Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng mùi từ các bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt

Tình hình phát sinh chất thải sinh hoạt tại thành phố Hồ Chí Minh

Do có tốc độ phát triển kinh tế và mức tăng dân số nhanh, lƣợng rác thải đô thị của thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) đã không ngừng gia tăng trong những năm gần đây Khối lƣợng chất thải rắn (CTR) sinh hoạt phát sinh của Tp.HCM đƣợc trình bày trong bảng 1.1 Theo bảng này mức tăng khối lƣợng CTR sinh hoạt của thành phố là khá cao, mức tăng trung bình năm trong giai đoạn 1992-2015 là 9,1%, trong giai đoạn 2005-2015 là 4,9%

Hiện nay, với hơn 9 triệu dân, tổng khối lƣợng CTR đô thị phát sinh trên địa bàn Tp.HCM đƣợc ƣớc tính khoảng 7.500 – 8.000 tấn/ngày, tính theo tiêu chuẩn phát sinh CTR sinh hoạt (kg/người.ngày) của Bộ Xây dựng Trong đó, khối lượng thu gom và vận chuyển tới bãi chôn lấp (BCL) khoảng 6.500 – 6.700 tấn/ngày, phần còn lại là phế liệu đƣợc mua bán để tái chế Chỉ có một phần nhỏ, chủ yếu là các chất thải hữu cơ xả xuống đồng ruộng ở vùng ngoại thành So sánh khối lƣợng CTR phát sinh đƣợc tính toán theo số liệu dân số và hệ số phát sinh CTR kg/người.ngày theo tiêu chuẩn và khối lượng CTR sinh hoạt được thu gom và xử lý thống kê qua trạm cân tại các khu liên hợp xử lý chất qua các năm cho thấy, tỉ lệ thu gom và xử lý có xu hướng tăng dần theo thời gian, đến năm 2010 đã đạt 85%

Bảng 1.1 Khối lƣợng CTR đô thị TP.HCM trong giai đoạn 1992 - 2015

Năm Khối lƣợng CTR đô thị Mức tăng, % Năm Khối lƣợng CTR đô thị Mức tăng, %

Tấn/năm Tấn/ngày Tấn/năm Tấn/ngày

Nguồn: Công ty TNHH MTV Môi trường đô thị (CITENCO), 2016

Với dự báo dân số tăng bình quân trong 10 năm từ 2020 – 2030 là 3,07% và mức tăng lượng rác thải trên đầu người trong giai đoạn 2005-2015, số liệu về khối lượng CTR sinh hoạt thành phố được sở Tài nguyên Môi trường (TNMT) Tp.HCM ước tính được trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Dự báo khối lƣợng CTR sinh hoạt tại Tp.HCM giai đoạn 2016-2030

Năm Khối lƣợng CTR đô thị

Năm Khối lƣợng CTR đô thị

Tấn/năm Tấn/ngày Tấn/năm Tấn/ngày

Số liệu về khối lượng dự báo trong bảng 1.2 là căn cứ để triển khai chương trình tái chế và xử lý CTR cho thành phố, trên cơ sở thúc đẩy các dự án xử lý CTR sinh hoạt đã đƣợc chấp thuận chủ trương sớm đi vào vận hành để đáp ứng việc xử lý triệt để và toàn bộ khối lượng CTR sinh hoạt phát sinh trong từng giai đoạn, kêu gọi thêm các dự án xử lý với công nghệ mới phù hợp với mục tiêu đã đề ra.

Thành phần CTR sinh hoạt của Tp.HCM

CTR đô thị phát sinh chủ yếu từ các nguồn sau: từ khu dân cƣ (chất thải sinh hoạt), từ các khu thương mại, từ các cơ quan, bệnh viện, trường học, từ các công trình xây dựng, từ các dịch vụ công cộng, từ các nhà máy xử lý, từ các nhà máy công nghiệp, từ các hoạt động nông nghiệp.Thành phần CTR tại một số loại nguồn thải như hộ gia đình, trường học, nhà hàng, khách sạn của Tp.HCM đƣợc thống kê trong bảng 1.3

Theo bảng 1.3, thành phần CTR từ hộ gia đình chiếm phần lớn nhất là thực phẩm (giá trị trung bình trên các mẫu là 61 – 96%), ni lông (0,5 – 13,0%), nhựa (0,5 – 10,0%), giấy (0,7 – 14,2%), thủy tinh (1,7 – 4,0%), vải (1,0 – 5,1%), xà bần và lá cây (1 – 2%), lon đồ hộp (0,98 – 2,30%), gỗ (0,7 – 3,1%) Đặc biệt, thành phần giấy carton (đây là thành phần có giá trị kinh tế cao khi bán giấy phế liệu) hầu nhƣ không xuất hiện trong các mẫu phân tích CTR từ các hộ dân Số liệu về thành phần CTR sinh hoạt của các hộ gia đình cho thấy, mặc dù hiện nay bản thân các hộ gia đình đã phân loại để thu hồi phế liệu và bán “ve chai”, nhƣng các thành phần có thể tái sinh vẫn còn đáng kể Tuy nhiên hầu hết các thành phần có thể tái chế thường bị nhiễm bẩn và có độ ẩm cao

Số liệu thành phần CTR phát sinh từ các trường học cho thấy, tại hầu hết các trường, thành phần có thể tái chế chiếm tỷ lệ khá cao, nhƣ ni lông 8,5 – 34,4%, nhựa 3,5 – 18,9% và giấy khoảng 1,5 – 27,5% Tỷ lệ các thành phần thay đổi tùy thuộc vào cấp học của học sinh và phương thức sinh hoạt (nội trú, bán trú ) Trong các mẫu CTR được phân tích tại các trường học, tỷ lệ phần trăm CTR thực phẩm cao nhất tại trường bán trú (23,5 – 75,8%), các trường còn lại có tỷ lệ nhỏ hơn (23,5 – 32,5%) Ngoài ra, khi so sánh tỷ lệ phần trăm CTR thực phầm thải ra từ các trường học so với hộ gia đình và chợ, thì trường bán trú có tỷ lệ phần trăm CTR giống với thành phần của hộ gia đình hơn

Với nhà hàng, khách sạn, tùy theo quy mô của khách sạn và cách quản lý, thành phần CTR tại nhà hàng, khách sạn khác nhau rất lớn Đối với khách sạn có quy mô lớn hoặc nhà

5 hàng thì hầu như CTR đã được phân loại trước khi thải ra ngoài cho dù thành phần đó bán đƣợc giá hay không Trong khi đó các khách sạn có quy mô nhỏ thì CTR có hầu hết các thành phần nhƣ hộ gia đình

Bảng 1.3 Thành phần CTR của hộ gia đình, trường học, nhà hàng và khách sạn

STT Thành phần Hộ gia đình Trường học Nhà hàng và khách sạn

19 Tre, rơm rạ, lá cây 1 – 2,0 - -

20 Vỏ sò, xương động vật KĐK – 9,0 - -

Nguồn: Báo cáo cơ sở dữ liệu quản lý CTR – 2010, Sở TNMT Tp.HCM

Thành phần chủ yếu trong CTR tại các BCL là chất thải thực phẩm với tỷ lệ khá cao, 83,0 – 88,9% Các thành phần CTR có khả năng tái chế nhƣ plastic, giấy, kim loại giảm đáng kể do hoạt động phân loại và thu gom phế liệu trong thành phố; phần còn lại ít có khả năng tái chế, chủ yếu là các chất vô cơ nhƣ bùn, đất (xem bảng 1.4)

Bảng 1.4 Thành phần CTR tại các BCL

STT Thành phần Phước Hiệp

STT Thành phần Phước Hiệp

21 Chất thải nguy hại (giẻ lau dính dầu, bóng đèn huỳnh quang) 0,1 – 0,2 0,1 – 0,2

Nguồn: Báo cáo cơ sở dữ liệu quản lý CTR – 2010, Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM

So sánh số liệu thành phần CTR tại các nguồn thải và tại các BCL cho thấy, các thành phần có khả năng tái chế với giá trị cao nhƣ ni lông, nhựa, giấy, kim loại, cao su, thủy tinh tại các BCL giảm đáng kể, nhƣ ni lông chỉ còn 1,4 – 2,8%, nhựa chỉ còn 0,1 – 0,2%, Nguyên nhân là do hoạt động phân loại (bên ngoài nhà) để thu lƣợm phế liệu có giá trị Công việc này do người nhặt phế liệu “dạo” trên đường phố, người thu gom CTR từ các nguồn thải và người thu lượm “ve chai” tại các điểm hẹn và trạm trung chuyển thực hiện Từ năm 1998, người thu lƣợm “ve chai” không đƣợc phép hoạt động trên các BCL của thành phố để tránh tai nạn trong quá trình lao động

Hệ thống thu gom CTR

CTR hiện nay hầu nhƣ chƣa đƣợc các chủ nguồn thải phân loại tại nguồn Các hộ gia đình tự trang bị sử dụng thùng chứa CTR bằng nhựa, một số gia đình sử dụng thùng chứa bằng kim loại hoặc các giỏ tre nứa Phổ biến nhất hiện nay, người dân sử dụng các loại túi nylon chứa CTR và đặt trong các thùng chứa Khi đến thời gian giao CTR, các hộ dân mang thùng chứa hoặc túi nylon để trước cửa nhà để công nhân thu gom dễ dàng thu gom Đối với những hộ không ở nhà vào thời gian thu gom CTR, thường bỏ chất thải vào các túi nylon buộc chặt, để trước cửa, thói quen này đã tạo điều kiện cho những người thu nhặt “ve chai” có thể bươi, móc gây ô nhiễm, làm mất vẻ mỹ quan đô thị

Tại các chợ, do diện tích kinh doanh có hạn nên đa số các tiểu thương buôn bán đều tận dụng khoảng trống làm nơi chứa hàng, rất ít nơi có thùng CTR tiếp nhận CTR, hầu hết CTR phát sinh đều đƣợc thải bỏ ngay tại các lối đi trong chợ Sau khi tan chợ, công nhân vệ sinh sẽ

7 thu gom CTR trong chợ

Các hoạt động mua bán trên đường phố (cố định và di dộng), sinh hoạt đi lại của người dân đang là vấn đề phức tạp, gây khó khăn trong việc tổ chức lưu chứa chất thải Tình trạng đường phố đầy CTR do các đối tượng này xả thải không đúng nơi quy định là thường xuyên, liên tục và đã thành thói quen xấu khó điều chỉnh Đối với trường học, công sở, nhà hàng, khách sạn, CTR được lưu giữ trong các thùng chứa nhỏ đƣợc trang bị ngay trong đơn vị Sau đó, hầu hết CTR đều đƣợc chuyển ra đổ vào các thùng 240 lít

Phần lớn các vị trí lưu chứa CTR của các hộ gia đình, các khu chưng cư, đặc biệt khu nhà cao tầng, các điểm chợ, các điểm đặt thùng CTR công cộng, đều không có lưu ý nghiên cứu thiết kế ban đầu hay có nhƣng bố trí không hợp lý, không thuận tiện

Tại các khu vực công cộng trên đường phố, vỉa hè, phần lớn chưa được bố trí thùng CTR công cộng hoặc có nhƣng không đảm bảo phục vụ theo đúng chức năng của thùng CTR công cộng

Thu gom chất thải là quá trình thu nhặt rác thải từ các nhà dân, các công sở hay từ những điểm thu gom, chất chúng lên xe và chở đến địa điểm xử lý, chuyển tiếp, trung chuyển hay chôn lấp Rác từ nguồn phát sinh sẽ đƣợc thu gom vận chuyển đến một trong những thành phần của hệ thống trung chuyển là điểm hẹn, bô rác và các trạm trung chuyển Từ điểm hẹn, bô rác, CTR sẽ đƣợc vận chuyển thẳng đến khu xử lý hoặc qua các trạm trung chuyển, sau đó đƣợc đƣa về các BCL của thành phố

Các trạm chuyển tiếp đƣợc sử dụng để tối ƣu hóa năng suất lao động của đội thu gom và đội xe Vị trí của các trạm trung chuyển phải phù hợp việc đảm bảo môi trường Các trạm chuyển tiếp còn có thể giảm lƣợng rác thải đƣa đến BCL chung của thành phố nhờ việc thu gom các vật liệu có khả năng tái chế ngay tại chỗ bởi những người bới rác không chính thức và có tổ chức Trạm chuyển tiếp đƣợc đặt tại gần khu vực thu gom Từ đây rác đƣợc chất lên những xe tải lớn hơn để chuyển một cách kinh tế và hợp vệ sinh đến bãi rác xa hơn

Công tác thu gom CTR sinh hoạt trong thành phố do 03 nhóm đơn vị thực hiện: (1) hệ thống công lập do Công ty Môi trường Đô thị và 22 Công ty Dịch vụ công ích quận/huyện thực hiện (riêng quận Tân Phú và Bình Tân là hai quận mới thành lập không có Công ty dịch vụ công ích), nay toàn bộ các công ty này đã chuyển thành công ty TNHH MTV; (2) hệ thống dân lập do lực lƣợng thu gom CTR dân lập thực hiện, lực lƣợng này nằm ngoài hoặc trong khoảng 30 nghiệp đoàn thu gom; và (3) hợp tác xã thu gom CTR (quận 2, quận 4, quận 6, quận Gò Vấp, Thủ Đức)

Các số liệu thống kê cho thấy:

 60% khối lƣợng CTR phát sinh từ các hộ dân do hệ thống thu gom CTR dân lập thực hiện, 40% do hợp tác xã và Công ty Dịch vụ công ích thực hiện

 Khoảng hơn 200 xe tải nhỏ 550 kg, gần 1.000 xe 3, 4 bánh tự chế và hơn 2.500 thùng

 4.000 người thu gom CTR dân lập, 1.500 người thu gom trong các Công ty dịch vụ công ích và Hợp tác xã

Lực lƣợng thu gom CTR dân lập chiếm 60% tuyến thu gom Lực lƣợng này đƣợc hình thành một cách tự phát từ trước năm 1975 Việc quản lý lực lượng này được Nhà nước giao trách nhiệm cho Ủy ban nhân dân phường/xã thực hiện theo Quyết định số 5424/QĐ-UBND ngày 15/10/1998 của Ủy ban nhân dân thành phố Tuy nhiên cho đến nay, việc quản lý lực

8 lƣợng này hiện nay đang gặp nhiều khó khăn do chƣa có cơ sở pháp lý để chế tài hoặc xử phạt khi cần thiết Sở Tài nguyên và Môi trường đang nghiên cứu điều chỉnh Quyết định này để tăng cường hiệu quả quản lý Quản lý hiệu quả lực lượng này là cơ sở triển khai các định hướng quy hoạch trong tương lai, như xã hội hóa hệ thống thu gom tại nguồn, triển khai Chương trình phân loại CTR tại nguồn, Chương trình thu phí vệ sinh và phí bảo vệ môi trường, quản lý hiệu quả các trạm trung chuyển hoặc trung tâm phục hồi và trao đổi chất thải

- Thu gom tại các điểm hẹn (trên đường phố)

Hiện nay trên địa bàn Tp.HCM có 241 điểm hẹn, tập trung chủ yếu ở các quận nhƣ Tân Phú (76 điểm), quận 10 (41 điểm), quận 8 (17 điểm) là các quận nội thành trong thành phố, số còn lại phân bố rải rác ở các quận huyện Số lƣợng điểm hẹn hiện nay (2011) giảm rất nhiều so với năm 2005-2007 Vị trí các điểm hẹn thường xuyên bị di dời do chất lượng vệ sinh môi trường tại các điểm thấp Điều này sẽ làm ảnh hưởng đến mỹ quan và giao thông của thành phố Đơn vị quản lý điểm hẹn chủ yếu là các công ty TNHH MTV Dịch vụ công ích của các quận huyện, còn lại là do công ty TNHH MTV Môi trường đô thị thành phố quản lý (chủ yếu là các điểm hẹn tại Quận Tân Phú, quận Bình Tân do Công ty TNHH MTV Môi trường đô thị trúng thầu công tác thu gom vận chuyển CTR) và một số các điểm hẹn tại quận Bình Thạnh, quận 6, quận 12,…

Số lượng điểm hẹn của từng quận/huyện phù thuộc vào qui trình, nhân lực và phương tiện thực hiện thu gom, vận chuyển hoặc quét dọn vệ sinh của từng địa bàn Theo kết quả khảo sát cho thấy, có đến 71% điểm hẹn bị ô nhiễm do mùi hôi và bụi Số liệu thống kế cũng trình bày xu hưởng giảm dần số lượng điểm hẹn từ năm 2009 đến 2010 Việc giảm số lượng vị trí điểm hẹn sẽ tác động đến các vấn đề nhƣ cự ly thu gom, vận chuyển, số lƣợng trạm trung chuyển hoặc định hướng quy hoạch tuyến thu gom dọc tuyến (thay các điểm hẹn)

Hiện nay Tp.HCM có 45 trạm trung chuyển CTR với nhiệm vụ tập trung lƣợng CTR từ các xe thu gom dân lập, hợp tác xã, công ty, từ các điểm hẹn Từ các trạm trung chuyển này, CTR đƣợc vận chuyển lên các BCL bằng các xe tải có tải trọng lớn (10-15 tấn/xe)

Trạm trung chuyển đƣợc chia thành 4 loại Loại 1 có công suất tiếp nhận lớn trên 800 tấn/ngày Nhà xưởng được thiết kế đạt yêu cầu, khuôn viên lớn, có phương tiện hooklif, môi trường được kiểm soát chặt chẽ, có hệ thống thu gom nước rỉ rác Loại 2 có công suất tiếp nhận nhỏ từ 20-100 tấn/ngày Công nghệ áp dụng là phương tiện hooklif Trạm trung chuyển có tường bao xung quanh, có cổng bảo vệ, có mái che, sàn tráng ximăng, có hệ thống thu gom nước rỉ rác Trạm trung chuyển loại 3 có tường bao xung quanh, có cổng bảo vệ, có/không mái che, sàn tráng ximăng, có/không có hệ thống thu gom nước rỉ rác Phương tiện vận chuyển ép kín hoặc tải ben Công suất: trên 100 tấn/ngày Trạm trung chuyển loại 4 có tường bao xung quanh, không có cổng bảo vệ, có/ không có mái che, sàn tráng ximăng, không có hệ thống thu gom nước rỉ rác Phương tiện vận chuyển ép kín hoặc tải ben Công suất: nhỏ hơn

Thu mua và tái chế CTR

- Tái sử dụng và tái chế

Hiện nay, các loại chất thải có khả năng tái sử dung và tái chế (phế liệu) đƣợc thu gom bởi một mạng lưới chân rết khắp thành phố nhằm có thể tận thu tối đa những chất thải mà các cơ sở tái chế có thể tái chế Các nguồn phế liệu này đƣợc phát sinh từ hoạt động hàng ngày của các hộ gia đình, các cơ quan xí nghiệp, các trung tâm thương mại và các bãi đổ CTR trong thành phố Đa số các cơ sở tái chế là có quy mô nhỏ lẻ, gia đình nên việc đầu tƣ cho công nghệ là quá ít, chính vì vậy đã không tạo ra đƣợc những sản phầm có chất lƣợng cao Tuy nhiên, do sản phẩm tái chế cung cấp chủ yếu cho nhu cầu cơ bản của con người nên thị trường cho sản phẩm tái chế rất lớn và không có sự cạnh tranh từ các nguồn hàng của nước ngoài

Qua kết quả khảo sát 202 cơ sở thu mua phế liệu, cho thấy, phần lớn các cơ sở thu mua phế liệu phải thuê mặt bằng để hoạt động kinh doanh Trong số 202 cơ sở đƣợc khảo sát thì có đến 178 cơ sở (78,2%) phải thuê mặt bằng Và phần lớn các cơ sở thu mua phế liệu có diện tích nhỏ hoặc rất nhỏ Số lƣợng cơ sở thu mua có diện tích lớn (vài trăm m 2 ) và nhân công nhiều (từ 6 người trở lên) không nhiều (4,5%)

Hiện nay, các loại chất thải đã phân loại (phế liệu) được thu gom bởi một mạng lưới chân rết khắp thành phố nhằm có thể tận thu tối đa các loại phế liệu Các nguồn phế liệu này đƣợc đƣợc phát sinh từ hoạt động hàng ngày của các hộ gia đình, các cơ quan xí nghiệp, các trung tâm thương mại và các BCL CTR sinh hoạt

Trong 202 cơ sở thu mua phế liệu, hầu hết các cơ sở đều thu mua các loại phế liệu nhƣ nhựa, giấy, nilon, thủy tinh, đồng, nhôm, sắt một số cơ sở chỉ thu mua một loại phế liệu nhƣ chỉ thu mua giấy hoặc chỉ thu mua nhựa… Các vựa thu mua phế liệu này đa số thu mua phế liệu từ những người thu mua, lượm ve chai dạo hoặc từ những cá thể ở gần vựa đem lại bán Đặc biệt có những vựa chỉ thu mua hàng thanh lý, phế liệu từ các cơ quan xí nghiệp Bảng 1.5 cho thấy thành phần và khối lƣợng các loại phế liệu thu mua tại các cơ sở thu mua và tái chế đƣợc khảo sát

Bảng 1.5 Thành phần và khối lƣợng các loại phế liệu thu mua tại các cơ sở thu mua và tái chế

Khối lƣợng phế liệu thu mua tại 202 cơ sở (tấn/tháng)

Khối lƣợng phế liệu tái chế tại 100 cơ sở (tấn/tháng)

Ngoài những nguồn phế liệu từ các cơ sở thu mua lớn, các cơ sở tái chế cũng tự thu mua phế liệu từ người thu mua phế liệu lẻ Mặc dù không hình thành hệ thống chân rết thu gom phế liệu nhƣ các cơ sở thu mua nhƣng các cơ sở tái chế cũng có một thế mạnh riêng là giá thu mua lại cao hơn và do biết rõ đƣợc nhu cầu chất thải tái chế (nguyên liệu đầu vào) nên việc mua phế liệu cũng dễ dàng hơn Và do vậy lƣợng phế liệu đƣợc bán trực tiếp cho các cơ sở tái chế cũng nhiều hơn so với các cơ sở thu mua

Một trong những điểm yếu đầu tiên và đáng quan tâm nhất là đa số các cơ sở thu mua và tái chế hiện nay có quy mô nhỏ, vẫn tồn tại tập trung trong các khu vực dân cƣ Vì công nghệ tái chế thuộc loại cũ và lạc hậu nên đa phần chƣa tạo đƣợc những sản phẩm tái chế có chất lƣợng cao cũng nhƣ chƣa khai thác hết chất thải có thể tái chế về chủng loại và khối

11 lƣợng Do vậy chƣa đáp ứng đủ yêu cầu tái chế chất thải Đa phần công nhân lao động trong các cơ sở tái chế chất thải đều có trình độ văn hóa thấp (theo khảo sát thực tế ở 202 cơ sở tái chế thành sản phẩm, khoảng 80% là có trình độ trung học cơ sở) nên điều này sẽ là khó khăn cho việc áp dụng công nghệ mới cho ngành tái chế

Từ đó cho thấy để định hướng quản lý hiệu quả hệ thống này, thành phố không chỉ chuẩn bị quỹ đất để di dời các cơ sở này, đồng thời cần phải tạo nguồn Quỹ để hỗ trợ đổi mới công nghệ cũng nhƣ nâng cao quy mô hoạt động.

Xử lý và chôn lấp

Đến cuối năm 2007, công tác xử lý CTR đô thị đã đƣợc xã hội hóa hoàn toàn bằng vốn doanh nghiệp trong và ngoài nước Công nghệ xử lý CTR đô thị đang sử dụng hiện nay bao gồm chôn lấp hợp vệ sinh và sản xuất compost Thành phố đang kêu gọi đầu tƣ vào các nhà máy đốt CTR và tái sinh năng lượng, là những công nghệ mới, thực hiện đúng định hướng là đa dạng hóa công nghệ xử lý CTR, tiết kiệm quỹ đất, chất thải đƣợc xem nhƣ một nguồn tài nguyên

Công nghệ hiện nay đƣợc áp dụng để xử lý CTR sinh hoạt tại thành phố chủ yếu là chôn lấp vệ sinh (85% khối lƣợng) và sản xuất compost (15% khối lƣợng)

Bảng 1.6 Các nhà máy xử lý CTR sinh hoạt Tp.HCM

STT Tên BCL Nhà đầu tƣ Diện tích (ha)

Thời gian bắt đầu hoạt động

Công suất tiếp nhận (tấn/ngày)

1 Đa Phước Công ty TNHH Xử lý CTR

2 BCL số 2 Công ty TNHH MTV Môi trường đô thị 19,7 2/2008 1.500-2.500

Nhà máy xử lý CTR sinh hoạt thành phân bón

Công ty cổ phần Vietstar

4 BCL số 3 Công ty TNHH MTV Môi trường đô thị 20 2012 2.000

Xử lý và tái chế CTR sinh hoạt (sản xuất compost và phân hữu cơ)

Công ty Cổ phần đầu tƣ phát triển Tâm Sinh Nghĩa

Xử lý và tái chế

CTR sinh hoạt (sản xuất compost và phân hữu cơ

Công ty Cổ phần đầu tƣ phát triển Tâm Sinh Nghĩa

Nguồn: Báo cáo cơ sở dữ liệu quản lý CTR – 2010, Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM

Sau nhiều năm vận hành hệ thống kỹ thuật quản lý CTR sinh hoạt/đô thị, từ cuối năm

2007 đến nay, thành phố đảm bảo tiếp nhận an toàn và xử lý toàn bộ khối lƣợng CTR phát sinh tại thành phố, tạo điều kiện để tìm kiếm và áp dụng các công nghệ mới (sản xuất compost hiếu khí/kị khí và sản xuất phân hữu cơ, đốt/hóa khí kết hợp phát điện, sản xuất vật liệu xây dựng, …) theo hướng tái chế, tái sử dụng và giảm khối lượng chất thải ra BCL nhằm sử dung đất một cách có hiệu quả Tuy nhiên, với khối lƣợng phát sinh CTR sinh hoạt ngày càng tăng, thành phố cần quy hoạch định hướng công nghệ nhằm tiết kiệm quỹ đất đồng thời xác định khu vực để xử lý CTR trong tương lai sao cho không chỉ phù hợp với chủ trương của

Thủ tướng Chính phủ mà còn đảm bảo trật tự xã hội và an ninh trong quản lý CTR

Hầu hết các dự án và nhà mát hiện hữu cũng như các dự án đã có chủ trương của thành phố đầu tƣ tại Khu liên hiệp xử lý CTR Tây Bắc – Củ Chi đều có thời gian hoạt động khoảng

50 năm Trong trường hợp thay đổi, điều chỉnh quy hoạch vị trí các khu liên hiệp xử lý CTR, thành phố cần xem xét đến các yếu tố ảnh hưởng liên quan đến các hoạt động đầu tư của các nhà máy hiện hữu để định hướng xử lý và có giải pháp phù hợp.

Tổng quan về khu xử lý CTR Đa Phước

Khu liên hợp xử lý CTR Đa Phước nằm phía Nam Thành phố thuộc ấp 1 và ấp 2 xã Đa Phước, huyện Bình Chánh có các mốc vị trí như sau: phía bắc giáp sông Rạch Chiếu; phía nam giáp rạch ngã Ba Đình; phía đông giáp sông rạch Bà Lào; phía tây giáp rạch Ngã Cạy Khu liên hợp này đƣợc xây dựng trên khu vực đất mềm ẩm ƣớt bán hoang hóa thuộc xã Đa Phước, huyện Bình Chánh, Tp.HCM

Khu Liên hợp Xử lý chất thải Đa Phước khởi công tháng 7/2005 Dự án này do công ty TNHH Xử lý chất thải Việt Nam (Vietnam Waste Solutions - VWS) chịu trách nhiệm về thiết kế, xây dựng và vận hành Khu Liên hợp Xử lý chất thải Đa Phước Đây là công ty được đầu tƣ 100% vốn từ Công ty California Waste Solution (CWS), có trụ sở tại California, Mỹ CWS đƣợc xếp hạng 31 trong số 100 công ty hàng đầu trong ngành xử lý chất thải của Mỹ do tạp chí Waste Age bình chọn Dự án dự kiến bao phủ trên diện tích 138 ha, chia làm bốn giai đoạn, hoạt động trong 24 năm Trong giai đoạn I của dự án, một BCL có diện tích khoảng 30,6 hécta và thể tích không gian khoảng 3 triệu m 3 Đây là BCL đƣợc xây dựng theo qui định và tiêu chuẩn cấp II của bang California, đƣợc đƣa vào vận hành tại Khu Liên Hợp từ năm

2007 BCL giai đoạn I đƣợc thiết kế với công suất 10.000 tấn rác thải/ngày Công trình chính thức hoạt động từ tháng 11/2007, hiện đang nhận xử lý 5.000 tấn /ngày cho Tp.HCM và 20 tấn/ngày cho Long An

Dự án cũng bao gồm việc xây dựng những cơ sở vật chất phụ khác nằm về phía Tây Bắc của Khu Dự Án, và ngăn cách bởi hệ thống kênh rạch ở phía Bắc và phía Tây Khu vực các cơ sở vật chất phụ này có diện tích khoảng 15 hécta Bao gồm: Cầu dẫn vào Khu Liên Hợp; Nhà bảo vệ; Trạm cân; Nhà máy Tái chế CTR (MRF); Trạm trung chuyển; Khu vực chế biến phân compost; Nhà ăn công nhân; Khu hành chánh văn phòng; Xưởng sửa chữa bảo trì thiết bị; Trạm xăng; Trạm điện Cao/Hạ thế; Hệ thống cung cấp nước và Phòng cháy chữa cháy ; Hồ chứa nước rỉ rác; Nhà máy xử lý nước rỉ rác – kết hợp nhiều quy trình xử lý; Nhà máy phát điện từ khí gas của BCL

Rác đƣợc tập kết đến trạm trung chuyển, sau khi qua cầu cân sẽ đƣợc đổ tại sàn kiểm tra phân loại rác Qua kiểm tra (chủ yếu bằng cảm quan), nếu phát hiện các loại rác không hoặc chƣa đƣợc phép chôn lấp sẽ đƣợc vận chuyển đến nơi xử lý khác theo quy định Các loại rác đƣợc phép chôn lấp sẽ đƣợc xe xúc xúc từ sàn phân loại đổ lên xe tải ben chuyên dùng, vận chuyển đến ô chôn rác

Các ô chôn rác đƣợc lót đáy bằng cát, sét, tấm nhựa HDPE và lắp đặt ống PE thu gom nước rác Tại mỗi ô chôn rác, rác được san phẳng thành từng lớp có chiều dày không vượt quá 60cm (để đạt đƣợc độ đầm nén tối đa) và đƣợc đầm nén kỹ bằng xe chuyên dùng Landfill Compactor 826G CAT (số lần đầm nén rác từ 6-8 lần qua 1 điểm) đảm bảo tỷ trọng tối thiểu sau đầm nén là 0,75 tấn/m 3 Sau mỗi ngày hoạt động tiếp nhận rác, chiều dày rác sau đầm nén đạt 2,2m sẽ đƣợc phủ một lớp đất trung gian dày 15cm (đã đƣợc đầm chặt) Dùng xe tải ben vận chuyển đất từ bãi dự trữ (cách 500m) đến ô chôn rác, dùng xe ủi san phẳng đất, lu lèn, tạo độ dốc thoát nước mưa Mỗi ô rác sẽ được đổ 9 lớp rác (mỗi lớp dày 2,2m) Trên lớp rác sau cùng sẽ đƣợc hoàn thiện theo thứ tự: lớp đất sét dày 30cm; tấm nhựa VLDPE dày 1,5mm; lớp cát tiêu dày 20cm; lớp đất trên cùng dày 80cm để trồng cây xanh Độ dốc từ chân đến đỉnh bãi

13 tăng dần từ 3-5% luôn đảm bảo được thoát nước tốt và không được trượt lở, sụt lún Trong quá trình chôn lấp rác sẽ tiến hành lát lớp đá lọc, đạt các ống đứng thu khí bãi rác Các ống dẫn thu gas theo hướng nằm ngang sẽ được nối vào các ống đứng này dẫn về nhà máy xử lý Ô tiếp nhận rác đƣợc phun xịt chế phẩm sinh học EM, EEM trong suốt thời gian tiếp nhận rác và phun bổ sung vào ban đêm

Hình 1.1 Vị trí khu xử lý CTR Đa Phước

Hình 1.2 Toàn cảnh khu xử lý CTR Đa Phước

Nhà máy tái chế CTR đƣợc xây dựng với diện tích 15,168 m 2 (96m x 158m) bao gồm dây chuyền phân loại và tách rời nguyên vật liệu phục vụ tái chế Nhà máy sẽ tiếp nhận khoảng 500 tấn rác thải được phân loại sơ bộ Với thiết kế tương tự như ở Hoa Kỳ, công trình này sẽ có một hệ thống gồm nhiều dây chuyền phân loại cho những dòng chất thải khác nhau và sản xuất những sản phẩm tái chế các loại Cùng với Trạm Trung chuyển, tại thời điểm hiện tại Tuy nhiên, với lý do rác thải chƣa đƣợc phân loại tại nguồn nhà máy này đã không đi vào hoạt động

Khu vực chế biến phân compost: VWS đã vận hành thử dây chuyền chế biến phân compost với công suất 100 tấn/ngày Quá trình ủ phân sử dụng túi kín và quy trình thổi khí giúp hạn chế tối thiểu mùi hôi phát sinh Theo kế hoạch, sau khi kiểm tra mọi công đoạn vận hành hoàn hảo, công tác này sẽ đƣợc nâng lên 1.000 tấn/ngày Tuy nhiên đến nay vẫn chƣa có hoạt động chế biến phân compost.

Hồ chứa nước rỉ rác: Nước rác ở các ô chôn tự chảy về hố tụ nước, được bơm chuyển tập trung về nhà máy xử lý nước rác Có hai hồ chứa nước rỉ rác với diện tích khoảng 2,4 hécta (110m x 225m), sẽ là nơi chứa nước rỉ rác trước khi xử lý và có tổng sức chứa là 26.000m 3

Hình 1.3 Hồ chứa nước rỉ rác trong khu xử lý CTR Đa Phước

Nhà máy xử lý nước rỉ rác: Giai đoạn 1 nhà máy xử lý nước rỉ rác sử dụng công nghệ lọc thẩm thấu ngƣợc kép có công suất xử lý 280 m 3 /ngày đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam Đây là lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng để xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam Giai đoạn 2 của nhà máy xử lý sử dụng công nghệ lọc bơm hóa chất với công suất hiện tại là 3,000 m 3 /ngày Giai đoạn 3 có công suất 1,000 m3/ngày sử dụng quy trình Màng Lọc Sinh Học Đây là lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng để xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam

Hệ thống xử lý nước là hệ thống xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là chủ yếu (USB), các giai đoạn tiền xử lý sử dụng phương pháp hoá lí Nước rác sau xử lý, qua kiểm tra đạt tiêu chuẩn xả thải (loại C) sẽ được xả vào rạch nước bao bọc xung quanh BCL

Nhà máy phát điện từ khí gas của BCL: Cơ sở vật chất hiện tại bao gồm hệ thống thu hồi và đốt khí Lƣợng khí BCL đang đƣợc thu gom và đốt bỏ do CTR chƣa đủ để phát sinh lƣợng khí cần thiết để phát điện Theo kế hoạch, các thiết bị phát điện sẽ đƣợc lắp đặt với công suất tối thiểu là 12 megawatt.

Bãi rác Đa Phước được quảng cáo là hoạt động theo công nghệ của Mỹ rất hiện đại, đặc biệt là trong khâu xử lý nền móng, chống thấm BCL và hạn chế đến mức thấp nhất mùi hôi Tuy nhiên, sau khi đƣa vào sử dụng, phía VWS cho rằng do Tp.HCM không tổ chức phân loại rác tại nguồn nên rác thải lẫn lộn mọi thứ, không thể tổ chức tái chế hay sản xuất phân compost nhƣ kế hoạch ban đầu

Năm 2007, UBND TP.HCM chấp thuận cho Công ty Môi trường Đô thị xây dựng BCL số 3 ở Khu xử lý chất thải Phước Hiệp, Củ Chi Đến tháng 9/2013, BCL số 3 đi vào hoạt động, tiếp nhận khoảng 2.000 tấn rác/ngày, để đến năm 2022 đóng bãi Tháng 6/2014, Ủy ban Nhân dân Tp.HCM ra văn bản số 475 chỉ đạo công ty Môi trường đô thị xây dựng kế hoạch đóng cửa BCL số 3 của BCL rác Phước Hiệp Ngày 17/10/2014, Ủy ban tiếp tục gửi văn bản

Quá trình hình thành khí gây mùi từ BCL

Thành phần các khí chủ yếu sinh ra từ BCL bao gồm: CH 4 , CO 2 , N 2 , O 2, Methyl Mecaptan và các hợp chất chứa S, NH 3 , H 2 , H 2 S và CO Khí CH 4 và CO 2 là các khí chính sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong rác Các khí chính gây mùi từ BCL gồm NH3 và các hợp chất chứa lưu huỳnh như H2S, Methyl Mercaptan

Quá trình hình thành các khí chủ yếu BCL xảy ra qua 5 giai đoạn là phân hủy hiếu khí, phân hủy kỵ khí, lên men acid, lên men methane và giai đoạn ổn định

- Giai đoạn 1, phân huỷ hiếu khí

Giai đoạn này có thể kéo dài từ một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân huỷ Trong giai đoạn này các thành phần hữu cơ bị phân huỷ dưới điều kiện hiếu khí bởi một lƣợng không khí bị giữ lại trong bãi rác trong quá trình chôn lấp Nguồn vi sinh vật chủ yếu thực hiện quá trình phân huỷ chất thải có trong đất mà chúng đƣợc sử dụng làm vật liệu bao phủ, có trong thành phần hữu cơ của rác ngay từ khi rác đƣợc thu gom

Quá trình chuyển hóa sinh học hiếu khí CTR có thể biểu diễn một cách tổng quát theo phương trình sau:

Các khí sinh ra trong quá trình này gồm chủ yếu là CO 2 và NH 3 Một phần NH 3 sinh ra từ quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ bị tiếp tục oxy hóa thành nitrat (quá trình nitrat hóa) Quá trình oxy hóa NH3 thành nitrat có thể tính theo phương trình sau:

- Giai đoạn 2, phân huỷ kỵ khí

Khi ôxy trong rác bị cạn kiệt thì sự phân huỷ chuyển sang dạng phân huỷ kỵ khí Phản ứng phân hủy kỵ khí CTR trong BCL diễn ra nhƣ sau:

Khi bãi rác bắt đầu chuyển sang phân huỷ kỵ khí thì nitrate và sulfate (những chất nhận điện tử trong các phản ứng chuyển hoá sinh học) thường bị khử thành khí nitrogen N2, H2S và

CH 3 SH Khi thế oxi hoá khử giảm, cộng đồng vi khuẩn thực hiện quá trình thuỷ phân và chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (lipid, polysacchrides, proteins, nucleic acids) do các enzyme trung gian thành các hợp chất đơn giản hơn thích hợp cho các vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất đơn giản này nhƣ nguồn năng lƣợng và carbon cho tế bào của chúng Trong giai đoạn này, pH của nước rỉ rác sẽ giảm xuống do sự hình thành các acid hữu cơ và ảnh hưởng của sự tăng nồng độ CO2 trong bãi rác

Mùi hôi phát sinh khi CTR được lưu giữ trong khoảng thời gian dài ở vị trí thu gom, trạm trung chuyển, và BCL Ở những vùng khí hậu nóng ẩm, tốc độ phát sinh mùi thường vi sinh vật Chất hữu cơ + H 2 O Chất hữu cơ đã bị + CH 4 + CO 2 + khí khác phân hủy sinhhọc

18 cao Sự hình thành mùi hôi là kết quả phân hủy kỵ khí các thành phần hữu cơ trong rác Trong điều kiện kỵ khí, sunphat SO4 2- có thể bị phân hủy thành sunphua S 2- , sau đó S 2- sẽ kết hợp với H + tạo thành hợp chất có mùi trứng thối là H 2 S Sự hình thành H 2 S là do kết quả của 2 chuỗi phản ứng hoá học

2CH 3 CHOHCOOH + SO 4 2-  2CH 3 COOH + S 2- + 2H 2 O + 2CO 2

Lactic Sunphat Axit Acetic ion Sunphua

Ion Sunphua (S 2- ) có thể cũng kết hợp với muối kim loại nhƣ sắt, tạo thành các Sunphua kim loại

Nước rác tại bãi rác có màu đen là do sự hình thành các muối Sunphua trong điều kiện kỵ khí Do đó, nếu không có sự hình thành các muối Sunphua thì việc hình thành mùi hôi tại BCL là một vấn đề ô nhiễm môi trường có tính chất nghiêm trọng Sự phân hủy sinh hóa các chất hữu cơ chứa gốc lưu huỳnh có thể tạo thành các chất nặng mùi như metyl mercaptan và aminobutyric axit:

CH 3 SCH 2 CH 2 CH(NH 2 )COOH + 2H  CH 3 SH + CH 3 CH 2 CH 2 (NH 2 )COOH

Methionin Metyl mercaptan Aminobutyric axit

Metyl mercaptan có thể bị thủy phân sinh hóa tạo thành metanol và hidro sunphua

- Giai đoạn 3, lên men acid

Trong giai đoạn này xảy ra sự biến đổi các hợp chất hình thành ở các bước trên thành các chất trung gian có khối lƣợng phân tử thấp nhƣ là acid axêtic CO2 là khí chủ yếu hình thành trong giai đoạn này, một lƣợng nhỏ H2, H2S cũng đƣợc hình thành Vi sinh vật hoạt động trong giai đoạn này chủ yếu là tuỳ tiện và hiếu khí pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống đến giá trị < 5 do sự có mặt của các acid hữu cơ và CO2 trong bãi rác BOD5, COD và độ dẫn điện tăng lên đáng kể trong suốt giai đoạn này do sự hoà tan các acid hữu cơ vào trong nước rò rỉ

Do pH của nước rò rỉ thấp nên một số thành phần vô cơ, chủ yếu là kim loại nặng sẽ được hoà tan trong giai đoạn 3 này

- Giai đoạn 4, lên men methane (CH4)

Các vi sinh vật hoạt động mạnh trong giai đoạn này là vi sinh vật kỵ khí, đƣợc gọi là vi khuẩn methane Trong giai đoạn này, sự hình thành methane và acid diễn ra đồng thời mặc dù sự hình thành acid giảm đáng kể Do các acid và hydrogen bị chuyển hoá thành CH4 và CO2 nên pH nước rò rỉ trong bãi rác sẽ tăng lên để đạt giá trị trung bình hoá từ 6,8 đến 8 Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng và độ dẫn điện của nước rò rỉ giảm xuống

Giai đoạn ổn định xảy ra sau khi các vật liệu hữu cơ dễ phân huỷ sinh học đƣợc chuyển hoá thành CH4 và CO2 trong giai đoạn 4 Khi lƣợng ẩm tiếp tục thấm vào phần chất thải mới thêm vào, quá trình chuyển hoá lại tiếp tục xảy ra.Tốc độ sinh khí sẽ giảm xuống đáng kể trong giai đoạn này vì hầu hết các chất dinh dưỡng sẵn có đã bị rửa trôi theo nước rò rỉ trong các giai đoạn trước đó và các chất còn lại hầu hết là các chất có khả năng phân hủy sinh học chậm Khí sinh ra chủ yếu trong giai đoạn này là CH4 và CO 2 Trên lớp bề mặt hố chôn lấp, một nhóm vi khuẩn hiếu khí sẽ bắt đầu có mặt và oxy hoá mêtan thành CO2 Trong suốt giai

19 đoạn ổn định, nước rò rỉ thường chứa acid humic và acid fulvic rất khó cho quá trình sinh học diễn ra tiếp nữa

Thời gian của từng giai đoạn trong quá trình sinh khí thay đổi tùy thuộc vào tỷ lệ thành phần của các chất hữu cơ, thành phần chất dinh dƣỡng, và độ ẩm của CTR, độ ẩm của khu vực chôn lấp và độ nén CTR trong BCL Nếu không đủ ẩm, tốc độ sinh khí BCL sẽ giảm Việc đầm nén (giảm độ rỗng) và che phủ tốt sẽ làm giảm khả năng thấm ƣớt chất thải trong BCL và dẫn đến giảm tốc độ chuyển hoá sinh hoá sinh học và sinh khí

BCL CTR là nguồn tạo khí sinh học bao gồm NH3, CO2, N2, CO, H2S, CH4…, mà trong đó CO2 chiếm khoảng 35-45%, metan chiếm khoảng 45-60% Ngoài ra, trong thành phần khí của BCL CTR còn chứa một số loại khí khác nhau hydrocacbon (CH2), bezen (C6H6)… trong điều kiện BCL hoạt động ổn định từ 1 – 2 năm Theo Tchobanoglous, thành phần khí từ BCL tính theo phần trăm về thể tích khô nhƣ trong bảng 1.8

Bảng 1.8 Thành phần chất khí từ BCL

Thành phần Tỷ lệ % (thể tích khô)

Mercaptan, hợp chất chứa lưu huỳnh 0– 1,0

Nguồn : Tchobanoglous và cộng sự, 1993

Phương pháp đánh giá mùi

Khái niệm về mùi

- Ngƣỡng nhận biết mùi và nồng độ mùi

Ngƣỡng nhận biết mùi là giới hạn thấp nhất của nồng độ chất có mùi trong không khí mà mũi người ta có thể nhận biết sự hiện diện của nó trong môi trường xung quanh

Nồng độ nhận biết của mùi có thể thay đổi từ 30-50% đối với những người quan sát khác nhau, do đó cần tiến hành đo mùi bởi một nhóm nhiều chuyên gia quan sát lặp đi lặp lại nhiều lần và lấy kết quả trung bình

Giá trị của nồng độ chất gây mùi mà tại đó có 50% của các chuyên gia có thể ngửi thấy mùi nhƣng 50% còn lại không thể nhận biết đƣợc gọi là ngƣỡng nhận biết (Perception Threshold - pt) mùi và bằng 1 đơn vị mùi (Odor unit - ou) Để xác định nồng mùi người ta tiến hành pha loãng mẫu cho tới khi đạt đến ngưỡng gây mùi Gọi nồng độ ngƣỡng nhận biết mùi là Cpt, nồng độ chất gây mùi là C thì nồng độ mùi Cou đƣợc xác định nhƣ sau: pt ou C

Việc đo nồng độ mùi được thực hiện bằng phương pháp khứu giác hoặc các thiết bị đo, đƣợc gọi là khứu giác kế (Olfactometry) Khứu giác kế là một thiết bị đo mùi nhằm cung cấp thường xuyên các thông tin cho xác minh việc tuân thủ các tiêu chuẩn và các quy định về môi trường

Hình 1.6 Đo mùi bằng phương pháp khứu giác

Cơ quan khứu giác của con người với sự trợ giúp của các thiết bị chuyên dùng thích hợp đƣợc hoạt động theo một quy trình nhất định là cơ sở để đánh giá mùi phát sinh ra từ một chất có mùi nào đó Thông thường việc đánh giá mùi được tiến hành bởi một nhóm chuyên gia gồm 2-15 người có kinh nghiệm trong lĩnh vực này khi cho họ tiếp xúc với chất có mùi ở nồng độ nhất định điều chỉnh đƣợc trong không khí

Có bốn đặc điểm của cảm nhận khứu giác đƣợc áp dụng để xác định mùi Đó là:

 Cường độ mùi: độ mạnh yếu của phản xạ khứu giác

 Độ lan tỏa của mùi: sự thay đổi cường độ mùi

 Chất lượng mùi: tương tự như cảm giác mùi, bản chất hóa học, đặc tính của chất có mùi, thể loại mùi

 Thái độ, ý kiến tiếp nhận: mức độ ƣa thích hoặc không ƣa thích, dễ chịu hoặc khó chịu đối với một mùi nào đó

Tổng hợp các đặc điểm trên, cảm nhận khứu giác có thể đƣợc đánh giá theo thang điểm mang tính chất chủ quan tương đối do một nhóm các chuyên gia ngửi mùi cho điểm Cường độ mùi (Odour Intensity) có thể đƣợc mô tả từ cảm nhận khứu giác bằng các từ ngữ chẳng hạn nhƣ "không thể nhận ra", "yếu", "mạnh Có nhiều loại thang điểm khác nhau về mức cường độ mùi và thường được xếp theo thang điểm 4 hay thang điểm 6 như trong bảng 1.11 và bảng 1.12

Bảng 1.11 Thang điểm 4 về đánh giá mức cường độ mùi Cảm nhận khứu giác (Odour Strength) Mức cường độ mùi

Hết sức mạnh (Extremely strong) 4

Nhận biết mờ nhạt (Weak) 1

Ngƣỡng nhận biết (Perception threshold ) ẵ

Không thể nhận biết (Not perceptible) 0

Bảng 1.12 Thang điểm 6 về đánh giá mức cường độ mùi

Cảm nhận khứu giác (Odour Strength) Mức cường độ mùi

Hết sức mạnh (Extremely strong) 6

Ngƣỡng nhận biết (Perception threshold ) ẵ

Không thể nhận biết (Not perceptible) 0

Mối quan hệ giữa cường độ mùi và nồng độ mùi

- Công thức của Weber-Fechner

Cường độ mùi hoặc mức cảm nhận khướu giác về mùi phụ thuộc vào nồng độ chất có mùi trong không khí và thường được biểu diễn bằng quy luật logarit do Weber-Fechner đề xuất: n C m

Trong đó I là cường độ mùi (Odour Intensity), m và n là các hệ số C ou là nồng độ mùi (odour concentration) đƣợc tính dựa trên ngƣỡng nhận biết theo công thức (1,1)

Giá trị của n phụ thuộc vào thang điểm đánh giá mức cường độ mùi Với thang điểm 4 và thang điểm 6, ở ngƣỡng nhận biết hay Cou = 1 đơn vị mựi thỡ I = ẵ nờn n = 0,5

Giá trị của m phụ thuộc vào chất gây mùi và thang điểm về cường độ mùi Ví dụ với

H2S thì theo Cơ quan An toàn và Sức khoẻ nghề nghiệp - Bộ Lao động Hoa Kỳ (the Occupational Safety and Health Administration, U.S Department of Labor - OSHA), ngƣỡng nhận biết của H 2 S là 0,13 ppm, nhận biết yếu ở 0,77 ppm, dễ nhận biết ở 4,6 ppm, mùi mạnh ở 27 ppm và không chịu nổi ở 80 ppm Bảng 1.13 là ngƣỡng mùi của H2S theo thang 4 điểm Dựa vào ngưỡng mùi này, m sẽ được xác định bằng phương pháp bình phương tối thiểu, với giá trị là 0,54 Từ việc xác định ngưỡng mùi, người ta xác định được hệ số m cho các chất khác như với NH3 và CH4S thì m có giá trị tương ứng là 1,12 và 0,47 trong thang 4 điểm

Với thang 6 điểm, giá trị của m cũng được xác định tương tự Trên hình 1.7 là minh họa đồ thị xác định mối quan hệ giữa nồng độ mùi và cấp cường độ mùi với Butanol và Hydrogen Sulphide

Theo Stevens thì đại lƣợng mang tính chất lý – sinh về cảm nhận khứu giác tuân theo quy luật hàm số mũ đối với nguồn kích thích – tức nồng độ chất có mùi và đƣợc thể hiện bằng biểu thức sau:

Trong đó I là cường độ mùi, a và b là các hệ số Cou là nồng độ mùi được tính dựa trên ngƣỡng nhận biết theo công thức (1,1)

Theo Laffort, I đƣợc tính nhƣ sau:

Theo Beidler, I đƣợc tính nhƣ sau: ou ou

Trong các công thức của Laffort và Beidler thì I là cường độ mùi, k1 và k 2 là các hệ số

Cou là nồng độ mùi đƣợc tính dựa trên ngƣỡng nhận biết

Như vậy theo các công thức từ (1.1) đến (1.5) thì cường độ mùi của một chất nào đó sẽ tương ứng với một trị số nhất định về nồng độ của nó trong không khí tính theo ppm, mg/m 3 hoặc ou

Hình 1.7 Quan hệ giữa nồng độ mùi và cấp cường độ mùi với Butanol và

Nguồn: Department of Environmental Protection - Western Australia (2002), Odour Methodology Guideline

Đo lường nồng độ mùi bằng phương pháp nhạy cảm khứu giác

Đo lường mùi với mục đích là nhận dạng các dạng mùi tồn tại trong môi trường, có ảnh hưởng trực tiếp tới con người Một phát thải mùi thường bao gồm một hỗn hợp phức tạp của nhiều hợp chất của mùi Phương pháp nhạy cảm mùi dùng để giám sát mùi hôi cả nguồn phát thải và trong không khí xung quanh Hai trường hợp khác nhau đòi hỏi cách tiếp cận khác nhau khi đo lường Nếu là nguồn phát thải thì việc sưu tập các mẫu mùi sẽ thực hiện dễ dàng hơn so với mùi trong không khí xung quanh Để đo mùi môi trường xung quanh thì độ nhạy của phương pháp phải lớn hơn so với lượng mùi phát sinh tại nguồn Đối với các hợp chất đã biết, xác định cường độ mùi bằng hóa chất có thể đáng tin cậy, trong khi, nếu hỗn hợp không rõ, phương pháp nhạy cảm khứu giác được sử dụng nhiều hơn [26] Để xác định nồng mùi người ta tiến hành pha loãng mẫu nhằm xác định ngưỡng gây mùi Phương pháp thường được sử dụng trong xác định nồng độ mùi là phương pháp

“triangular forced-choice – tam giác lựa chọn bắt buộc” [26] Trong phương pháp này, các nhạy cảm viên đƣợc cung cấp 3 túi, trong đó 1 túi có chƣa mẫu mùi, 2 túi còn lại chứa khí không mùi và họ đƣợc yêu cầu chọn túi có chứa mẫu mùi Mẫu mùi sau đó dần đƣợc pha

26 loãng theo nhiều hệ số cho đến khi các nhạy cảm viên không thể xác định đƣợc đâu là túi chứa mẫu

Các quy định đối với nhạy cảm viên khá chặt chẽ, bao gồm:

 Không bị cảm lạnh hay tình trạng sức khỏe của cơ thể không ảnh hưởng đến khứu giác;

 Không được nhai kẹo cao su, hút thuốc, hoặc ăn ít nhất trước 30 phút trước khi ngửi mùi;

 Không ăn thức ăn nhiều gia vị trước khi ngửi mùi;

 Không được mang mùi thơm, nước hoa, hoặc phải sau cạo râu 1 ngày của các hội thẩm mùi trước khi ngửi mùi;

 Phải mặc đồ có chất khử mùi, không có hương thơm trước 1 ngày của các hội thẩm viên;

 Tránh mỹ phẩm, nước hoa, xà phòng, v.v…trước 1 ngày của các hội thẩm viên;

 Tay phải sạch sẽ và không có mùi trước 1 ngày;

 Trong quá trình đó, các thành viên không trao đổi với nhau về kết quả lựa chọn của mình;

 Phải có mặt tại phòng thí nghiệm trước khi bắt đầu 15 phút để thích ứng với môi trường trong phòng phân tích;

 Khi sử dụng phương pháp lực chọn bắt buộc, việc thông báo đến các nhạy cảm viên về lựa chọn đúng đắn sẽ là động lực cho họ;

 Lựa chọn của các nhạy cảm viên thông qua một công tắc mà chúng có thể đƣa tín hiệu điện đến người điều khiển Ứng với một nhạy cảm viên thứ i, gọi P0i và P +i là phần trăm thể tích mẫu khí gây mùi tương ứng với ngưỡng không phát hiện mùi và phát hiện mùi, khi đó mức pha loãng tương ứng với ngƣỡng mùi đƣợc xác định nhƣ sau: i i i P P

Trong công thức trên thì Pi là mức pha loãng tương ứng với ngưỡng mùi của nhạy cảm viên thứ i

Với nhóm phân tích gồm n nhạy cảm viên thì mức pha loãng ứng với ngƣỡng mùi đƣợc tính trung bình nhƣ sau

Do P là phần trăm khí gây mùi trong mẫu pha loãng, nên theo định nghĩa về nồng độ mùi thì đơn vị mùi trong mẫu phân tích sẽ đƣợc xác định nhƣ sau:

Đo lường nồng độ mùi bằng mũi điện tử

Mũi điện tử (E-nose) là phát triển mới của ngành khoa học có tên là mô phỏng sinh học (biomimetics) Đó là ngành khoa học bắt chước các bộ phận nhảy cảm ở sinh vật để làm ra các máy móc phục vụ con người

Hình 1.8 Mũi điện tử trong quan trắc môi trường

E-nose là một công cụ bao gồm một mảng thiết bị cảm biến điện hóa nhằm phát hiện đặc tính của các hóa chất dễ bay hơi và đƣa ra các cảm nhận về mùi Mũi điện tử có chứa một loạt các cảm biến phản ứng rộng với các hợp chất hóa học (Strassburger, 1996) Các cảm biến đƣợc dựa trên các vật liệu tổng hợp có khả năng thay đổi điện trở tiếp xúc (Feast, 2000) Các phản ứng đo sau đó được chuyển bằng tín hiệu đến bộ xử lý Quá trình tương tác của mặt cảm ứng với các hợp chất trong pha khí đƣợc xử lý nhằm phát hiện ra các loại khí trong hỗn hợp mùi và cảm nhận về mùi Quá trình xử lý đƣợc dựa trên một bộ tập mẫu theo thành phần của nhiều khí gây mùi Các mũi điện tử có thể đo lường một nhóm phức tạp của các chất và cho kết quả rất nhanh trong khoảng thời gian từ 10-120 giây Ngoài ra nó còn cho phép đo đạc các hóa chất độc hại, cho kết quả quan trắc liên tục và đảm bảo tính khách quan.

Các yếu tố ảnh hưởng trong việc xác định ngưỡng mùi và cường độ mùi

Mùi gắn liền với tính chất dễ bay hơi, luôn luôn có những phân tử khuếch tán vào khí quyển và thâm nhập vào cơ quan khướu giác Việc đánh giá mùi bằng phương pháp khứu giác mang tính chất chủ quan Bất cứ cái gì mà có khả năng ảnh hưởng lên cơ quan khướu giác này đều cho những kết quả không chính xác về mùi, cụ thể là ngưỡng nhận biết và cường độ mùi Ngoài ra, nếu loại bỏ yếu tố về tâm lý, cá nhân… thì 2 yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến việc xác định mùi đó là thời gian tiếp xúc và nhiệt độ, độ ẩm của không khí xung quanh

Thời gian tiếp xúc làm thay đổi cảm giác mùi Có thể ban đầu ta cảm nhận đƣợc mùi nào đó nhƣng sau một thời gian ta không còn cảm nhận đƣợc mùi đo nữa Vì khi đó cảm nhận khứu giác của ta đã không nhạy với mùi đo, nói cách khác là ta đã quen với mùi đó và không còn nhận ra nữa

Nhiệt độ và độ ẩm của không khí xung quanh cũng gây ảnh hưởng đáng kể đến sự cảm nhận mùi của khứu giác Khi nhiệt độ và độ ẩm của không khí xung quanh thay đổi, mũi người giống như máy điều hòa không khí có khả năng điều tiết nhiệt độ và độ ẩm và làm cho nhiệt độ và độ ẩm ở bộ phận tiếp nhận mùi gần nhƣ không đổi Để đạt đƣợc mục đích đó cơ thể phải điều tiết sự lưu thông máu nhằm tăng hoặc giảm lượng nước cung cấp cho vùng biểu mô tiếp nhận mùi của khứu giác Kết quả cuối cùng là làm tăng hoặc giảm cường độ mùi trong luồng khí đi qua mũi Khi độ ẩm tăng thì cảm giác mùi giảm và khi nhiệt độ tăng thì cảm giác mùi cũng tăng.

Một số tiêu chuẩn quốc tế áp dụng cho chất khí gây mùi hôi

Trong giai đoạn của những năm 40, phương pháp xác định mùi cơ bản được sử dụng trong thực tiễn là phương pháp xác định định tính trong các chai mùi Mẫu mùi được thu vào trong các chai tiêu chuẩn với dung tích khác nhau và sử dụng ống nối không mùi để dẫn mẫu

28 mùi ra các phễu ngửi Phương pháp định tính này chỉ cho phép phát hiện sự xuất hiện của mùi và các đặc trưng mùi Tính chất tiêu chuẩn của phương pháp này hầu như không được đặt ra, ngoại trừ việc xây dựng, bổ sung và tích lũy về các đặc trƣng mùi trong thực tiễn Sau này, các đặc trƣng mùi đã đƣợc tổng hợp và ban hành thành các bộ tiêu chuẩn về mùi Các phân tích định lượng về mùi trong giai đoạn này vẫn phải sử dụng các phương pháp phân tích hóa học và hóa lý nhằm cho phép xác định thành phần và nồng độ khí mùi đƣợc biểu diễn trong các đơn vị nhƣ mg/m 3 hoặc ppm

Trong giai đoạn của những năm 50 và 60 phương pháp xác định các tính chất mùi đã có sự phát triển cơ bản dẫu cho mức độ tự động hóa còn khá thấp Song, các vấn đề cơ sở lý thuyết về phương pháp xác định mùi bằng nhạy cảm khứu giác và sự vận dụng phương pháp này trong thực tiễn sản xuất, thanh tra, kiểm soát và giám sát chất lượng môi trường đã được nghiên cứu giải quyết ở Hoa kỳ và một số nước Tây âu Vấn đề tiêu chuẩn hóa cho phương pháp đã đƣợc đặt ra, xây dựng và ban hành thành các tiêu chuẩn quốc gia, mà tiêu biểu nhất là tiêu chuẩn quốc gia Hoa kỳ được đăng ký dưới các mã số ban hành : ASTM D – 1357 Tiêu chuẩn này cho phép xác định các ngƣỡng mùi phát hiện và xác định nồng độ của mùi biểu diễn thông qua các đơn vị mùi (OU) Lần đầu tiên đã xảy ra sự chuyển đổi các đơn vị nồng độ hoá lý thành các đơn vị mùi đặc trƣng riêng cho tính chất mùi và điều này đã góp phần thúc đẩy nhanh chóng sự hoàn thiện của phương pháp nhạy cảm khứu giác như phương pháp tiêu chuẩn cơ bản áp dụng cho lĩnh vực mùi vị Tuy nhiên, các tiêu chuẩn hóa trong phương pháp này mới chỉ bao gồm các nội dung nhƣ : lấy mẫu mùi, đào tạo các hội thẩm mùi (các kiểm tra viên nhạy cảm – panelists) và các trình tự xác định mùi

Trong giai đoạn sau năm 80 nhờ sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử và công nghệ thông tin, các cơ sở lý thuyết của phương pháp nhạy cảm khứu giác đã tiếp tục được nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện Trong đó, các nghiên cứu về phương pháp nhạy cảm khứu giác đƣợc tiến hành và áp dụng trong thực tiễn không chỉ ở Hoa Kỳ, Tây Âu, mà còn ở hàng loạt các nước châu Âu khác và ở Úc Kết quả là xuất hiện các thiết bị đo tính chất mùi tự động đảm bảo độ chính xác cao, thời gian xác định rút ngắn hơn và đƣợc lập trình các chương trình phần mềm vi tính cho phép xử lý kết quả xác định tự động (được gọi là khứu giác kế Olfactometers hoặc Scentometers) Các kiểm soát và thanh tra về mùi đã chính thức được pháp luật hóa ở quy mô các quốc gia phát triển và được hướng dẫn khá cụ thể, chi tiết tại cấp địa phương phục vụ cho công tác bảo vệ môi trường Các tiêu chuẩn hóa đã được mở rộng và hoàn thiện đầy đủ từ đào tạo hội thẩm mùi, tiêu chuẩn thiết bị đo mùi đến các tiêu chuẩn về phòng thí nghiệm mùi, quy trình xác định mùi và quy trình xử lý kết quả xác định mùi Hiện nay, phương pháp nhạy cảm khứu giác xác định tính chất mùi đã trở nên là phương pháp khá phổ biến và có đóng góp quan trọng trong thực tiễn quản lý và bảo vệ môi trường

Dựa trên thành tựu về thiết bị đo mùi, các nước châu Âu, Úc và Hoa Kỳ bắt đầu xây dựng quy định và tiêu chuẩn mùi hôi và chuẩn hóa các phương pháp đo lường mùi Một số ví dụ về các tiêu chuẩn này bao gồm: Mỹ - ASTM D-1391 (1978) và ASTM E679-91 (1991), Đức - VDI 3881 (1980), Pháp - AFNOR - X-43-101 (1986), Hà Lan - NVN2820 ( 1996) Trong đó các tiêu chuẩn này đều mô tả một phương pháp để xác định ngưỡng mùi và tiêu chuẩn về mùi của một số chất Các tiêu chuẩn này đƣợc áp dụng đối với không khí trong nhà, không khí ngoài trời và với các nguồn thải

Sau năm 90, các tiêu chuẩn quốc gia cũ đã chính thức được loại bỏ ở nhiều nước và được thay thế bằng các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế hiện đại hơn Năm 1990, Ủy ban châu Âu về tiêu chuẩn (CEN) đã thành lập một ủy ban kỹ thuật (CEN TC264) để xây dựng một tiêu chuẩn về mùi với tên EN 13.725 về "Xác định chất lƣợng không khí qua nồng độ mùi bởi các khứu

29 giác kế " Tiêu chuẩn này, mà sẽ thống nhất các tiêu chuẩn về mùi của 18 quốc gia (Áo, Bỉ, Đan Mạch, Phần Lan, Pháp, Hy Lạp, Đức, Iceland, Ireland, Ý, Luxembourg, Hà Lan, Na Uy,

Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thụy Sĩ và Vương quốc Anh) và được đưa vào sử dụng năm 2001 Tiêu chuẩn này quy định giới hạn mùi của khí thải, không khí xung quanh, không khí trong nhà và các đo lường cụ thể đối với các chất ô nhiễm không khí (ví dụ như các loại hạt, các loại bụi, mùi hôi, các vi sinh vật) và các phương pháp để xác định hiệu quả hệ thống làm sạch khí Sau đó Úc và New Zealand đã kết hợp để viết một tiêu chuẩn mới, về cơ bản giống với tiêu chuẩn Châu Âu.

Tình hình nghiên cứu về lan truyền mùi

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Mô hình thống kê thực nghiệm: Dựa trên phương trình cơ bản về lan truyền chất ô nhiễm, cơ sở lý thuyết khuếch tán rối của Taylor G.I (1915) và các giả thiết về quy luật phân bố nồng độ chất ô nhiễm, các công thức tính xác định nồng độ chất ô nhiễm đƣợc đề xuất cho các nguồn điểm cao nhƣ Bonsanquet và pearson (1936); Sutton(1947); Pasquil-Gifford (1962- 1971); Seilfeld (1975) Cùng với các công thức này là các hệ số khuếch tán rối theo chiều thẳng đứng và nằm ngang, chúng phụ thuộc vào điều kiện ổn định của khí quyển

Mô hình thống kê thủy động dựa trên lý thuyết nửa thứ nguyên (mô hình K): Nguyên lý của mô hình dạng này là áp dụng lý thuyết thứ nguyên cho phương trình lan truyền khuếch tán rối có tính đến các biến đổi hóa học (sự liên kết của chất ô nhiễm với các phần tử của môi trường không khí; sự biến đổi chất ô nhiễm do các phản ứng hóa học trên đường lan truyền; sự gội sạch chất ô nhiễm bởi sương mù, mưa), Beliand M.E (1963) đã xây dựng các công thức tính toán lan truyền ô nhiễm đối với khí và bụi cho các nguồn điểm cao

Hiện nay các mô hình thống kê thực nghiệm và thống kê thủy động dựa trên lý thuyết nửa thứ nguyên vẫn tiếp tục đƣợc hoàn thiện và có nhiều ứng dụng trong mô phỏng lan truyền ô nhiễm không khí trong đó có ô nhiễm mùi Một số kết quả nghiên cứu nhƣ sau:

 Úbeda Y, Ferrer M, Sanchis, E., Calvet, S., Nicolas, J và López, P A (2012) Hội nghị

Mô hình hóa Môi trường và các phần mềm mô hình hóa (2012) Đánh giá tác động ô nhiễm mùi từ BCL và khu xử lý chất thải thông qua mô hình khuếch tán Gauss Kết quả mô phỏng cho thấy mô hình Gauss biểu diễn khá tốt nồng độ mùi ở độ cao 10m

 J Nicolas, F Craffe, A.C Romain (2006) Đánh giá tỷ lệ ô nhiễm mùi từ BCL bằng việc sử dụng mô hình bi-Gaussian Trong bước đầu tiên, người thực hiện sẽ khảo sát hiện trường khoanh định các khu vực có ảnh hưởng của mùi và sau đó sử dụng mô hình để mô phỏng khả năng xuất hiện các cấp mùi Trong bước 2, nhóm tác giả điều chỉnh các hệ số phát tán và hệ số phát thải để giảm sai số trong mô phỏng Kết quả nghiên cứu cho thấy qua các bước hiệu chỉnh sai số mô phỏng đã giảm đáng kể

 Laura Capelli, Licinia Dentoni, Selena Sironi, Jean-Michel Guillot Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm nhằm chuẩn hóa mô hình lan truyền mùi

 Guo, H., Jacobson, L D., Schmidt, D R., Nicolai, R E., Zhu, J., và K A.Janni (2005) Phát triển của mô hình OFFSET để xác định khoảng cách khuếch tán mùi hôi từ các khu vực chăn nuôi

Mô hình số trị: Giải hệ phương trình cho lớp biên khí quyển gắn kết với phương trình lan truyền chất ô nhiễm Trong phương trình lan truyền chất ô nhiễm có tính đến sự bổ xung và suy giảm nồng độ các chất ô nhiễm từ các nguồn thải và các phản ứng hóa học có tính đến hiệu ứng quang năng Đây là phương pháp được quan tâm nhất, nó thể hiện sự lan truyền ô nhiễm theo động thái của khí quyển Hơn nữa nó thể hiện một cách toàn diện ảnh hưởng của các trạng thái mặt đệm đến lan truyền ô nhiễm Các kết quả nghiên cứu trên thế giới về lan truyền ô nhiễm trong khí quyển đƣợc thể hiện qua việc xây dựng hàng loạt các mô hình số trị nhƣ: mô hình AirQUIS của NILU (The Norwegian Institute for Air Research), CMAQ (Community Multiscale Air Quality) do cục Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA) kết hợp với Cục bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) xây dựng ENVI-met của IAUC (International Association for Urban Climate); mô hình TAPOM (The Transport and Air Pollution Model) của EPFL (Swiss Federal Ụnstitute of Technology in Lausanne) và nhiều mô hình khác

Dựa trên các dạng mô hình này đã có nhiều kết quả nghiên cứu ứng dụng nhằm mô phỏng lan truyền mùi cho các khu vực xử lý chất thải, các hoạt động sản xuất có phát sinh mùi trong công nghiệp và chăn nuôi Tuy nhiên việc ứng dụng các mô hình số trị ít đƣợc sử dụng ở các nước đang phát triển và chậm phát triển, với lý do để chạy các mô hình này cần chạy các mô hình thời tiết đi kèm Để đảm bảo chất lƣợng của kết quả mô phỏng, các mô hình thời tiết thường được lựa chọn là các mô hình quy mô vừa như MM5, WRF Với các mô hình thời tiết này, độ phân giải cao nhất theo phương ngang cũng chỉ đạt 1 km x 1km.

Tình hình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, những nghiên cứu về lan truyền ô nhiễm mới đƣợc chú ý đến nhiều trong thập niên gần đây, nhưng đã có tương đối nhiều công trình nghiên cứu Một số vấn đề nghiên cứu chính có liên quan tới các nội dung nghiên cứu mà đề tài đặt ra là:

 Xác định các tham số trong công thức về biến đổi tốc độ gió trong lớp sát đất ; Xác định các đặc trƣng lớp không khí sát đất; Xây dựng cơ sở dữ liệu khí tƣợng, khí hậu phục vụ nghiên cứu lan truyền ô nhiễm (Lê Đình Quang, Vương Quốc Cường, Đinh Thị Quỳnh Nhƣ, Nguyễn Lê Tâm)

 Tính toán và dự báo lan truyền ô nhiễm:

- Tính toán và đánh giá ô nhiễm môi trường khu vực lân cận các nhà máy như ximăng Hoàng Thạch, ximăng Hòn Khói nhiệt điện Ninh Bình, (Phạm Ngọc Đăng, Trần Đông Phong, Phạm Ngọc Hồ, Hoàng Xuân Cơ)

- Đánh giá tác động môi trường của các dự án: nhà máy điện diezen Normura-Hải Phòng, ximăng Luxsvavi-Thừa Thiên Huế (Phạm Ngọc Đăng)

- Nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát môi trường không khí cho các thành phố lớn của nước ta (Phạm Ngọc Đăng)

- Nghiên cứu ứng dụng các mô hình số trị trong dự báo chất lƣợng không khí cho một vùng lớn (Trần Thục, Dương Hồng Sơn )

- Nghiên cứu xây dựng phần mềm CAP phục vụ quản lý môi trường không khí

- Ứng dụng hàm Bessel để tính các chất gây ô nhiễm không khí với sự phân tầng của khí quyển (Trần Anh Dũng, Chu Thị Hằng, Bùi Tá Long)

- Phương pháp cải tiến mô hình hộp để đánh giá quá trình lan truyền chất ô nhiễm

SO2, NOx theo thời gian trên địa bàn thành phố Hà Nội (Phạm Ngọc Hồ, Dương Ngọc Bách, Phạm Thị Việt Anh)

- Ứng dụng mô hình hộp để đánh giá sự biến đổi nồng độ SO2, NO2, và bụi PM10 theo thời gian trên địa bàn Quận Thanh Xuân Hà Nội (Phạm Ngọc Hồ, Dương Ngọc Bách, Phạm Thị Việt Anh)

- Nghiên cứu sử dụng mô hình ISC3 trong đánh giá ô nhiễm môi trường không khí ở Hà Nội do các nguồn thải công nghiệp (Phạm Thị Việt Anh, Hoàng Xuân Cơ, Phạm Thị Thu Hà, Cấn Anh Tuấn )

- Thử nghiệm mô hình lớp biên khí quyển và mô hình quang hóa trong dự báo ô nhiễm do giao thông vận tải trên khu vực Tp.HCM (Lương Văn Việt)

Trong nghiên cứu “Thử nghiệm mô hình lớp biên khí quyển và mô hình quang hóa trong dự báo ô nhiễm do giao thông vận tải trên khu vực Tp.HCM” đã sử dụng kết hợp các mô hình khí tƣợng (MM5, FVM) với mô hình quang hóa về lan truyền ô nhiễm (TAPOM) nhằm mô phỏng lan truyền ô nhiễm Việc xác định tổng lƣợng phát thải năm do giao thông đường bộ được thực hiện bằng chương trình COPERT III, trên cơ sở đó phát thải cho từng ô lưới trong một đơn vị thời gian được xác định dựa trên cơ sở số liệu điều tra giao thông Kết quả nghiên cứu cho thấy độ chính của kết quả mô phỏng là chƣa cao với lý do về độ phân giải ngang của mô hình còn thấp

Ngoài những thống kê nêu trên còn khá nhiều các nghiên cứu khác có liên quan đến vấn đề về ô nhiễm không khí Tại Tp.HCM, trong dự án "Hệ thống giám sát và quản lý chất lƣợng không khí cho Tp.HCM" giữa Sở Môi trường và Tài nguyên Tp.HCM với Viện Nghiên cứu Không khí Na Uy - LINU (Norwegian Institute for Air Research), năm 2003-2005, mô hình AirQUIS (Air Quality Information System) đã đƣợc đƣa vào sử dụng AirQUIS đƣợc xây dựng bởi NILU, là chương trình tổng thể quản lý số liệu quan trắc, thống kê, mô hình số trị tính toán và dự báo chất lƣợng không khí Tuy nhiên đa số các kết quả nghiên cứu cho Tp.HCM chủ yếu theo hướng mô hình thống kê thực nghiệm và thống kê thủy động dựa trên lý thuyết nửa thứ nguyên

Theo hướng về xác định tải lượng và mô phỏng mùi thì không có nhiều kết quả trong lĩnh vực này Các kết quả nghiên cứu theo hướng này cũng mới chỉ dừng lại bởi việc mô phỏng nồng độ các chất gây mùi mà chưa xác định cường độ mùi

Trong bài báo “Nghiên cứu xây dựng hệ số phát thải các khí ô nhiễm từ BCL CTR sinh hoạt, 2015”, Mai Thị Thu Thảo và các cộng sự đã xây dựng các công thức thực nghiệm nhằm xác định hệ số phát thải cho các khí CH4, H2S, NH3, Methyl Mercaptan cho các BCL Đa Phước, Phước Hiệp, Gò Cát và Đông Thạnh của Tp.HCM dựa trên các số liệu đo đạc Từ kết quả này và việc áp dụng mô hình Hanna, kết quả nghiên cứu đã áp xác định đƣợc khoảng cách cách ly hợp vệ sinh cho các BCL

Trong bài báo “Nghiên cứu ứng dụng mô hình Meti-lis dự báo mức ô nhiễm khí H2S từ sông Tô Lịch, 2012”, Nguyễn Hữu Huấn và các cộng sự đã phân tích các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành sunfua trong nước thải trên sông Tô Lịch, xác định tải lượng của sulfua dựa trên kết quả đo đạc và ứng dụng mô hình Meti-lis để mô phỏng lan truyền H2S từ

32 nước sông Tô Lịch vào môi trường không khí Trong báo cáo này đã trình bày sự cải tiến thiết bị lấy mẫu quan trắc phát thải khí H2S từ mặt nước phù hợp với điều kiện Việt Nam, qua đó hoàn thiện khả năng áp dụng phương pháp lấy mẫu quan trắc phát thải khí H2S từ mặt nước, đồng thời mở ra cơ hội áp dụng cho việc quan trắc phát thải của các chất khí khác từ môi trường đất và đất ngập nước Việc đánh giá kết quả mô phỏng cho thấy mô hình METI-LIS có khả năng mô phỏng ô nhiễm đối với nguồn phát thải dạng đường có đặc trưng là nguồn lạnh, với độ cao phát thải thấp

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Nội dung nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thống kê được sử dụng để:

- Xử lý các số liệu khí tƣợng phục vụ các thống kê về đặc điểm khí hậu có liên quan đến ô nhiễm trên khu vực nghiên cứu

- Xử lý thống kê các phiếu khảo sát

- Phân tích đánh giá kết quả mô phỏng từ mô hình

- Xây dựng hàm thực nghiệm về mối quan hệ giữa cường độ mùi tổng hợp theo cường độ mùi của các khí thành phần

Ngoài phần mềm Exel và R đƣợc sử dụng trong phân tích thống kê, trong nghiên cứu này còn xây dựng các chương trình con bằng ngôn ngữ Fortran để thực hiện nhanh các nội dung có khối lƣợng số liệu lớn

Phương pháp viễn thám được sử dụng trong phân loại ảnh nhằm cung cấp cơ sở dữ liệu cho mô hình lan truyền ô nhiễm Các nội dung đƣợc thực hiện trong phân tích ảnh bao gồm:

- Nắn chỉnh ảnh, ghép ảnh

- Lấy mẫu phục vụ phương pháp phân loại ảnh có giám định

- Phân loại ảnh và đánh giá kết quả phân loại

- Định dạng kết quả phân loại cho phần mềm mô phỏng lan truyền ô nhiễm

Phần mềm phân tích ảnh đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là ENVI 5.2 ENVI (ENviroment for Visualizing Images) là một phần mềm xử lý dữ liệu viễn thám của hãng EXELIS Visual Information Solutions (Mỹ) Các công cụ của phần mềm này có khả năng hiển thị và phân tích ảnh số với giao diện thân thiện, đáp ứng các thao tác thuật toán về xử lý ảnh vệ tinh và ảnh máy bay

Những tính năng nổi trội của bộ phần mềm ENVI bao gồm:

 Xử lý số lƣợng và dung lƣợng ảnh lớn;

 Đọc, hiển thị và phân tích nhiều định dạng (format) ảnh vệ tinh, ảnh thông dụng, dữ liệu raster và DEM;

 Khai thác thông tin từ nhiều loại ảnh vệ tinh và ảnh hàng không khác nhau (VNREDSat-1, SPOT, Landsat, ASTER, QuickBird, GeoEye,Radar, Vexcel…);

 Trộn các dạng ảnh (ảnh quang học, ảnh radar…) nhằm hiểu rõ đặc điểm của vùng nghiên cứu;

 Bộ công cụ xử lý ảnh đa dạng dựa trên các phương pháp khoa học đã được kiểm chứng nhƣ công cụ xử lý hình học, công cụ phân tích phổ, công cụ phân tích dữ liệu và các công cụ nâng cao;

 Khả năng làm việc với dữ liệu vector (các định dạng shapefile, MIF, DXF và GPS) và kết nối trực tiếp với phần mềm ArcGIS cho phép dễ dàng tích hợp kết quả phân tích ảnh vào cơ sở dữ liệu và quy trình ứng dụng bản đồ GIS;

 Với ngôn ngữ lập trình IDL, ENVI có khả năng tùy biến và mở rộng theo yêu cầu quy trình xử lý phân tích ảnh của khách hàng

Việc nắn chỉnh ảnh đƣợc dựa trên các lớp sông ngòi, giao thông trên nền GIS của Tp.HCM Ảnh đƣợc nắn chỉnh về hệ VN 2000 Các lớp giải đoán bao gồm: cây xanh, mặt nước, đất xây dựng, bãi rác, hồ chứa nước rỉ rác và các đối tượng còn lại Sau khi giải đoán dữ liệu đƣợc định dạng ở cả hai dạng raster và vector Các dữ liệu dạng Raster đƣợc đƣa về độ phân giải phù hợp với độ phân giải trong mô hình mô phỏng lan truyền ô nhiễm và sử dụng trong mô phỏng lan truyền ô nhiễm Dữ liệu ở dạng vector đƣợc sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng của BCL đến khu dân cư

GIS đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này nhằm tạo cơ sở dữ liệu cho mô hình mô phỏng mùi từ các dữ liệu nền GIS và dữ liệu giải đoán từ ảnh viễn thám Ngoài ra GIS còn đƣợc sử dụng để xây dựng các bản đồ về phân bố ô nhiễm, thống kê và đánh giá ảnh hưởng của ô nhiễm mùi đến khu dân cƣ Phần mềm GIS đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là ArcGIS 10.4 cho máy bàn ArcGIS là phần mềm hệ thống thông tin địa lý của hãng ESRI, cho phép biểu diễn, quản lý, xây dựng và phân tích dữ liệu địa lý và có nhiều chức năng khác nên đƣợc sử dụng khá rộng rãi Trong ArcGIS, để xây dựng các ứng dụng thông thường, ngôn ngữ lập trình Avenue thường được sử dụng vì đây là ngôn ngữ khá đơn giản và hiệu quả Avenue là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng và cho phép liên kết với ngôn ngữ lập trình khác thông qua việc gọi các file *.DLL hoặc *.exe

2.2.3 Phương pháp xác định cường độ mùi

Cấp mùi được xác định dựa trên kết quả khảo sát nồng độ các chất gây mùi và cường độ mùi tại điểm khảo sát Gọi Ii là cường độ mùi do khí thứ i (i =1,2,3 tương ứng với các khí

NH3, H2S, CH3SH) gây ra khi đó nó đƣợc tính theo công thức của Weber-Fechner nhƣ sau: i pt , i i i i n

Trong đó: mi, ni là các hệ số phụ thuộc vào khí thứ i và số cấp chia cường độ mùi; Cj là nồng độ khí gây mùi và Ci,pt là nồng độ tại ngƣỡng nhận biết của chất thứ i Do C i,pt là hằng số nên phương trình (2.1) có thể viết ở dạng sau: i i i i m log(C ) n

Cường độ mùi hỗn hợp I của nhiều khí được tính như sau:

Trong đó i là trọng lượng của chất thứ i tham gia vào cường độ mùi tổng hợp, k là số lƣợng các khí đƣa vào phân tích, C i là nồng độ của khí gây mùi i Do tính chất về tổ hợp mùi, các i có thể âm hoặc dương và i có thể khác 1

Kết hợp phương trình (2.2) và (2.3) ta có cường độ mùi hỗn hợp được xác định theo công thức tổng quát sau:

. Đặt log(Ci) = C’i, phương trình trên trở về dạng hồi quy tuyến tính bội nhƣ sau:

Trong phương trình trên, các hệ số a 0 và a i được xác định dựa trên chuỗi I và C i từ quan trắc bằng phương pháp hồi quy tuyến tính từng bước

2.2.4 Phương pháp xác định tải lượng các chất ô nhiễm mùi Để tiến hành mô phỏng cường độ mùi, theo cách tiếp cận nguồn thải thì có hai phương pháp là:

1) Mô phỏng nồng các chất gây mùi rồi chuyển đổi sang cường độ mùi hoặc

2) Mô phỏng trực tiếp cường độ mùi nhờ các thiết bị xác định tải lượng mùi

Do không có thiết bị xác định tải lượng mùi, trong nghiên cứu này sử dụng phương pháp thứ nhất Để tiến hành mô phỏng nồng độ mùi theo phương pháp này cần xác định tải lượng của các chất ô nhiễm gây mùi Các chất này đƣợc xác định bao gồm NH 3 , H 2 S và Mercaptan Việc xác định tải lƣợng các khí gây mùi đƣợc dựa vào thành phần N, S có trong rác thải có khả phân hủy và tốc độ phân hủy của rác

2.2.4.1 Xác định thành phần N và S có trong rác

Thành phần N và S trong rác thải đƣợc xác định cho các chất hữu cơ dễ phân hủy và phân hủy chậm

Gọi P 1 x,i là phần trăm về khối lƣợng của chất X ( N, S) có trong thành phần rác thải thứ i Gọi P 2 i là phần trăm về khối lƣợng khô của thành phần rác thải thứ i trong khối rác Khi đó phần trăm khối lƣợng các nguyên tố hoá học trong CTR khô

Trong đó PX là phần trăm của khối lƣợng chất X có trong thành phần rác thải, i là chỉ số của thành phần rác thải, n là số thành phần rác thải.

2.2.4.2 Xác định tải lượng của NH 3

Tải lƣợng các khí gây mùi đƣợc tính dựa trên thành phần rác thải, khối lƣợng rác mang đến BCL theo thời gian và tốc độ chuyển hóa mà chúng phụ thuộc vào điều kiện của BCL và điều kiện khí hậu

Việc ƣớc lƣợng phát thải NH3 đƣợc tính dựa trên cách tính phát thải của CH4 trong tài liệu của IPCC [28] Lƣợng phát thải NH3 đƣợc tính nhƣ sau:

 NH3ET (ET : EmissionsT) là lƣợng phát thải NH3 của khoảng thời gian thứ T

 NH 3 G T (G T : Generated T ) là lƣợng NH 3 tạo ra của khoảng thời gian thứ T

 T là chỉ số của khoảng thời tính toán

 RT là phần trăm khối lƣợng khí phát thải từ BCL đƣợc thu hồi của khoảng thời gian thứ T

 OX T là phần NH 3 bị oxy hóa ở khoảng thời gian thứ T

Lƣợng NH3 tạo ra đƣợc tính nhƣ sau:

 NH3 GT là lƣợng NH3 sinh ra vào khoảng thời gian thứ T

 WNT-1 là lƣợng N có trong rác có khả năng phân hủy còn lại vào cuối khoảng thời gian thứ T-1

 t là bước thời gian tính toán có đơn bị là tháng

 k là tốc độ phân hủy có đơn vị là 1/năm

 WNT là lƣợng N có trong rác có khả năng phân hủy đƣợc đƣa tới BCL vào khoảng thời gian thứ T

 17/14 là hệ số chuyển đổi khối lƣợng N thành NH3

Tốc độ phân hủy k đƣợc tính nhƣ sau:

ĐẶC KHÍ HẬU VÀ HOÀN LƯU KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 52 3.1 Hoàn lưu trên khu vực nghiên cứu

Các tháng mùa khô

Trong thời gian này trên khu vực châu Á hầu hết chịu ảnh hưởng của áp cao lục địa châu Á với trung tâm khí áp cao khoảng 1035 mb, nằm ở Sibia Tp.HCM chủ yếu chịu ảnh hưởng của lƣỡi cao mà nó phát triển từ áp cao này trên khu vực Biển Đông

Trên khu vực nhiệt đới xích đạo, từ 20 0 N đến 20 0 S là sự tồn tại của vùng áp thấp với giá trị khí áp ở trung tâm khoảng 1020 mb Khu vực khí áp này đƣợc gọi là dải thấp xích đạo

Vào các tháng giữa và cuối mùa khô (từ cuối tháng 2 đến tháng 4) là sự chi phối của áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương, do nó bắt đầu mạnh lên và mở rộng về phía tây

Trên đây là các hệ thống mặt đất chính chi phối thời tiết khu vực Tp.HCM (hình 3.1) Tùy thuộc vào cường độ của các hệ thống này cũng như việc kết hợp giữa chúng mà thời tiết trên khu vực Tp.HCM có những biểu hiện khác nhau

Từ sau ngày thu phân (21/9) khi mà sự hoạt động biểu kiến của mặt trời đã từ bắc bán cầu vƣợt qua xích đạo đi về phía chí tuyến nam, lƣợng nhiệt của bắc bán cầu nhận đƣợc từ mặt trời giảm đi, mặt đệm nguội dần và không khí trở lên lạnh giá, gió mùa mùa đông châu Á hình thành Từ đó các khối không khí lạnh cực đới từ bắc lục địa châu Á tràn xuống phía Nam thường xuyên khống chế lục địa Trung Quốc và phần phía Bắc khu vực Đông Nam Á cũng như bắc Biển Đông Gió mùa châu Á từ khu vực đông bắc lục địa châu Á có hướng tây bắc trong quá trình tràn về phía Nam, do đó tác dụng của lực Coriolis nên hướng gió ở khu vực Hoa Nam Trung Quốc và bắc Đông Nam Á chuyển dần sang hướng đông bắc

Do cơ chế của gió mùa mùa đông là bắt nguồn từ những khối không khí lục địa vừa lạnh vừa khô cho nên không gây nhiều mƣa cho những khu vực mà nó tràn qua Do bị biến tính khi di chuyển trên Biển Đông nên nhiệt độ mà nó đem lại cho Tp.HCM thường là mát mẻ Khi lƣỡi cao áp lục địa châu Á lấn sâu xuống Biển Đông nhiệt độ thấp nhất của Tp.HCM có thể xuống dưới 18 0 C Trong thời gian gần đây, nhiệt độ thấp nhất đo được tại Tân Sơn Hòa vào tháng 12/1999 là 16,4 0 C Đối với khu vực nghiên cứu thì không khí lạnh hầu nhƣ không ảnh hưởng trực tiếp mà chỉ mang tính chất gián tiếp Đặc biệt vào thời kỳ cuối mùa mưa ở khu vực này, độ ẩm không khí tại chỗ hãy còn khá lớn, khi có không khí lạnh tràn xuống gió ở vùng ven biển nam Việt Nam mạnh lên, tạo điều kiện thuận lợi cho mây đối lưu phát triển, gây mƣa lớn Thời gian mƣa có thể không dài, khoảng 24 giờ trở lại, nhƣng lƣợng mƣa có thể rất lớn Mặt khác, vào giai đoạn này dải hội tụ chƣa rút sâu về phía nam mà còn hoạt động ở khu vực phía nam Biển Đông, không khí lạnh tràn xuống cũng có thể làm cho dải hội tụ hoạt động mạnh lên và gây mƣa nhiều ở khu vực này

Hình 3.1 Độ cao địa thế vị trung bình tháng 12, mực 1000 mb

Hình 3.2 Trường gió trung bình tháng 12, độ cao 10 m (m/s) Áp cao lục địa châu Á chỉ thể hiện các tác động rõ rệt đối với Tp.HCM trong khoảng thời gian từ cuối tháng 10 đến hết tháng 12 Hướng gió là yếu tố thể hiện rõ rệt nhất những ảnh hưởng của áp cao lục địa châu Á trên khu vực Trong thời gian này, tại mực từ mặt đất đến độ cao khoảng 1000 m hướng gió NE thể hiện khá rõ rệt Gió tại độ cao 10 m, từ 0h đến 12h của các tháng này thường có hướng từ E đến NE

Trong tháng 1 và tháng 2 thường có sự hình thành của bộ phận áp cao lạnh biến tính trên Biển Đông Trung Hoa, bộ phận này là sự tách rời của lƣỡi cao lục địa châu Á, khi lƣỡi cao này phát triển mạnh về phía đông Tuy tồn tại không lâu nhƣng áp cao này vẫn thể hiện những ảnh hưởng của nó đến khu vực Tp.HCM Do bị biến tính khi hình thành trên biển nên nó ấm hơn và có độ ẩm cao hơn Khi ảnh hưởng đến Tp.HCM gió chủ yếu có hướng E tới SE

Thời gian còn lại trong mùa khô, nhất là từ tháng 2 đến tháng 4 do sự tồn tại của bộ phận áp cao lục địa châu Á trên biển và sự mở rộng của áp cao Thái Bình Dương về phía tây nên gió bề mặt có hướng chủ yếu từ E đến SE Do có sự kết hợp của tương tác biển lục địa nên hướng gió trong ngày có hướng thay đổi rõ rệt trong ngày Từ 5 giờ đến 12 giờ, hướng gió thịnh hành thường có hướng giữa E và ENE gần trùng với hướng gió trên biển Từ 14 giờ đến 2 giờ, do chịu ảnh hưởng của gió Biển - Lục địa nên gió chủ yếu có hướng SE So với tốc độ gió trung bình ngày thì khi có gió có hướng SE tốc độ gió có thể tăng từ 1,5 đến 2 lần

Do sự xuất hiện thường xuyên của các thành phần gió có hướng từ NE đến SE trong các tháng mùa khô (từ cuối tháng 10 đến hết tháng 4) gây ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp nên

54 nó có tên gọi dân gian là gió Chướng Tuy nhiên đáng chú ý nhất vẫn là gió có hướng SE vì tốc độ gió khá mạnh và gần như song song với các cửa sông Nguồn gốc của gió Chướng ngoài nguyên nhân từ lƣỡi áp cao lạnh lục địa châu Á, áp cao lạnh biến tính trên khu vực Biển Đông Trung Hoa, nó còn có nguồn gốc từ hoạt động của gió Breeze (gió đất biển) và hoạt động của tín phong từ lưỡi áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương

Do đặc điểm hoạt động của các hệ thống khí áp trong các tháng mùa khô nên thời tiết ở Tp.HCM có nhiều khác biệt so với mùa mưa Vào đầu mùa nhiệt độ thường thấp và lượng mưa vẫn còn đáng kể với gió mặt đất có hướng phổ biến từ NNW đến NNE Từ giữa đến cuối mùa khô là các tháng khó có khả năng cho mƣa với nền nhiệt độ khá cao, do vị trí các hệ thống khí áp trong thời gian này nên gió mặt đất sẽ có hướng chủ yếu từ ESE đến SSE.

Các tháng mùa mƣa

Mùa mƣa ở khu vực khu vực nghiên cứu và cả khu vực Đông Nam Á nói chung gần trùng với thời kỳ thịnh hành của gió mùa tây nam trên khu vực này Hàng năm, từ ngày xuân phân (21/3) chuyển động biểu kiến của mặt trời đã vƣợt qua xích đạo đi về phía chí tuyến bắc, lục địa châu Á đƣợc tiếp nhận nhiều hơn lƣợng mức xạ mặt trời và nóng dần lên để rồi theo quy luật vật lý, sẽ trở thành một vùng khí áp thấp - trung tâm hút gió, có tâm ở khoảng Pakistan-Ấn Độ và đƣợc gọi là áp thấp lục địa châu Á Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho luồng không khí ẩm ướt thổi từ bắc Ấn Độ Dương lên lục địa châu Á, gió mùa hè được thiết lập trên khu vực Nam Á - Đông Nam Á và gọi là gió mùa tây nam Hai đặc trƣng của gió mùa tây nam là: trên phạm vi hoàn lưu cỡ lớn đã thiết lập một hệ gió tây nam ổn định và trên khu vực rộng lớn lƣợng mƣa tăng lên rõ rệt Nhƣ vậy trong thời kỳ gió mùa tây nam thịnh hành đã đem lại cho khu vực Nam Bộ nói chung và Tp.HCM nói riêng một mùa mƣa với lƣợng mƣa hết sức phong phú, vì khi gió mùa tây nam hoạt động ở khu vực này hội đủ các nhân tố gây mƣa nhƣ tầng kết bất ổn định lớn của bản thân với khối lƣợng không khí ẩm ƣớt từ bắc Ấn Độ Dương thổi vào và kết cấu động lực của các nhiễu động trong luồng gió tây nam

Sau khi đƣợc thiếp lập và trong thời kỳ thịnh hành trên khu vực Nam Á - Đông Nam Á, gió mùa tây nam không phải lúc nào cũng ổn định một cách tuyệt đối, mà luôn biến động theo từng đợt, mỗi đợt có thể kéo dài 5 - 10 ngày và chia làm hai giai đoạn: bộc phát và duy trì rồi đến suy yếu Về lượng mưa cũng thường biến đổi theo thời gian và không gian: Mưa nhiều cả về lƣợng lẫn về diện trong giai đoạn đầu, đặc biệt là trong thời kỳ bộc phát và giảm dần trong quá trình gió mùa suy yếu, có khi mƣa chấm dứt trong thời kỳ cuối của giai đoạn gió mùa suy yếu

Với đặc tính của gió mùa tây nam và lƣợng mƣa của nó mang lại, nhiệt độ trung bình các tháng mùa mưa thường thấp hơn so với các tháng mùa khô và độ ẩm thì cao hơn So với các tháng mùa khô, độ ẩm tương đối trung bình thấp nhất tăng khoảng 10% và nhiệt độ trung bình cao nhất giảm khoảng 2 0 C

Do đặc điểm hoàn lưu trong mùa mưa, ở lớp từ mặt đất đến độ cao khoảng 300 m hướng gió thịnh hành có hướng SW, ở mực cao hơn nhất là từ 1500 m tới trên 3000 m là đới gió W Tại các mực thấp do chịu ảnh hưởng của tương tác biển lục địa hướng gió thường thay đổi trong ngày, tuy nhiên hướng gió SW vẫn là chủ đạo Trong khoảng thời gian từ 10h đến 17h gió đổi hướng và có hướng giữa W và WSW, nhất là trong các tháng giữa mùa mưa thì sự thay đổi hướng gió trong ngày là rõ rệt nhất, thành phần gió W trong khoảng thời gian này là chủ đạo

Hình 3.3 Độ cao địa thế vị trung bình tháng 7, mực 1000 mb

Hình 3.4 Trường gió trung bình tháng 7, độ cao 10 m (m/s)

Sau khi đƣợc thiếp lập và trong thời kỳ thịnh hành trên khu vực Nam Á - Đông Nam Á, gió mùa tây nam không phải lúc nào cũng ổn định một cách tuyệt đối, mà luôn biến động theo từng đợt, mỗi đợt có thể kéo dài 5 - 10 ngày và chia làm hai giai đoạn: bộc phát và duy trì rồi đến suy yếu Về lượng mưa cũng thường biến đổi theo thời gian và không gian: Mưa nhiều cả về lƣợng lẫn về diện trong giai đoạn đầu, đặc biệt là trong thời kỳ bộc phát và giảm dần trong quá trình gió mùa suy yếu, có khi mƣa chấm dứt trong thời kỳ cuối của giai đoạn gió mùa suy yếu

Với đặc tính của gió mùa tây nam và lƣợng mƣa của nó mang lại, nhiệt độ trung bình các tháng mùa mưa thường thấp hơn so với các tháng mùa khô và độ ẩm thì cao hơn So với các tháng mùa khô, độ ẩm tương đối trung bình thấp nhất tăng khoảng 10% và nhiệt độ trung bình cao nhất giảm khoảng 2 0 C

Do đặc điểm hoàn lưu trong mùa mưa, ở lớp từ mặt đất đến độ cao khoảng 300 m hướng gió thịnh hành có hướng SW, ở mực cao hơn nhất là từ 1500 m tới trên 3000 m là đới gió W Tại các mực thấp do chịu ảnh hưởng của tương tác biển lục địa hướng gió thường thay đổi trong ngày, tuy nhiên hướng gió SW vẫn là chủ đạo Trong khoảng thời gian từ 10h đến 17h gió đổi hướng và có hướng giữa W và WSW, nhất là trong các tháng giữa mùa mưa thì sự thay đổi hướng gió trong ngày là rõ rệt nhất, thành phần gió W trong khoảng thời gian này là chủ đạo.

Các tháng chuyển tiếp

Từ mùa khô sang mùa mưa Đặc điểm của thời kỳ chuyển tiếp từ mùa khô sang mùa mƣa là sự hình thành áp thấp nóng trên khu vực Pakistan - Ấn Độ hay áp thấp lục địa châu Á Đây là điều kiện thuận lợi cho việc bộc phát của gió mùa tây nam trên khu vực Nam Á và Đông Nam Á Trong khoảng cuối tháng 4 khu vực áp thấp này đƣợc hình thành khá rõ rệt, vào tháng 5 vùng áp thấp này khơi sâu và lấn về phía tây Cùng với sự phát triển của áp thấp này thì ITCZ cũng di chuyển lên phía nam, vắt qua khu vực nam Biển Đông Sự kết hợp giữa áp thấp lục địa châu Á và ITCZ đã tạo thành một trục thấp kéo dài từ khu vực Nam Á đến nam Biển Đông Trục thấp này là một trong những yếu tố động lực quan trọng cho việc tăng cường gió mùa tây nam Cùng với sự hình thành của áp thấp lục địa châu Á và sự dịch chuyển của ITCZ lên phía nam thì áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương phát triển và mở rộng về phía tây, áp cao Nam Bán Cầu trên khu vực Ấn Độ Dương cũng mạnh lên và trục của nó dịch chuyển lên phía bắc

Sự hoạt động kết hợp của các hệ thống khí áp trên đã làm cho gió mùa tây nam phát triển trên khu vực Nam Á và Đông Nam Á Ngƣợc lại với sự hình thành cũng nhƣ phát triển của các hệ thống khí áp trên thì áp cao lục địa châu Á dịch chuyển về phía đông và gần nhƣ hoàn toàn suy yếu

Việc hình thành và hoạt động của áp thấp lục địa châu Á gắn liền với sự dịch chuyển của rãnh gió tây trên khu vực này Việc dịch chuyển của trục rãnh tới phần lãnh thổ nước ta thường gắn liền với hiện tượng thời tiết xấu, tuy nhiên nó chỉ ảnh hưởng chính đến các tỉnh của Miền Bắc Khi áp thấp lục địa châu Á phát triển và mở rộng ra phía tây thì có thể hình thành các vùng áp thấp trên khu vực Lào và tây Bắc Bộ Khi lƣỡi của vùng áp thấp này mở rộng xuống phía nam nó có thể gây ra các đợt nắng nóng cho Nam Bộ và Tp.HCM Do đặc điểm của hệ thống khí áp trong thời gian này nên thời tiết trên khu vực Tp.HCM bắt đầu có mưa, độ ẩm tăng lên và gió ở độ cao 10 m có hướng chính từ SSE đến SSW Các mực cao hơn gió dần chuyển hướng sang hướng tây, đến mực 850 mb thì thành phần gió tây bắt đầu thể hiện rõ nét

Từ mùa mưa sang mùa khô Đặc điểm của thời kỳ chuyển tiếp từ mùa mƣa sang mùa khô là sự hình thành áp cao lục địa châu Á và sự suy yếu gần nhƣ hoàn toàn của áp thấp trên lục địa này Trong khi đó ITCZ dịch chuyển về phía nam vắt qua khu vực nam Biển Đông, áp cao cận nhiệt đới suy yếu và rút về phía đông, áp cao Nam Bán Cầu trên khu vực Ấn Độ Dương cũng bắt đầu suy yếu

Do sự hình thành và mở rộng nhanh của áp cao lục địa châu Á và sự tồn tại của ITCZ trên khu vực nam Biển Đông nên ở mặt đất gió NE thể hiện rất rõ trên khu vực phía bắc của trục ITCZ, nhất là trên khu vực bắc Biển Đông Còn ở phía nam của trục ITCZ vẫn là trường gió SW, có nguồn gốc từ áp cao Nam Bán Cầu Trong tháng 10 khi áp cao lục địa châu Á tăng cường thì ảnh hưởng của nó đến Tp.HCM chỉ thể hiện rõ rệt qua hướng gió, ở độ cao 10 m trên khu vực này gió sẽ có hướng từ NNW đến N Do sự tranh chấp giữa hai đới gió NE và

SE trong thời gian này nên hướng gió ở mực thấp trên khu vực Tp.HCM luôn thay đổi Nhưng khi lên cao hướng gió dần ổn định và chuyển sang hướng đông, đến mực 700 mb thì thành phần gió đông chiếm ƣu thế Tuy gió mùa tây nam suy yếu nhƣng do sự tồn tại của ITCZ trên khu vực phía nam nuớc ta nên lượng mưa mang lại cho Tp.HCM vẫn rất cao, tương ứng với độ ẩm cao và thời tiết mát mẻ.

Đặc điểm khí hậu khu vực nghiên cứu

Kết quả thống kê về ngày bắt đầu và kết thúc mùa mƣa tính trung bình nhiều năm trên khu vực Tp.HCM là ngày 10 tháng 5 và ngày kết thúc mùa mƣa là ngày 12 tháng 11 Nhƣ vậy

57 mùa mƣa kéo dài trung bình là 6 tháng và 6 tháng còn lại là mùa khô

Khi xem xét hoạt động của gió trên cao trong khu vực Tp.HCM cho thấy trong thời kỳ này hoạt động của đới gió tây trên cao khá ổn định Mặt cắt theo chiều thẳng đứng thành phần vĩ hướng trung bình nhiều năm cho ta thấy: cuối tháng 4 đầu tháng 5 gió tây trên cao đã thiết lập trở lại và tồn tại cho tới tháng 10, thể hiện rõ nhất là vào tháng 6 đến cuối tháng 9 từ mặt đất lên tới 500 mb Gió mặt đất trong các tháng này chủ đạo là hướng SW Gắn với số liệu mƣa của khu vực trong thời kỳ này thì chúng có một sự liên hệ khá chặt chẽ

Bảng 3.1 Lƣợng mƣa trung bình tháng trạm Tân Sơn Hòa (mm)

Ghi chú : R tb , R min ,R max tương ứng là lượng mưa trung bình tháng, thấp nhất tháng và cao nhất tháng

Qua bảng 3.1 về lƣợng mƣa trung bình tháng cho thấy lƣợng mƣa chủ yếu tập trung trong các tháng mùa mƣa, từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm khoảng 85% lƣợng mƣa năm Nếu tính từ tháng 5 đến tháng 11 thì lƣợng mƣa trong các tháng này chiếm khoảng 93% lƣợng mƣa năm Chỉ trừ tháng 5 là tháng bắt đầu mùa mƣa nên lƣợng mƣa trung bình chỉ đạt 202 mm Các tháng còn lại đều có lƣợng mƣa khá cao, từ 266 mm đến 293 mm

Biến động lƣợng mƣa là khá lớn, lƣợng mƣa tháng thấp nhất trong mùa mƣa chỉ từ 70 mm đến 157 mm, trong khi đó luợng mƣa tháng cao nhất có thể đạt từ 428 mm đến 538m

Số ngày có lượng mưa lớn hơn 40 mm thường tập trung vào tháng 5 đến tháng 11, với các tháng xuất hiện chính từ tháng 6 đến tháng 10 Vào tháng 5, số ngày có lƣợng mƣa trên 40 mm còn tương đối thấp khoảng từ 0,2 đến 1,1 lần Riêng các tháng còn lại đều khá cao, có tháng lên tới 2,3 lần Tháng 10 là tháng hay xảy các đợt mƣa lớn kéo dài, số ngày có lƣợng mƣa trên 40 mm khu vực nội thành đều từ 1 đến 2,3 lần Đây là tháng có khả năng ngập cao do lượng mưa tại chỗ, triều cao và xả lũ từ thượng nguồn Các trận mưa lớn thường xuất hiện vào lúc từ 14 đến 18 giờ, chiếm 54% trong tổng số Điều này đƣợc giải thích do sự đóng góp nhiệt lực của mặt đệm Thời gian mưa kết thúc thường từ 16 đến 24 giờ và phân bố khá đều trong khoảng thời gian này

Vào giữa tháng 7 đầu tháng 8 thường xảy các đợt khô hạn kéo dài Sự bất thường này tạo nên hai đỉnh mƣa, một đỉnh chính vào tháng 6 và một đỉnh vào tháng 9 Nguyên nhân chủ yếu của các đợt khô hạn này liên quan đến hoạt động của Lưỡi cao áp Thái Bình Dương (LCATBD) Trong thời gian từ giữa tháng 7 đến đầu tháng 8, LCATBD thường lấn sâu vào đất liền, thể hiện khá rõ trên mực 700 mb gây nên những ảnh hưởng khác nhau cho Nam bộ Hoạt động này thường gây nên những đợt khô hạn kéo dài từ 6 đến 12 ngày ở một số nơi Thống kê các đợt khô hạn có số ngày không mƣa từ 6 ngày trở lên, số đợt khô hạn trung bình của các trạm trong mùa mƣa xảy ra khoảng từ 3-4 đợt/năm Sau các đợt khô hạn trên do điều kiện nhiệt lực thuận lợi kết hợp với sự tăng cường của gió mùa tây nam và các hình gây mưa khác có thể gây nên các trận mưa cường độ cao gây ngập lụt

Cuối tháng 4 đầu tháng 5 và tháng 11 đƣợc gọi là hai tháng chuyển tiếp giữa mùa mƣa và mùa khô Trong giai đoạn này có sự biến đổi sâu sắc của các trường khí tượng, nhất là trường gió, ẩm từ mặt đất lên đến độ cao tương ứng với 700 mb Lượng mưa thu được trong tháng 4 chủ yếu là do sự bộc phát của gió mùa Tây Nam, lƣợng mƣa trung bình tháng chỉ đạt

59 mm Trong tháng 11, lƣợng mƣa thu đƣợc do nhiều nguyên nhân nhƣ sóng đông, dãi hội tụ

58 nhiệt đới, gió mùa Đông Bắc Tuy là tháng chuyển tiếp nhƣng lƣợng mƣa trung bình tháng 11 còn khá cao, khoảng 148 mm

Vào cuối tháng 4 hoặc đầu tháng 11 đều có thể cho những trận mƣa lớn gây ngập, tuy nhiên khả năng xảy ra là rất nhỏ Số ngày trung bình có lƣợng mƣa lớn hơn 40 mm trong tháng 4 của các trạm chỉ đạt từ 0,1 - 0,4 lần/năm Trong tháng 11 số ngày này lớn hơn khoảng 0,2-1,1 lần/năm

Xác định độ lệch chuẩn cho các giá trị lƣợng mƣa tháng của các trạm trên toàn khu vực cho thấy đây là hai tháng có S khá lớn so với các tháng khác, hay nói cách khác lƣợng mƣa trong các tháng này biến đổi theo các năm khá mạnh Sƣ biến động này gây nên do sự thay đổi thời kỳ bắt đầu và kết thúc mùa mưa, với nguyên nhân chủ yếu là sự tăng cường của không khí lạnh trong hai tháng và những biến động của dải ITCZ trong tháng 11

Lƣợng mƣa ngày lớn nhất trong tháng 4 đạt tới 148 mm và tháng 11 là 134 mm, nếu so với lƣợng mƣa trung bình tháng thì các ngày mƣa này có thể đạt (tháng 11) hoặc cao hơn 2,5 lần (tháng 4) Vào cuối tháng 4 hoặc đầu tháng 11 đều có thể cho các trận mƣa lớn gây ngập, tuy nhiên khả năng xảy ra là rất nhỏ

Nhìn chung lƣợng mƣa trong thời kỳ này trên toàn khu vực đều khá thấp Lƣợng mƣa trung bình tháng lớn nhất trong thời kỳ này cũng chỉ đạt trên 50 mm Lƣợng mƣa trung bình tháng nhỏ nhất có khi chỉ một vài mm, diễn ra ở nhiều nơi nhất là vào tháng 1 và tháng 2, đây là những tháng có lƣợng mƣa nhỏ nhất trong năm

So với lượng bốc thoát hơi nước trung bình tháng của khu vực là khoảng 150 mm, thì trong thời kỳ này tạo nên sự mất cân bằng nghiêm trọng của cán cân nước, gây nên một mùa khô hạn nghiêm trọng Nguyên nhân chủ yếu gây nên lƣợng mƣa thấp này là các hình thế gây mƣa nhƣ gió mùa tây nam, dải hội tụ nhiệt đới, sóng đông, đều không tồn tại Hơn nữa điều kiện về nhiệt lực của khu vực cũng không thuận lợi cho chuyển động thăng đó là sự xuất hiện thường xuyên của lớp nghịch nhiệt trong khoảng từ mặt đất tới 3 km, cản trở sự dịch chuyển đi lên của khối khí địa phương

Trong các tháng này, chỉ có tháng 12 là tháng có thể xảy ra các trận mƣa có tổng lƣợng lớn, nhưng các trận mưa này đều có cường độ thấp, không có khả năng gây ngập Số ngày có lƣợng mƣa trên 40 mm khá ít, giá trị cao nhất rơi vào tháng 12 cũng chỉ đạt 0,1 đến 0,2 lần một năm

Ngoài việc thể hiện ảnh hưởng của biển đến phân bố nhiệt độ trung bình năm ở Tp.HCM, ảnh hưởng của mặt đệm đô thị cũng rất rõ nét Nhiệt độ trên khu vực đô thị nhiệt độ thường cao hơn so với ngoại ô khoảng 0,3 0 C Mức chênh này là của giá trị nhiệt độ trung bình năm, do đó, vào những ngày nắng nóng nhiệt độ ở trung tâm thành phố sẽ cao hơn ngoại vi so với giá trị này nhiều lần

Bảng 3.2 Thống kê nhiệt độ tháng trạm Tân Sơn Hòa ( 0 C)

Ghi chú: Ttb: Nhiệt độ trung bình; Tmin TB: Nhiệt độ tối thấp trung bình; Tmax TB:

Nhiệt độ tối cao trung bình

Qua bảng 3.2 cho thấy nhiệt độ trung bình tháng phụ thuộc vào từng mùa, các tháng mùa khô có nhiệt độ khá cao và các tháng còn lại có nhiệt độ thấp hơn Nhiệt độ cao nhất xảy ra vào tháng cuối mùa khô, tháng 4 Tháng 4 là một trong những tháng có độ cao mặt trời cao nhất, do nằm cuối mùa mƣa nên độ ẩm tiềm năng trong đất cũng thấp nhất Đây là các nguyên nhân chính tạo nền nhiệt độ cao trong tháng 4 với nhiệt độ trung bình trạm Tân Sơn Hòa là 29,5 0 C