Ứng dụng công cụ mô hình chất lượng không khhis nghiên cứu khả năng ảnh hưởng của OZON quang hoá từ ô nhiễm không khí đến năng suất lúa khu vực nam bộ VN

I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA C TRUNG H U NG D NG CÔNG C MƠ HÌNH CH NGHIÊN C U KH C A OZON QUANG HĨA T NG Ơ NHI M KHƠNG KHÍ T LÚA KHU V C NAM B Chuyên ngành: Qu ng Mã s : 01260567 KHÓA LU N TH Thành ph H NG KHƠNG KHÍ VI T NAM I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA C TRUNG H U NG D NG CÔNG C MÔ HÌNH CH NG KHƠNG KHÍ NGHIÊN C U KH C A OZON QUANG HÓA T N Chuyên ngành: Qu NG Ô NHI M KHÔNG KHÍ T LÚA KHU V C NAM B ng Mã s : 01260567 KHÓA LU N TH Thành ph H Chí Minh, tháng 02 VI T NAM CƠNG TRÌNH TR Cán b h NG C HOÀN THÀNH T I I H C BÁCH KHOA – HQG -HCM ng d n khoa h c : Cán b ch m nh n xét : Cán b ch m nh n xét : Lu n v n th c s c b o v t i Tr ng i h c Bách Khoa, HQG Tp HCM ngày tháng n m Thành ph n H i ng ánh giá lu n v n th c s g m: Xác nh n c a Ch t ch H i ng ánh giá LV Tr chuyên ngành sau lu n v n ã CH T CH H I NG ng Khoa qu n lý c s a ch a (n u có) TR NG KHOA I H C QU C GIA TP.HCM C NG HÒA XÃ H I CH T NAM I H C BÁCH KHOA c l p T H nh phúc NHI M V KHÓA LU N TH H tên h c viên: C TRUNG H U 30 05 1985 Chuyên ngành: Qu TÀI : MSHV: 10260567 TP.H Chí Minh ng Mã s : 608510 ng d ng cơng c mơ hình ch ng khơng khí nghiên c u kh ng c a Ozone quang hóa t nhi t lúa khu v c Nam B Vi t Nam II NHI M V c chia thành n i dung nghiên c u chính: N i dung 1: T ng quan ng c ng c a ozone quang hóa nghiên c ns nh ng nông nghi p th gi i N i dung 2: Thu th p s li u v s ng lúa di t lúa t ng khuv c N i dung 3: Xây d ng d li quang hóa áp d u vào cho h th ng mơ hình d báo n ozone tài N i dung 4: Ch y mơ hình d báo n ozone quang hóa cho khu v c Nam B Vi t Nam N i dung khu v c Nam B c tính m ng c a ozone quang hóa hi n t ns ng lúa III NGÀY GIAO NHI M V : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : V CÁN B NG D N: TS LÊ HOÀNG NGHIÊM Tp HCM, ngày tháng 02 CÁN B NG D N CH NHI M B O NG -i- hồn thành trình h c t p Khóa lu n Cao h c Qu n lý Môi Tôi xin chân thành cám ng Ban Giám Hi u, Khoa Môi ng; Th y cô, gi ng viên th nh gi ng c a trang b ki n th c, t o ng i h c Bách Khoa Thành ph H u ki n h c t p, th c hi n Khóa lu n; Th y TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Nguy n Thanh Ngân t n tình giúp ng d n, b sung ki n th c, Ban Giám thu n l B n bè, , góp ý ki n q trình th c hi n Khóa lu n; c Cơng ty, Qu n lý tr c ti p làm vi c t u ki n n; ng nghi p gia quan tâm, chia s ng viên, t o u ki n giúp tơi hồn thành t t cơng vi c h c t p Trân tr ng TP.HCM, ngày _ tháng H c viên c Trung H u - ii - Ngày v i s phát tri n m nh m c a n n kinh t , t ng l n ch t th i ho ng sinh ho t s n xu t Ph n l ch t ô nhi m s o m t ng ng r t nhi u t i i, c th n n nông nghi p Vì v y, khóa lu n tác gi ch n nghiên c u: ng d ng công c mơ hình ch ng khơng khí nghiên c u kh ng c a ozon quang hóa t nhi m khơng khí nh t lúa khu v c Nam B Vi t Nam Tác gi s d ng h th ng ch ng khơng khí MM5 (Mesoscale Meteorological Model) CMAQ (Community Multiscale Air Quality) v p s li u, th th c hi n nghiên c u Qua nghiên c u, tác gi quang hóa cao nên c khu v t lúa th có n so khu v c Tây Nam B hình thành ph H Chí Minh có m c nhi m ozone t lúa th n ng 29,26% ng 34,29% so v i C Tuy nhiên, khu v c Mi n Tây Nam B vùng tr th t s ozone ng lúa 652 417 t n m s n xu t lúa nên t n n so v i Mi 25 552 t n T s li u th ng kê nghiên c m t s khuy n ngh tài, tác gi t l p bi n pháp ch tài phù h p, chuy u tr ng, quy ho ch t ng th , ti n hành nghiên c u gi ng lúa m i có kh t ca ng m r ng c u ki n ozone quang hóa cao có th tính tóa c th m n nh ng lo i tr ng khác nh - iii - ABSTRACT Nowadays, to provide for continuous increasing human needs, our economies are growing faster and faster As a result, a huge pollution comes from producing and living activities to the environment and cause lots of effects on it, especially the raising of pollution to the atmosphere And then, the effects on the environment turn to the agriculture, which make human lives insecure That is the reason the author does the research: Applying modeling air quality tool to study on the impacted possibility of photochemical ozone from air pollution to rice yield of Southern Vietnam The research use MM5 (Mesoscale Meteorological Model), CMAQ (Community Multiscale Air Quality) and another methods of data collections, statistics, calculations The result of this research shows that the Southeast area has high photochemical ozone doses so its rice yield is much less than the Southwest area For example, Ho Chi Minh City has 29.26% higher photochemical ozone doses and 34.29% lower rice yield than Can Tho However, the Southest area grows the most rice of Vietnam, its rice yield losses 652 417 tons This lose is much higher than the Southwest area, which is mostly an industrial area and only losses 25 552 tons After doing the research, some solutions are recommended, such as using necessary sanctions, restructuring which crops should be planted in which areas, building master plan, and doing studies new crop species which provide high yields under high-photochemical-ozone-dose environment This research is opening a way for others researches about effects of photochemical ozone on another crops - iv - L IC i TÓM T T ii ABSTRACT iii DANH M C CH VI T T T ix DANH M C CÁC HÌNH xi DANH M C CÁC B NG xiii T NG QUAN 1.1 TÍNH C P THI T 1.2 T NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN C U .3 1.2.1 Tình hình nghiên c u Th gi i 1.2.2 M t s nghiên c u ng d ng mơ hình CMAQ th gi i 1.2.3 M t s nghiên c u v ng c a bi i khí h n ch ng khơng khí th gi i 1.2.4 M t s nghiên c u v ng c a ch t tr ng .5 1.2.5 Tình hình nghiên c u 1.3 M C TIÊU Vi t Nam .8 NG N I DUNG NGHIÊN C U .8 1.3.1 M c tiêu nghiên c u 1.3.2 Ph m vi nghiên c u 1.3.3 N i dung nghiên c u U .10 p s li u 11 -v- 12 ng h 13 C VÀ TÍNH TH C TI N C TÀI .14 c: .14 1.5.2 Tính th c ti n c tài 14 LÝ THUY T 15 2.1 KHÓI QUANG HÓA 15 2.2 S HÌNH THÀNH CÁC CH T Ơ NHI M TH 2.2.1 Nito oxit quang hóa t C P 16 17 2.2.2 Quang hóa h c c a khơng khí nhi m 19 2.2.3 Peroxyacyl Nitrat (PANs) 22 2.3 TI N CH T C A OZONE VÀ CÁC CH T OXY HÓA KHÁC 22 2.3.1 Oxit Nito 22 2.3.1.1 Các ngu n phát th i t ho ng c i .22 2.3.1.2 Các ngu n phát th i t nhiên 23 2.3.2 Các h p ch t h 23 2.3.2.1 Các ngu n phát th i t ho ng c i 23 2.3.2.2 Các ngu n phát th i sinh h c 24 2.4 NG C N S C KH E 24 2.4.1 Các ng ti p xúc v i ozone th i gian ng 2.4.2 Các ng ti p xúc v i ozone th i gian dài 27 2.5 2.5.1 Nh ng ng) 25 N CÂY TR NG 28 ng c c 28 - 103 - Hình th n ozone trung bình tồn vùng t 20/2/2012 Hình 5: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 13/02/2012 UTC+0 ng h p 1) n ng h p 1) Hình 6: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 14/02/2012UTC+0 ng h p 1) - 104 - Hình th n ozone trung bình tồn vùng t 20/3/2012 Hình 8: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 14/03/2012 UTC+0 ng h p 1) n ng h p 1) Hình 9: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 15/03/2012 UTC+0 ng h p 1) - 105 - Hình 10 th n ozone trung bình tồn vùng t ngày 10/4/2012 20/4/2012 Hình 11: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 16/04/2012 UTC+0 ng h p 1) n ng h p 1) Hình 12: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 18/04/2012 UTC+0 ng h p 1) - 106 - ng h p 2: Hình 13 th n ozone trung bình tồn vùng t 20/1/2012 Hình 14: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 16/01/2012 UTC+0 ng h p 2) n ng h p 2) Hình 15: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 19/01/2012 UTC+0 ng h p 2) - 107 - Hình 16 th n ozone trung bình tồn vùng t 20/2/2012 Hình 17: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 13/02/2012 UTC+0 ng h p 2) n ng h p 2) Hình 18: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 14/02/2012 UTC+0 ng h p 2) - 108 - Hình 19 th n ozone trung bình tồn vùng t 20/3/2012 Hình 20: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 14/03/2012 UTC+0 ng h p 2) n ng h p 2) Hình 21: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 15/03/2012 UTC+0 ng h p 2) - 109 - Hình 22 th n ozone trung bình tồn vùng t n ng h p 2) Hình 23: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 16/04/2012 ng h p 2) Hình 24: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 18/04/2012 ng h p 2) - 110 - ng h p 3: Hình 25 th n ozone trung bình tồn vùng t n ng h p 3) Hình 26: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 16/01/2012 UTC+0 ng h p 3) Hình 27: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 19/01/2012 UTC+0 ng h p 3) - 111 - Hình 28 th n ozone trung bình tồn vùng t n ng h p 3) Hình 29: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 13/02/2012 ng h p 3) Hình 30: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 14/02/2012 ng h p 3) - 112 - Hình 31 th n ozone trung bình tồn vùng t n ng h p 3) Hình 32: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 14/03/2012 UTC+0 ng h p 3) Hình 33: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 15/03/2012 UTC+0 ng h p 3) - 113 - Hình 34 th n ozone trung bình tồn vùng t 20/4/2012 Hình 35: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 16/04/2012 UTC+0 ng h p 3) n ng h p 3) Hình 36: B phân b n ozone trung bình gi vào lúc gi 18/04/2012 UTC+0 ng h p 3) - 114 CÁC H S C A CGRER compound MW OL E PA R Ethane 30,07 0,4 Propane 44,1 1,5 Butane 58,12 4,0 Pentane 72,15 5,0 Other Alkanes 86 6,0 Ethene 28,05 Propene 42,08 1,0 1,0 Terminal alkenes 56,2 1,0 2,0 Internal Alkenes 56,2 10 Acetylene 26,04 1,5 11 Benzene 78,11 1,0 12 Toluene 92,14 13 Xylene 106 14 Other Aromatics 117 15 Formaldehyde 30,03 16 Other Aldehydes 88 17 Ketone 126 18 Halocarbons 150 19 Other NMVOCs 72 20 SO2 64 21 NOx 46 22 CO2 44 23 CO 28 TO L CBM- XY L C DÙNG TRONG MƠ HÌNH CLKK CMAQ Molar Splits (moles CBM species/mole compound) TE FOR AL ET ISO NO NH RP NR NO M D2 H P B 1,6 PE C PM C PM FIN E PN O3 PO A PS O4 SO SU LF 1,0 0,02 1,5 1,0 2,0 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 1,0 2,5 4,0 1,3 0,9 0,1 CO - 115 - CGRER compound MW 24 CH4 16 25 BC 12 26 OC 12 27 NH3 17 28 PM2.5 -1,0 29 PM10 1,0 30 ISOP (GEIA) 31 TERP (GEIA) 32 OTHER BVOC (GEIA) carbons 10 carbons 10 carbons OL E PA R TO L XY L Molar Splits (moles CBM species/mole compound) TE FOR AL ET ISO NO NH RP NR NO M D2 H P B 1,0 PE C PM C PM FIN E PN O3 PO A PS O4 SO SU LF CO 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 6,0 0,5 8,5 1,5 1,0 0,5 (Ngu ng s , 2004) *X *X - 116 - CÁC MƠ HÌNH CH CS D NG VÀ CÁC THU C TÍNH C A CHÚNG M hóa Mơ hình Tên mơ hình Lo i mơ hình UAM-IV Urban Airshed Model, version IV Mơ hình Euler, nhi u l p CBM_IV California / Carnegie Institute of Technology Model Mơ hình Euler, nhi u l p SAPRC90/93 CALGRID California Air Resources Board Grid Model Mơ hình Euler, nhi u l p CBM-IV, SAPRC90/93 SAQM SARMAP Air Quality Model CBM_IV T n 80km MAQSIP Multiscale Air Quality Mơ hình Euler, nhi u l p, nhi u ng th i Mơ hình CBM_IV T n 80km CIT i h c (giá tr i theo th c t n hình 5km) i theo th c t mơ hình ng h c aerosol (giá tr hóa sa l i theo th c t (giá tr n hình kho ng 4mơ hình hóa sa l ng h ng d ng m/ Ph m vi nghiên c u ng d ng) B c M , Châu Âu xu t s d ng b i USEPA M , B c M , Châu Âu, Úc m t s c Châu Á nghiên c u Ozone, b i (PM), trình sa l ng ph c v ho ch nh sách M nghiên c u ozone, b i (PM), trình sa l ng ph c v ho ch nh sách M nghiên c u ozone ph c v ho nh sách M - 117 M Mơ hình Tên mơ hình Lo i mơ hình Simulation Program Euler, nhi u l p, nhi u ng th i Mơ hình Euler, nhi u l p, nhi u ng th i Mơ hình Euler, nhi u l p, nhi u ng th i Mơ hình Euler, nhi u l p, nhi u ng th i Mơ hình Euler, nhi u l p, nhi u ng th i EURAD European Air Dispersion Model UAM-V Urban Airshed Model Variable CHIMERE Schmidt et al., 2001 MODELS /CMAQ Community Multiscale Air Quality Model (Byun and Ching, 1999) hóa i h c RADM2 CBM_IV MELCHIOR CBM_IV, RADM2, SAPRC ng d ng m/ Ph m vi nghiên c u ng d ng) nghiên c u ozone, b i (PM)và ph c v ho nh sách nghiên c u ozone T n 50km M nghiên c u ozone ph c v ho nh sách T n 50km Châu Âu nghiên c u ozone ph c v ho nh sách i theo th c t (giá tr n hình 4mơ hình hóa ozone, b i, sa l ng khô ng h c aerosol (Ngu n: Jimenez c ng s , 2003) M , Anh, Trung Qu c, Hàn Qu c nghiên c u ozone, b i (PM), trình sa l ng ph c v ho ch nh sách ... ng mơ hình d báo n ozone quang hóa áp d tài d N i dung 4: Ch y mơ hình d báo n ozone quang hóa cho khu v c Nam B Vi t Nam e N c tính m s ng c a ozone quang hóa hi n t n ng lúa khu v c Nam B ... chung Nam B Vi t Nam nói riêng r t c n thi t Do v y, vi c nghiên c ng d ng cơng c mơ hình nghiên c u kh hóa t nhi ns ng c a ozone quang ng lúa khu v c v a lúa l n nh c Nam B Vi t Nam hi n Khu v... ng công c mơ hình ch ng khơng khí nghiên c u kh ng c a Ozone quang hóa t nhi t lúa khu v c Nam B Vi t Nam II NHI M V c chia thành n i dung nghiên c u chính: N i dung 1: T ng quan ng c ng c a ozone