không khí tự động, cố định tại số 41, Lê Duẩn, Hải Châu, Đà Nẵng thuộc Trung tâm Quan trắc Môi trƣờng Tổng cục Môi trƣờng. Trạm Lê Duẩn hoàn thành lắp đặt vào tháng 7 năm 2010. Từ đó đến nay, trạm đã cung cấp chuỗi số liệu liên tục và ổn định về chất lƣợng môi trƣờng không khí tại khu vực đặt trạm. Tuy nhiên trong khoảng tháng 7 năm 2011 đến khoảng tháng 11 năm 2011 số liệu trạm Lê Duẩn bị mất do sét đánh nên không có dữ liệu. Địa điểm lắp đặt Trạm đƣợc lắp đặt tại ngã tƣ cách đƣờng giao thông Lê Duẩn 20m và đƣờng Phan Chu Trinh 35m và nằm trong khuôn viên toà nhà 8 tầng của Đại 7
học Đà Nẵng. Bên cạnh trạm có 2 cây tán cao hơn đƣờng ống lấy mẫu của trạm. Đây là trục đƣờng có mật độ giao thông lớn, là tuyến đƣờng trung tâm của Đà Nẵng. Tọa độ của trạm: Kinh độ: 16o04’6‖; Vĩ độ: 108o13’12‖ Thời gian quan trắc Trạm Lê Duẩn là trạm không khí tự động liên tục, bắt đầu hoạt động từ 01/7/2010. Tần suất quan trắc của trạm Lê Duẩn là 5 phút/lần. Hệ thống máy tính lƣu trữ số liệu cũng có thể xuất ra các giá trị trung bình 1giờ. Kết quả quan trắc đƣợc sử dụng chính là số liệu trung bình 1 giờ. Từ đó tính ra các trung bình số học 24 giờ, trung bình tháng là trung bình số học các giá trị trung bình 24 giờ của từng ngày trong tháng. Hai trạm Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) đều được đặt gần các trục đường có mật độ giao thông lớn. 1.1.3. Một số đánh giá trước đó dựa trên số liệu quan trắc CLKK tự động tại 2 trạm Nguyễn Văn Cừ và trạm Lê Duẩn a) Bụi Số liệu đo tại trạm quan trắc Nguyễn Văn Cừ từ 2010-2013 cho thấy tỷ lệ ô nhiễm bụi này có sự dao động theo quy luật và ô nhiễm thƣờng tập trung vào các tháng có nhiệt độ thấp hoặc không khí khô làm cản trở sự phát tán của các chất ô nhiễm ở tầng mặt. Đây là trƣờng hợp đo đƣợc ở Hà Nội, khu vực có đặc trƣng khí hậu cận nhiệt đới ẩm với mùa hè nóng, mƣa nhiều (tháng 5-9) và mùa đông lạnh, ít mƣa (tháng 11-3). Số liệu đo ở trạm quan trắc không khí Lê Duẩn, Thành phố Đà Nẵng, cho thấy sự ổn định về nồng độ các loại bụi PM1, PM2,5, PM10 giữa mùa khô và mùa mƣa [2]. b) Khí NO, NO2, NOx Mức độ biến động nồng độ các khí NOx cũng có sự phân hóa rõ ràng theo ba miền với đặc trƣng miền Bắc (trạm Nguyễn Văn Cừ) mức ô nhiễm đạt cực 8
đại vào mùa đông (điển hình tháng 12 đến tháng 4), trong khi khu vực miền Trung (trạm Lê Duẩn) ít biểu hiện biến động theo mùa [2] c) Ozone O3 trong lớp không khí gần mặt đất ở các đô thị thƣờng có quy luật tăng mạnh nhất vào buổi trƣa khi mức độ bức xạ mặt trời là cao nhất và có mặt các khí NOx, Hydrocacbon, VOCs trong môi trƣờng. Kết quả quan trắc thông số O3 của trạm quan trắc Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội, tổng hợp số liệu năm 2012) cho thấy các giá trị O3 phù hợp với quy luật thăng giáng tự nhiên ngày cao đêm thấp. Một số nghiên cứu diễn giải sự xuất hiện nồng độ O3 cao là do chịu ảnh hƣởng bởi một số nguồn gây ô nhiễm khác ngoài bức xạ mặt trời [2] d) SO2, CO Số liệu đo liên tục từ trạm Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) cho thấy CO thƣờng có giá trị cực đại tƣơng ứng với hai khung giờ cao điểm giao thông buổi sáng và chiều [2] Kết quả quan trắc cho thấy nồng độ SO2 trung bình 24h trong môi trƣờng không khí tại Đà Nẵng trong 2 năm (2011 và 2012) đều thấp và nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 05:2009/BTNMT với quy chuẩn nồng độ SO2 là 125 µg/m3 trong 24h [12] e) Đánh giá CLKK bằng chỉ số AQI của Tổng cục Môi trƣờng Chỉ số chất lƣợng không khí AQI vẫn duy trì ở mức tƣơng đối cao, điển hình nhƣ ở Hà Nội số ngày có AQI ở mức kém (AQI = 101 ÷ 200) giai đoạn từ 2010 - 2013 chiếm tới 40 - 60% tổng số ngày quan trắc trong năm và có những ngày chất lƣợng không khí suy giảm đến ngƣỡng xấu (AQI = 201 ÷ 300) và nguy hại (AQI>300). Nhìn chung, nồng độ bụi cao vẫn là vấn đề đáng lo ngại nhất, đặc biệt là đối với môi trƣờng không khí tại các đô thị. Tại các điểm quan trắc cạnh đƣờng giao thông, số ngày có giá trị AQI không đảm bảo ngƣỡng khuyến cáo an toàn 9
với sức khỏe cộng đồng do nồng độ bụi PM10 vƣợt ngƣỡng QCVN 05:2013/BTNMT vẫn chiếm tỷ lệ lớn. Bên cạnh đó, nồng độ NOx trong không khí cao vƣợt mức cho phép QCVN cũng góp phần đáng kể trong những ngày giá trị AQI vƣợt ngƣỡng 100. Một điều đáng lƣu ý là dựa trên số liệu quan trắc liên tục tự động từ một số trạm ven đƣờng có thể thấy nồng độ khí O3 ở Việt Nam đang có xu hƣớng tăng đáng kể và rõ rệt từ năm 2013. Các thông số khác nhƣ CO, SO2,…vẫn duy trì ở ngƣỡng cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT. Riêng mức độ ô nhiễm khí SO2 có xu hƣớng giảm so với thời gian trƣớc đây. 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số đánh giá chất lƣợng môi trƣờng không khí trong và ngoài nƣớc bởi các cơ quan chính phủ cũng nhƣ các nhà khoa học Trên thế giới [9, 11, 13-19, 22-24, 26-33] Có rất nhiều chỉ số khác nhau và thậm chí khác nhau ngay cả trong những nƣớc có cùng quy định pháp luật hay quy định về môi trƣờng, hoặc những khu vực/ thành phố trong cùng một nƣớc cũng sử dụng các chỉ số khác nhau. Trong đó, một số khác biệt có thể giải thích do sự khác nhau về đặc điểm chất lƣợng không khí. Và một số điểm khác biệt khác thì do các tiếp cận khác nhau [19, 32] Thông thƣờng có 3 trƣờng hợp tính chỉ số phụ [11]: Trƣờng hợp 1: Chỉ số của từng chất ô nhiễm đƣợc tính riêng rẽ dựa trên tuyến tính hóa đƣờng cong phân đoạn theo các giá trị dƣới và trên của nồng độ chất ô nhiễm do Cục Bảo vệ Môi trƣờng Mỹ đề xuất. Mỹ, Hồng Kông, Thái Lan, Ấn Độ, Hàn Quốc là các nƣớc theo cách tiếp cận này. Chỉ số đơn lẻ (chỉ số phụ) của chất ô nhiễm p nhƣ sau: I Hi  I Lo Ip  (C p  BPLo )  I Lo (1.1) BPHi  BPLo Trong đó: 10
Ip: Chỉ số chất lƣợng đơn lẻ của chất ô nhiễm p Cp: Nồng độ của chất ô nhiễm p từ số liệu quan trắc đƣợc. BPHi: Giá trị trên của Cp, có đƣợc từ tra bảng. BPLo: Giá trị dƣới của Cp, có đƣợc từ tra bảng. IHi: Chỉ số AQI ứng với nồng độ BPHi, có đƣợc từ tra bảng. ILo: Chỉ số AQI ứng với nồng độ BPLo, có đƣợc từ tra bảng. Bảng các ngƣỡng trên và dƣới của thang phân loại trình bày trong phần phụ lục 2. Theo nhận định của Tổng cục Môi trƣờng Việt Nam thì phƣơng pháp này có ƣu điểm và nhƣợc điểm sau Ưu điểm: Do bảng các chỉ số trên và chỉ số dƣới dùng để tính toán AQI đƣợc xác định dựa vào Tiêu chuẩn môi trƣờng không khí Quốc gia và các nghiên cứu về ảnh hƣởng của sức khỏe do ô nhiễm môi trƣờng không khí nên các mức AQI ứng với từng loại tác động đến sức khỏe phù hợp với thực tế nhất. Nhược điểm: Công thức tính toán khá phức tạp và việc xây dựng các bảng chỉ số trên và chỉ số dƣới khó khăn. Trƣờng hợp 2: Chỉ số để đánh giá tổng hợp CLKK cuối cùng đƣợc đƣa ra dựa trên bảng đối chiếu với 10 giá trị chỉ số thuộc 4 cấp độ đánh giá. Phƣơng pháp này đƣợc Anh và Canada sử dụng. Bảng đối chiếu đƣợc thể hiện trong phụ lục 3. Theo nhận định của Tổng cục Môi trƣờng Việt Nam thì phƣơng pháp này có ƣu điểm và nhƣợc điểm sau: Ưu điểm: Đơn giản, dễ xác định. Nhược điểm: Chỉ phân hạng đƣợc các mức AQI mà không thể so sánh hai giá trị AQI ở cùng một hạng. Trƣờng hợp 3: Chỉ số đƣợc tính đơn giản dựa trên sự so sánh giữa nồng độ của từng chất với tiêu chuẩn hay quy chuẩn môi trƣờng của quốc gia đƣợc thể hiện bởi công thức dƣới đây: 11