Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ứng dụng phần mềm Hyroad đánh giá và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí do hoạt động của các phương tiện ngã tư Nguyễn Chí Thanh - Huỳnh Thúc Kháng

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:90

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của đề tài là Tổng quan về hoạt động của các phương tiện giao thông đường bộ tại Hà Nội và mô hình hóa trong đánh giá ô nhiễm do hoạt động của các phương tiện; Đánh giá mức độ ô nhiễm do hoạt động của các phương tiện giao thông đường bộ tại một nút giao thông của Hà Nội bằng phần mềm Hyroad.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ứng dụng phần mềm Hyroad đánh giá và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí do hoạt động của các phương tiện ngã tư Nguyễn Chí Thanh - Huỳnh Thúc Kháng

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi ---------------------------- NguyÔn ThÞ YÕn Liªn øng dông phÇn mÒm hyroad ®¸nh gi¸ vµ ®Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm kh«ng khÝ do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn ng· t nguyÔn chÝ thanh – huúnh thóc kh¸ng ngµnh : Kü thuËt m«i trêng luËn v¨n th¹c sü khoa häc Hµ Néi, 2008
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi ---------------------------- NguyÔn ThÞ YÕn Liªn øng dông phÇn mÒm hyroad ®¸nh gi¸ vµ ®Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm kh«ng khÝ do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn ng· t nguyÔn chÝ thanh – huúnh thóc kh¸ng ngµnh : Kü thuËt m«i trêng luËn v¨n th¹c sü khoa häc ngêi híng dÉn khoa häc TS. TrÞnh Thµnh Hµ Néi, 2008
Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan nh÷ng kÕt qu¶ trong LuËn v¨n thu ®îc hoµn toµn lµ do b¶n th©n t«i nghiªn cøu vµ thùc hiÖn dùa trªn sù híng dÉn cña thÇy gi¸o vµ tham kh¶o c¸c tµi liÖu ®· ®îc trÝch dÉn. T¸c gi¶ LuËn v¨n NguyÔn ThÞ YÕn Liªn
Lêi c¶m ¬n Tríc hÕt, t«i xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c cña m×nh ®èi víi thÇy gi¸o TS.TrÞnh Thµnh ®· tËn t×nh híng dÉn vµ gióp ®ì t«i gi¶i quyÕt c¸c víng m¾c trong suèt qu¸ tr×nh thùc hiÖn vµ hoµn thµnh LuËn v¨n. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c« gi¸o trêng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi, ®Æc biÖt lµ c¸c thÇy c« trong ViÖn Khoa häc C«ng nghÖ vµ M«i trêng ®· gióp ®ì t«i trong suèt kho¸ häc. Sau cïng, t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c ®ång nghiÖp, b¹n bÌ vµ gia ®×nh ®· lu«n t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó t«i hoµn thµnh kho¸ häc nµy!
Môc lôc Trang Lêi cam ®oan Lêi c¶m ¬n Môc lôc Danh môc c¸c ký hiÖu vµ ch÷ viÕt t¾t Danh môc b¶ng Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ Më ®Çu 1 Ch¬ng I: Tæng quan vÒ ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn giao th«ng 3 ®êng bé t¹i Hµ Néi vµ m« h×nh hãa trong ®¸nh gi¸ « nhiÔm do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn I.1. Thùc tr¹ng « nhiÔm m«i trêng do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn 3 giao th«ng ®êng bé t¹i Hµ Néi I.2. C¸c yÕu tè ¶nh hëng tíi sù ph¸t th¶i cña c¸c ph¬ng tiÖn giao 9 th«ng ®êng bé I.3. M« h×nh ho¸ trong ®¸nh gi¸ « nhiÔm kh«ng khÝ do ho¹t ®éng cña 15 c¸c ph¬ng tiÖn giao th«ng I.3.1. Tæng quan vÒ m« h×nh khuÕch t¸n chÊt « nhiÔm trong 16 khÝ quyÓn I.3.2. Tæng quan vÒ c¸c m« h×nh ph¸t th¶i trong lÜnh vùc giao 19 th«ng I.3.2.1. Mét sè m« h×nh hÖ sè ph¸t th¶i 19 I.3.2.2. Mét sè m« h×nh m« pháng vÒ sù di chuyÓn cña c¸c 21 ph¬ng tiÖn I.3.2.3. Mét sè m« h×nh khuÕch t¸n chÊt « nhiÔm tõ nguån 21 ®êng Ch¬ng II: §¸nh gi¸ møc ®é « nhiÔm do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng 26 tiÖn giao th«ng ®êng bé t¹i mét nót giao th«ng cña Hµ Néi b»ng phÇn mÒm hyroad II.1. Tæng quan vÒ phÇn mÒm HYROAD 26 II.1.1. M«®un chuyÓn ®éng cña ph¬ng tiÖn (Traffic module) 27 II.1.2. M«®un vÒ ph¸t th¶i (Emission module) 28
II.1.3. M«®un qu¸ tr×nh khuÕch t¸n (Dispersion module) 29 II.1.4. Giíi thiÖu vÒ phÇn mÒm HYROAD 34 II.2. C¸c sè liÖu ®Çu vµo cho phÇn mÒm hyroad 37 II.2.1. Sè liÖu ®Çu vµo cña m«®un Traffic 37 II.2.2. Sè liÖu ®Çu vµo cho m«®un khuÕch t¸n 44 II.3. Gi¸ trÞ ®Çu ra cña phÇn mÒm HYROAD 48 II.4. Xö lý sè liÖu vµ nhËn xÐt 51 II.5. Dù b¸o sù thay ®æi nång ®é CO theo sù thay ®æi cña c¸c yÕu tè 57 khÝ tîng II.6. Dù b¸o sù thay ®æi nång ®é CO theo sù gia t¨ng ph¬ng tiÖn tham 62 gia giao th«ng II.7.§¸nh gi¸ møc ®é « nhiÔm do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn giao 65 th«ng ®êng bé t¹i TP, Hµ Néi Ch¬ng III: §Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm do ho¹t 68 ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn giao th«ng ®êng bé t¹i Hµ Néi III.1. C¸c nguyªn nh©n chÝnh dÉn ®Õn t×nh tr¹ng « nhiÔm kh«ng khÝ do 68 c¸c ph¬ng tiÖn ho¹t ®éng t¹i Hµ Néi III.1.1. Kh«ng kiÓm so¸t chÆt chÏ chÊt lîng xe ®îc phÐp tham 68 gia giao th«ng III.1.2. C¬ së h¹ tÇng giao th«ng 69 III.2. Mét sè gi¶i ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm kh«ng khÝ do ho¹t ®éng cña 70 c¸c ph¬ng tiÖn t¹i Hµ Néi III.2.1. Qu¶n lý vµ kiÓm so¸t « nhiÔm m«i trêng do ho¹t ®éng 71 giao th«ng vËn t¶i III.2.2 Quy ho¹ch m¹ng líi giao th«ng 71 III.2.3. Tæ chøc khai th¸c ph¬ng tiÖn vËn t¶i 72 III.2.4. BiÖn ph¸p gi¸o dôc 73
Danh môc c¸c ký hiÖu vµ ch÷ viÕt t¾t AFR Tû lÖ kh«ng khÝ – nhiªn liÖu HC C¸c hy®rocacbon MPH ®¬n vÞ vËn tèc, dÆm/giê PAHs C¸c hîp chÊt h÷u c¬ ®a vßng th¬m PPM §¬n vÞ phÇn triÖu thÓ tÝch TCCP Tiªu chuÈn cho phÐp US EPA Côc b¶o vÖ m«i trêng cña Mü
Danh môc c¸c b¶ng Trang B¶ng I.1. Lu lîng «t«, xe m¸y íc tÝnh ®Õn n¨m 2010 vµ 2020 4 t¹i Hµ Néi B¶ng I.2. Tû lÖ ph¸t th¶i chÊt « nhiÔm do c¸c ph¬ng tiÖn c¬ giíi 7 ®êng bé t¹i Hµ Néi B¶ng I.3. Nång ®é chÊt « nhiÔm kh«ng khÝ t¹i mét sè nót giao 7 th«ng t¹i Hµ Néi B¶ng I.4 C¸c thµnh phÇn chÝnh trong khÝ th¶i phô thuéc vµo 10 lo¹i ®éng c¬ sö dông B¶ng I.5 Møc ph¸t th¶i chÊt « nhiÔm theo lo¹i nhiªn liÖu sö 11 dông B¶ng II.1. Th«ng tin ®a vµo cho c¸c nót quy íc 40 B¶ng II.2. Lu lîng vµ thµnh phÇn dßng xe vµo nót giao th«ng 42 NguyÔn ChÝ Thanh – Huúnh Thóc Kh¸ng B¶ng II.3. Thêi gian tÝn hiÖu ®Ìn ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng t¹i nót 44 B¶ng II.4. Sè ®o¹n vµ sè lµn trong mçi ®o¹n t¹i ng· t kh¶o s¸t 46 B¶ng II.5. HÖ sè ph¸t th¶i cña xe m¸y víi thêi gian ho¹t ®éng 47 trung b×nh 7 n¨m B¶ng II.6. Gi¸ trÞ nång ®é CO t¹i 16 vÞ trÝ theo HYROAD 50 B¶ng II.7. So s¸nh gi÷a kÕt qu¶ ch¹y m« h×nh vµ kÕt qu¶ ®o thùc 51 tÕ B¶ng II.8. KÕt qu¶ dù b¸o theo HYROAD vµ CALINE4 55 B¶ng II.9. C¸c gi¸ trÞ ®Çu vµo cho HYROAD ®Ó ph©n tÝch ¶nh 57
hëng cña c¸c yÕu tè khÝ tîng tíi sù ph¸t t¸n CO B¶ng II.10. Nång ®é CO khi tèc ®é giã thay ®æi 58 B¶ng II.11. KÕt qu¶ m« pháng ¶nh hëng cña ®é æn ®Þnh khÝ 59 quyÓn ®Õn nång ®é CO t¹i 16 vÞ trÝ B¶ng II.12. Dù b¸o ¶nh hëng cña yÕu tè nhiÖt ®é m«i trêng xung 61 quanh B¶ng II.13. Dù b¸o nång ®é CO t¹i mét sè vÞ trÝ vµo giê cao ®iÓm 63 t¹i nót NguyÔn ChÝ Thanh – Huúnh Thóc Kh¸ng – Ph¸o §µi L¸ng B¶ng II.14. Dù b¸o nång ®é CO t¹i mét sè vÞ trÝ khi cã t×nh tr¹ng 64 ¸ch t¾c giao th«ng
Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ Trang H×nh I.1 Dù b¸o lîng th¶i CO tõ ho¹t ®éng giao th«ng cña Hµ 9 Néi ®Õn n¨m 2020 H×nh I.2 Mối liên hệ giữa tỷ lệ khí - nhiên liệu và nồng độ CO, 12 HC, NOx trong khí xả H×nh I.3 T¸c dông cña bé xóc t¸c 3 líp trong viÖc lµm gi¶m 15 thiÓu nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong khÝ x¶ H×nh I.4 S¬ ®å quy tr×nh m« h×nh hãa « nhiÔm khÝ quyÓn 18 H×nh I.5 T¸c ®éng cña x¸o trén do nhiÖt ®é vµ x¸o trén c¬ häc 22 tíi vïng chÊt « nhiÔm ph¸t th¶i tõ ph¬ng tiÖn H×nh II.1 Tæ hîp c¸c m«®un trong m« h×nh HYROAD 27 H×nh II.2 VÞ trÝ vµ tªn gäi cña c¸c nót Ên ®Þnh trong m«®un 28 Traffic H×nh II.3 C¸ch tiÕp cËn kh¸c nhau gi÷a m« h×nh Gauss plume vµ 30 m« h×nh Gauss Puff H×nh II.4 KÕt cÊu m« h×nh hãa trªn quan ®iÓm Lagrang 30 H×nh II.5 Minh häa vÒ sù di chuyÓn cña luång khãi phôt trong 33 c¸c bíc lÊy mÉu vµ sù thay ®æi kho¶ng c¸ch cña nã so víi ®iÓm tiÕp nhËn H×nh II.6 Giao diÖn chÝnh cña phÇn mÒm HYROAD 35 H×nh II.7 Giao diÖn chÝnh cña m«®un vÒ sù vËn chuyÓn (Traffic 36 module) H×nh II.8 Giao diÖn chÝnh cña m«®un khuÕch t¸n (Dispersion 37 module) H×nh II.9 MÆt b»ng tæng thÓ cña nót giao th«ng NguyÔn ChÝ 38 Thanh – Huúnh Thóc Kh¸ng – Ph¸o §µi L¸ng
H×nh II.10 S¬ ®å tæng thÓ mÆt b»ng nót NguyÔn ChÝ Thanh – 39 Huúnh Thóc Kh¸ng – Ph¸o §µi L¸ng H×nh II.11 VÞ trÝ c¸c nót quy íc vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c nót 40 H×nh II.12 Quy íc vÒ sù s¾p xÕp vµ tªn quy íc cho c¸c lèi vµo – 44 ra t¹i ng· t H×nh II.13 C¸c ®êng dÉn víi 1, 2 hoÆc 3 ®o¹n 45 H×nh II.14 VÞ trÝ c¸c ®iÓm tiÕp nhËn sö dông ®Ó dù b¸o nång ®é 49 CO H×nh II.15 So s¸nh kÕt qu¶ dù b¸o vµ kÕt qu¶ ®o ë ®iÒu kiÖn tèc ®é 52 giã 0,5 m/s, møc ®é æn ®Þnh lo¹i B. H×nh II.16 KÕt qu¶ nghiªn cøu øng dông phÇn mÒm HYROAD dù 53 b¸o nång ®é CO t¹i Tucson, Arizona, Mü H×nh II.17 So s¸nh gi¸ trÞ dù b¸o vµ gi¸ trÞ ®o t¹i 8 vÞ trÝ 54 H×nh II.18 So s¸nh kh¶ n¨ng dù b¸o cña HYROAD so víi 56 CALINE4 H×nh II.19 Sù thay ®æi nång ®é CO t¹i 3 vÞ trÝ: N1, N5, N15 theo 59 sù thay ®æi vËn tèc giã H×nh II.20 Sù thay ®æi nång ®é CO t¹i 3 vÞ trÝ N1, N5, N15 theo 60 c¸c cÊp ®é æn ®Þnh khÝ quyÓn
-3- ch¬ng I: Tæng quan vÒ ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn giao th«ng ®êng bé t¹i hµ néi vµ m« h×nh hãa trong ®¸nh gi¸ « nhiÔm do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn I. I.1. Thùc tr¹ng « nhiÔm m«i trêng do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn giao th«ng ®êng bé t¹i Hµ Néi Phương tiện giao thông vận tải một mặt góp phần quan trọng vào quá trình phát triển của xã hội, mặt khác lại gây ra những tác động xấu đến môi trường, gây nguy hại cho sức khoẻ của con người và làm suy giảm chất lượng cuộc sống đô thị. Hoạt động vận tải góp phần quan trọng trong vấn đề ô nhiễm tại các đô thị lớn ở Châu Á. Theo đánh giá của các chuyên gia, ô nhiễm không khí ở đô thị do giao thông gây ra chiếm tỷ lệ khoảng 70% [1]. Theo Uỷ ban an toàn quốc gia, đến cuối năm 2006, tổng số phương tiện cơ giới đường bộ lưu hành trên địa bàn cả nước là 19.588.872 xe, (trong đó số lượng xe máy chiếm 95%), tăng khoảng 15% so với năm 2005 [21]. Hà Nội có số lượng phương tiện cơ giới đường bộ lớn thứ 2 trên cả nước. Tốc độ gia tăng lượng xe ôtô và xe máy rất cao (10% và 15%) [1]. Với tốc độ gia tăng như vậy, ước tính tổng lượng xe ôtô và xe máy của Hà Nội sẽ là 2.939.800 tính đến năm 2010 và 7.107.720 chiếc đến năm 2020 (bảng I.1), chưa kể đến lượng lớn xe từ ngoại tỉnh ra vào thành phố. Ch¬ng 1
-4- B¶ng I.1. Lượng ôtô, xe máy ước tính đến năm 2010 và 2020 tại Hà Nội [1] Loại xe 2006 2010 2020 Xe máy 1.700.000 2.720.000 6.800.000 Xe ôtô 157.000 219.800 307.720 Nguồn: Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Môi trường, 2007 Theo kết quả điều tra của Viện năng lượng với sự giúp đỡ của tổ chức Jica, trong nội thành Hà Nội, hiện nay tỷ lệ phương tiện vào khoảng 500 xe máy và 69 ô tô trên 1000 người dân; trung bình cứ 4 chiếc xe máy thì có một chiếc là xe tay ga. Cơ cấu đi lại của người dân trong thành phố có tới 60,3% đi lại bằng xe máy, 19,6% đi bằng xe buýt, 5,8% bằng xe ô tô con, còn lại là các phương tiện khác. Ngoài ra còn rất nhiều phương tiện giao thông của các địa phương qua lại trên địa bàn. Trong khi đó, hệ thống giao thông đô thị hiện nay ở Hà Nội vẫn còn nhiều hạn chế: có quá nhiều nút giao thông (580 nút) bao gồm 279 ngã ba, 282 ngã tư, 17 ngã năm và 1 ngã bảy và hầu hết là các nút đồng mức [1]. Quỹ đất dành cho giao thông ở nội thành chỉ vào khoảng 7% diện tích đất đô thị trong khi đó tại các nước phát triển, quỹ đất dành cho hoạt động này thường vào khoảng từ 20 ÷ 25%. Do đó, hệ thống giao thông tại Hà Nội luôn trong tình trạng quá tải. Cường độ dòng xe trên các tuyến đường Hà Nội rất lớn, vào khoảng 1800 ÷ 3600 xe/h. Đường hẹp, nhiều điểm giao cắt, chất lượng đường kém, sự phân luồng đường còn hạn chế, các loại xe đi lẫn lộn, luôn phải thay đổi tốc độ, thời gian dừng lâu (xe ở chế độ chạy không tải) nên tốc độ trung bình chỉ đạt 18 ÷ 32 km/h, do vậy khả năng phát thải khí ô nhiễm rất lớn. Ch¬ng 1
-5- Hiện tượng tắc nghẽn giao thông ở Hà Nội ngày càng trầm trọng hơn. Rõ rệt nhất là vào các giờ cao điểm, tại một số đường, nút giao thông Ngã Tư Sở, Chùa Bộc, Tây Sơn, Thái Hà, Hoàng Hoa Thám… thường xuyên xảy ra tắc đường. Những sự cố ách tắc giao thông xảy ra đều gây nên hậu quả nghiêm trọng về nhiều mặt. Về thời gian, các vụ ách tắc thường kéo dài và làm lãng phí rất nhiều thời gian của hàng ngàn người phải dừng lại tại điểm ách tắc. Về kinh tế, các vụ ách tắc giao thông làm cho nhiều hoạt động lưu thông, buôn bán, trao đổi ... bị ngừng trệ. Như vậy, tổn thất kinh tế không thể tính hết. Về mặt năng lượng, các xe tại điểm ách tắc thường trong trạng thái nổ máy, do đó năng lượng lãng phí do sử dụng nhiên liệu cho các động cơ rất lớn. Về mặt môi trường, có thể coi đây là một nguồn thải mặt tương đối rộng và thải ra một lượng rất lớn các khí thải độc hại, ảnh hưởng tới môi trường và sức khoẻ con người. ChÝnh v× vËy, t×nh tr¹ng « nhiÔm m«i trêng do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn c¬ giíi ®êng bé trªn ®Þa bµn thµnh phè Hµ Néi ®ang lµ mét vÊn ®Ò kh¸ bøc xóc; lượng bụi, khí thải độc hại do hoạt động vận tải đã gây ra áp lực lớn đến môi trường không khí. Ảnh hưởng chủ yếu của các phương tiện vận tải đến môi trường là gây ô nhiễm không khí, gây ồn, rung động và bụi. Nguyªn nh©n chÝnh lµ do ho¹t ®éng cña c¸c lo¹i xe «t« con, xe buýt, xe t¶i vµ xe m¸y,… C¸c t¸c ®éng lªn søc kháe con ngêi do c¸c chÊt « nhiÔm sinh ra tõ ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn vËn t¶i nh sau: − Ch× (Pb) : sinh ra tõ qu¸ tr×nh ®èt ch¸y x¨ng pha ch× ®îc biÕt ®Õn nh lµ mét chÊt ®éc. Nång ®é Pb trong m¸u cao cã lµm ¶nh hëng tíi ho¹t ®éng trao ®æi chÊt, lµm suy yÕu chøc n¨ng cña thËn, lµm t¨ng huyÕt ¸p vµ cã kh¶ ph¸ hñy ho¹t ®éng cña n·o. Tuy nhiªn, hiÖn nay hÇu hÕt c¸c níc kh«ng cßn sö dông x¨ng pha Pb, ë ViÖt Nam ®· ban hµnh quyÕt ®Þnh cÊm sö dông x¨ng pha Pb tõ ngày 1/11/2001 trªn ph¹m vi toµn quèc. Ch¬ng 1
-6- − Tæng bôi l¬ löng (TSP): TSP ®îc t¹o ra do sù ®èt ch¸y kh«ng hoµn toµn cña nhiªn liÖu. Nã lµ nguyªn nh©n cña nhiÒu c¨n bÖnh liªn quan ®Õn ®êng h« hÊp vµ g©y ung th phæi. − Cacbon monoxit (CO): sinh ra do quá trình oxi hóa không hoàn toàn nhiên liệu, các xe sử dụng nhiên liệu xăng là nguồn chính phát sinh ra CO. CO làm giảm sự vận chuyển ôxi của máu do ái lực của CO với Hemoglobin lớn gấp 250 lần so với O2 [5]. − Sunfua đioxit (SO2): ®îc t¹o ra do qu¸ tr×nh ®èt ch¸y lu huúnh s½n cã trong nhiªn liÖu. SO2 lµ nguyªn nh©n lµm thay ®æi c¸c chøc n¨ng cña phæi nh g©y nªn bÖnh hen suyÔn, g©y tøc thë, viªm loÐt ®êng h« hÊp. − Nitơ đioxit (NO2): sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu. C¶ ph¬ng tiÖn sö dông x¨ng vµ diesel ®Òu lµm ph¸t sinh lîng NOx rÊt lín. NO2 lµm rèi lo¹n c¸c chøc n¨ng cña phæi nh g©y bÖnh hen suyÔn. − C¸c khÝ ®éc kh¸c: nh PAHs cã trong khÝ x¶ cña ®éng c¬. Sù ph¸t th¶i ra c¸c khÝ ®éc nµy, nh bezen, phô thuéc chñ yÕu vµo thµnh phÇn nhiªn liÖu vµ hiÖu qu¶ ho¹t ®éng cña líp xóc t¸c. PAHs thêng rÊt ®éc ®èi víi c¬ thÓ vµ cã kh¶ n¨ng g©y ung th. Tãm l¹i, c¸c chÊt « nhiễm trªn khi thải ra môi trường sẽ dẫn đến rất nhiều ảnh hưởng nguy hại cho sức khỏe và môi trường. Một vài chất trong đó sẽ góp phần hình thành sương mù trong đô thị, mưa axít từ SO2 và NOx. Trong đó NOx và VOCs là nguyên nhân gây ra các phản ứng quang hóa khác nhau dẫn đến sự hình thành ozone ở tầng đối lưu của khí quyển. Các hydrocarbon chưa cháy gây ra bệnh ung thư, còn các hạt rắn, đặc biệt là các hạt rắn nhỏ, rất nguy hiểm cho sức khỏe, vì nó có thể đi vào trong phổi, gây ra các bệnh về hô hấp. T¹i Hµ Néi, xe m¸y vµ xe «t« sö dông x¨ng lµ hai nguån chÝnh g©y « nhiÔm m«i trêng kh«ng khÝ bëi CO vµ HC, chiÕm gÇn 100% tæng lîng ph¸t th¶i tõ c¸c lo¹i xe c¬ giíi nh trong b¶ng I.2. Ch¬ng 1
-7- B¶ng I.2. Tû lÖ ph¸t th¶i chÊt « nhiÔm do c¸c ph¬ng tiÖn c¬ giíi ®êng bé t¹i Hµ Néi (%) [1] Lo¹i chÊt « Xe «t« sö dông Xe sö dông Xe m¸y nhiÔm x¨ng diezel CO 54,5 45,2 0,3 HC 54,1 44,9 1 Bôi 43,0 35,0 22,0 Pb 54,5 45,5 - §· cã rÊt nhiÒu nghiªn cøu kh¸c nhau ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é « nhiÔm kh«ng khÝ do ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn vËn t¶i trªn ®Þa bµn Hµ Néi. Trêng ®¹i häc X©y dùng Hµ Néi ®· øng dông nhiÒu m« h×nh to¸n ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é « nhiÔm do ho¹t ®éng giao th«ng t¹i Hµ Néi ®Õn n¨m 2010 víi tèc ®é gia t¨ng ph¬ng tiÖn mçi n¨m lµ 7%. KÕt qu¶ nµy ®· ®îc c«ng bè trong héi th¶o vÒ “C¶i thiÖn chÊt lîng kh«ng khÝ t¹i c¸c níc ®ang ph¸t triÓn thuéc khu vùc Ch©u ¸” n¨m 2004 nh trong b¶ng I.3. B¶ng I.3. Nång ®é chÊt « nhiÔm kh«ng khÝ t¹i mét sè nót giao th«ng t¹i Hµ Néi (khi kh«ng cã t×nh tr¹ng ¸ch t¾c giao th«ng) [17]. §¬n vÞ: mg/m3 2005 2010 Nót giao NO2 SO2 CO VOC NO2 SO2 CO VOC Ng· t Së 0,27 0,70 11,0 4,7 0,40 0,40 15,0 0,8 Ng· t Väng 0,30 0,28 12,0 5,5 0,45 0,42 15,0 0,2 Kim Liªn 0,27 0,25 13,0 3,7 0,46 0,45 18,0 7,2 TCVN 5937:2005 0,2 0,35 30 - 0,2 0,35 30 - (Trung b×nh 1 giê) Nguån: Héi th¶o vÒ qu¶n lý chÊt lîng kh«ng khÝ ë c¸c níc ®ang ph¸t triÓn cña Ch©u ¸ n¨m 2004. Ch¬ng 1
-8- Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu trªn th× nång ®é c¸c khÝ « nhiÔm do ho¹t ®éng giao th«ng g©y ra ®Òu ë møc cao, ®Æc biÖt lµ NO2 vµ SO2; nång ®é CO vÉn díi TCCP nhng tæng lîng CO th¶i vµo khÝ quyÓn hµng n¨m kh«ng nhá. Kết quả điều tra của Viện Y học Lao động và Vệ sinh Môi trường thực hiện trong suốt hai năm 2004-2005 tại các nút giao thông lớn của Hà Nội đã cho thấy nồng độ bụi vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCCP) từ 6,4 – 11 lần vào mùa nóng và từ 4,1 – 4,5 lần vào mùa lạnh; nồng độ CO vượt TCCP từ 2,7 – 3,9 lần vào mùa nóng và từ 1,4 – 1,8 lần vào mùa lạnh, nồng độ SO2 vượt TCCP 2,6 lần vào mùa nóng. Ngay cả nồng độ benzen cũng vượt 1,6 lần vào mùa nóng. Tổn thất do ô nhiễm giao thông trên địa bàn Hà Nội năm 2005 ước tính khoảng 22 triệu USD. Con số này tiếp tục tăng theo tốc độ gia tăng các phương tiện trên địa bàn thành phố. Theo đánh giá của Sở Khoa học – Công nghệ và Viện hoá học, mỗi năm bầu khí quyển của Thành phố lại tiếp nhận thêm 80.000 tấn khói bụi, 9.000 tấn SO2, 19.000 tấn khí NO2, 46.000 tấn khí CO2,…, trong đó do hoạt động giao thông là chủ yếu. Dự báo, đến năm 2010, nồng độ những loại khí độc hại nói trên tại các nút giao thông ở Hà Nội sẽ vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 7 - 9 lần, riêng chất hữu cơ bay hơi sẽ vượt ngưỡng 33 lần. Theo đó thì lượng CO do hoạt động này tăng lên khoảng 70 triệu tấn, đến năm 2020 tăng lên 170 triệu tấn [19]. Víi sè lîng xe vµ c¬ cÊu ®i l¹i cña ngêi d©n Hµ Néi nh ®· nãi ë trªn th× trong t¬ng lai lîng bôi, SO2, NOx vµ CO ph¸t th¶i vµo m«i trêng do ho¹t ®éng nµy vÉn rÊt lín, ®Æc biÖt lîng CO th¶i tõ xe m¸y sÏ cao gÊp nhiÒu lÇn lîng th¶i tõ «t« (H×nh I.1). Ch¬ng 1
-9- triệu tấn triệu tấn (từ ô tô) (từ xe máy) 4 200 ô tô xe máy 3 150 2 100 1 50 0 0 2005 2010 2020 H×nh I.1 Dù b¸o lîng th¶i CO tõ ho¹t ®éng giao th«ng cña Hµ Néi ®Õn n¨m 2020 [1]. HiÖn t¹i vµ trong nh÷ng n¨m tíi, xe m¸y vÉn lµ ph¬ng tiÖn ®i l¹i chÝnh cña ngêi d©n Hµ Néi vµ ®©y chÝnh lµ nguån ph¸t th¶i CO chÝnh, g©y ¸p lùc lín tíi m«i trêng kh«ng khÝ t¹i Hµ Néi. Dù b¸o lîng th¶i CO tõ ho¹t ®éng giao th«ng t¹i Hµ Néi ®Õn n¨m 2020 nh trong h×nh I.1. Như vậy, khí thải từ các phương tiện giao thông được đánh giá góp phần ô nhiễm không khí cao, gây tỷ lệ bệnh tật và tử vong lớn, gây thiệt hại hệ sinh thái và ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống của người dân, tới lợi ích kinh tế, cản trở sự phát triển bền vững. I.2. C¸c yÕu tè ¶nh hëng tíi sù ph¸t th¶i cña c¸c ph¬ng tiÖn giao th«ng ®êng bé Møc ®é ph¸t th¶i c¸c chÊt « nhiÔm cña ph¬ng tiÖn phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau nh: lo¹i ph¬ng tiÖn, ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng, møc ®é b¶o dìng, thêi gian ho¹t ®éng cña ph¬ng tiÖn, ®Æc tÝnh nhiªn liÖu vµ c¸c ®iÒu kiÖn m«i trêng xung quanh nh nhiÖt ®é, ®é Èm,… Ch¬ng 1
- 10 - Qu¸ tr×nh ch¸y lý tëng cña hçn hîp hy®rocabon víi kh«ng khÝ chØ sinh ra CO2, H2O vµ N2. Tuy nhiªn, do sù kh«ng ®ång nhÊt cña hçn hîp mét c¸ch lý tëng còng nh do tÝnh chÊt phøc t¹p cña c¸c hiÖn tîng lý hãa diÔn ra trong qu¸ tr×nh ch¸y nªn trong khÝ x¶ cña ®éng c¬ ®èt trong lu«n cã chøa mét hµm lîng ®¸ng kÓ nh÷ng chÊt ®éc h¹i nh c¸c oxit Nit¬ (NO, NO2, N2O, gäi chung lµ NOx), monoxit cacbon (CO), c¸c hy®rocacbua cha ch¸y (HC) vµ c¸c h¹t r¾n, ®Æc biÖt lµ bå hãng. Cã hai lo¹i ®éng c¬ sö dông trong c¸c ph¬ng tiÖn: ®éng c¬ 2 kú vµ ®éng c¬ 4 kú. Sù kh¸c nhau c¬ b¶n vÒ ph¸t th¶i « nhiÔm gi÷a hai lo¹i ®éng c¬ nµy nh trong b¶ng I.4. B¶ng I.4. C¸c thµnh phÇn chÝnh trong khÝ th¶i phô thuéc vµo lo¹i ®éng c¬ sö dông [8] §¬n vÞ: g/kW.h Thành phÇn §éng c¬ x¨ng §éng c¬ diesel 4 kú §éng c¬ diesel 2 kú CO 70 ÷ 80 4÷5 11 NOx 12 5÷8 8 HC 10 ÷ 100 14 ÷ 29 5 Muéi than 0,4 1,4 ÷ 2,0 1,22 §éng c¬ 2 kú cæ ®iÓn nãi chung cã møc ®é ph¸t sinh chÊt « nhiÔm cao h¬n ®éng c¬ 4 kú do qu¸ tr×nh t¹o hçn hîp kh«ng hoµn thiÖn. HÇu hÕt c¸c lo¹i xe lu th«ng hiÖn nµy ®Òu sö dông ®éng c¬ 4 kú. Lo¹i nhiªn liÖu sö dông còng ¶nh hëng rÊt lín tíi sù ph¸t th¶i nh b¶ng I.4 vµ I.5. ë ®éng c¬ diesel, hµm lîng CO rÊt bÐ, chiÕm tû lÖ kh«ng ®¸ng kÓ; nång ®é HC chØ b»ng kho¶ng 20% nång ®é HC cña ®éng c¬ x¨ng; nång ®é NOx cña hai lo¹i ®éng c¬ t¬ng ®¬ng nhau. Tuy nhiªn, bå hãng lµ Ch¬ng 1
- 11 - chÊt « nhiÔm quan träng trong khÝ x¶ ®éng c¬ diesel, nhng hµm lîng cña nã kh«ng ®¸ng kÓ trong ®éng c¬ x¨ng [4]. B¶ng I.5. Møc ph¸t th¶i chÊt « nhiÔm theo lo¹i nhiªn liÖu sö dông (gam/1 kg nhiªn liÖu bÞ ®èt ch¸y) [5, 6] Lo¹i nhiªn liÖu Lo¹i chÊt « nhiÔm X¨ng Diesel CO 200,59 20,81 HC 23,28 4,16 NOx 15,83 18,01 SOx 1,86 7,8 An®ehyt 0,93 0,78 Bå hãng 1,00 5,00 Pb 0,5 0 DÇu diesel lµ lo¹i nhiªn liÖu nÆng, cã tÝnh tù ch¸y cao (kh«ng cÇn nguån löa tõ bªn ngoµi). Cßn x¨ng lµ lo¹i nhiªn liÖu nhÑ, dÔ bay h¬i vµ cã tÝnh tù ch¸y kÐm. Nh÷ng t¹p chÊt, ®Æc biÖt lu huúnh, vµ c¸c chÊt phô gia trong nhiªn liÖu cã ¶nh hëng rÊt lín ®Õn thµnh phÇn chÊt « nhiÔm trong s¶n phÈm ch¸y. Theo c¸c tiªu chuÈn vÒ nhiªn liÖu hiÖn hµnh, hµm lîng S kh«ng ®îc vît qu¸ 0,25% khèi lîng ®èi víi diesel, vµ 500 ppm ®èi víi x¨ng. Nh vËy, ®èt ch¸y nhiªn liÖu diesel lu«n ph¸t sinh lîng khÝ SO2 cao h¬n khi ®èt ch¸y nhiªn liÖu x¨ng. Trong ®éng c¬ x¨ng (lo¹i ®éng c¬ ®¸nh löa cìng bøc), nhiªn liÖu vµ kh«ng khÝ ®îc n¹p vµo xi lanh vµ nÐn l¹i, råi ®îc ®èt ch¸y b»ng bugi. §èi víi ®éng c¬ diesel, kh«ng khÝ sÏ ®i vµo xi lanh theo mét ®êng riªng vµ bÞ nÐn l¹i, cßn nhiªn liÖu ®îc ®a vµo víi ¸p suÊt lín qua vßi phun, phun vµo Ch¬ng 1