Microsoft Word bia baocaotk doc BTNMT VKTTVMT BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MÔI TRƯỜNG 5/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội ******** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN[.]
BTNMT VKTTVMT BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MƠI TRƯỜNG 5/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội -******** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG BẢN TIN DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ CHO CÁC VÙNG KINH TẾ TRỌNG ĐIỂM TẠI VIỆT NAM Chủ nhiệm Đề tài: TS Dương Hồng Sơn 7429 25/6/2009 HÀ NỘI, 08-2008 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MƠI TRƯỜNG 5/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội -******** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG BẢN TIN DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ CHO CÁC VÙNG KINH TẾ TRỌNG ĐIỂM TẠI VIỆT NAM Chỉ số đăng ký: Chỉ số phân loại: Chỉ số lưu trữ: Cộng tác viên chính: CN Trương Anh Sơn CN Phạm Văn Sỹ ThS Phan Ban Mai ThS Trần Thị Diệu Hằng CN Nguyễn Hằng Nga CN Đồn Mạnh Hùng Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường ngày…tháng…năm 2008 ngày…tháng…năm2008 ngày…tháng…năm2008 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI ĐƠN VỊ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI TS Dương Hồng Sơn Hà Nội, ngày…tháng…năm… HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ CHÍNH THỨC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Hà Nội, ngày…tháng…năm… CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI TL BỘ TRƯỞNG KT VỤ TRƯỞNG VỤ KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ PHĨ VỤ TRƯỞNG Nguyễn Lê Tâm HÀ NỘI, 08-2008 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC NGỒI I.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước I.1.2 Tình hình nghiên cứu nước I.2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CHƯƠNG II CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ VIỆT NAM VÀ CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG 11 II.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI CỦA VIỆT NAM 11 II.1.1 Điều kiện tự nhiên 11 II.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 13 II.2 ÁP LỰC CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ DO PHÁT TRIỂN KINH TẾ 15 II.2.1 Đơ thị hóa gia tăng dân số 16 II.2.2 Các hoạt động sản xuất công nghiệp 17 II.2.3 Các hoạt động giao thông vận tải 17 II.3 HIỆN TRẠNG Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ 18 II.3.1 Nguồn tự nhiên 19 II.3.2 Nguồn nhân tạo 19 II.4 DỰ BÁO TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ NĂM 2010 VÀ 2020 25 II.4.1 Tải lượng chất ô nhiễm giao thông 25 II.4.2 Tải lượng chất ô nhiễm hoạt động công nghiệp 27 II.4.3 Tải lượng chất ô nhiễm hoạt động sinh hoạt 28 CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN 31 III.1 HỆ THỐNG MƠ HÌNH 31 III.1.1 Hệ thống mô hình khí tượng – mơ hình WRF 32 III.1.2 Hệ thống mơ hình phát thải - SMOKE 38 III.1.3 Hệ thống mơ hình lan trun ô nhiễm 44 III.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU 52 III.2.1 Cơ sở liệu nguồn giao thông 52 III.2.2 Cơ sở liệu nguồn điểm 65 III.2.3 Cơ sở liệu nguồn diện 66 III.2.4 Cơ sở liệu nguồn sinh học 67 III.3 XÂY DỰNG BẢN TIN 71 III.3.1 Ơ nhiễm khơng khí tác hại chúng 71 III.3.2 Chỉ số chất lượng khơng khí - AQI 73 III.3.3 Bản tin dự báo chất lượng khơng khí 76 CHƯƠNG IVKIỂM ĐỊNH KẾT QUẢ 78 IV.1 DỰ BÁO THỜI TIẾT 78 IV.1.1 Miền dự báo 78 IV.1.2 Phát triển chương trình xử lí kết 79 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường i Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam IV.1.3 Kết dự báo kiểm nghiệm mơ hình WRF 79 IV.1.4 Kết Luận 94 IV.2 KIỂM KÊ PHÁT THẢI 95 IV.2.1 Kiểm kê phát thải giao thông 96 IV.2.2 Kiểm kê phát thải nguồn diện 104 IV.2.3 Kiểm kê phát thải nguồn điểm 113 IV.3 DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ 117 IV.3.1 Số liệu đầu vào 117 IV.3.2 Kết dự báo kiểm nghiệm mơ hình MCAQ 118 IV.3.3 Kết dự báo chất lượng không khí cho vùng kinh tế trọng điểm 129 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường ii Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam MỤC LỤC HÌNH Hình I-1 Trang web dự báo chất lượng khơng khí hàng ngày Mỹ Hình I-2 Trang web dự báo chất lượng khơng khí hàng ngày Anh Hình I-3 Trang web dự báo chất lượng khơng khí hàng ngày Úc Hình I-4 Ảnh vệ tinh cho thấy ảnh hưởng bụi khí Trung Quốc ảnh hưởng tới Việt Nam lan truyền sang Bắc Mỹ vòng ngày Hình II-1 Đối tượng mơ hình hố khí 15 Hình II-2 Diễn biến nồng độ bụi trung bình 24 nút giao thơng Kim Liên - Giải Phóng từ năm 2002 – 2006 [3] 22 Hình II-3 Diễn biến nồng độ bụi trung bình năm khơng khí ven đường trục giao thơng Tp Hồ Chí Minh từ năm 2000 – 2006 [2] 22 Hình II-4 Diện tích nhà xây dựng Hà Nội qua năm [5] 23 Hình II-5 Nồng độ TSP tuyến nội đô năm 2004 2020 26 Hình II-6 Nồng độ CO tuyến đường nội đô năm 2004 2020 26 Hình II-7 Dự báo tải lượng Bụi khơng khí ven đường Tp.HCM 26 Hình II-8 Dự báo tải lượng CO Tp.HCM 27 Hình II-9 Dự báo dân số TP Hồ Chí Minh phân theo khu vực thành thị nông thôn vào năm 2010 2020 [1] 29 Hình II-10 Dự báo lượng thải CO2 (Hình trên) SO2 (Hình dưới) từ nguồn sinh hoạt TP Hồ Chí Minh vào năm 2010 2020 [1] 30 Hình II-11 Dự báo tải lượng bụi (TSP) phát sinh hoạt động sinh hoạt Tp Hồ Chí Minh đến năm 2010 [2] 30 Hình III-1 Hợp tác nghiên cứu Dự báo chất lượng khơng khí Mỹ 31 Hình III-2 Mối quan hệ mơ hình khí tượng (WRF, MM5), mơ hình phát thải (SMOKE) mơ hình lan truyền (CMAQ) 32 Hình III-3 Mối quan hệ liệu SMOKE 39 Hình III-5 Hệ thơng mã phân chia loại nguồn điểm, nguồn diện nguồn di động 39 Hình III-6 Các bước xử lý nguồn diện 40 Hình III-7 Các bước xử lý nguồn di động phương pháp VMT cho năm sở 41 Hình III-8 Các bước xử lý nguồn điểm theo cách CMAQ cho năm sở 42 Hình III-9 Các bước xử lý nguồn sinh học file trung gian 44 Hình III-10 Quan hệ hệ thống mơ hình CMAQ với mơ hình phát thải 45 khí tượng 45 Hình III-11 Hệ thống CMAQ 48 Hình III-12 Hệ thống mã (SCCs) cho nguồn đường 52 Hình III-13 Bản đồ phân loại cấp đường Việt Nam 53 Hình III-14 Một số hình ảnh đợt khảo sát 54 Hình III-15 Lưu lượng xe Giảng Võ 54 Hình III-16 Lưu lượng xe dường Ngọc Khánh 55 Hình III-17 Biến trình lưu lượng xe đường Đại Cổ Việt 55 Hình III-18 Biến trình lưu lượng xe Quốc lộ 1, Văn Điển 55 Hình III-19 Vị trí điểm khảo sát, điều tra lưu lượng giao thơng, Vĩnh Phúc 56 Hình III-20 Biến trình lưu luợng xe vị trí (Tam Dương), Vĩnh Phúc 56 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường iii Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Hình III-21 Biến trình lưu lượng xe vị trí (tỉnh lộ 305), Vĩnh Phúc 57 Hình III-22 Biến trình lưu lượng xe vị trí (quốc lộ 2), Vĩnh Phúc 57 Hình III-23 Biến trình lưu lượng xe vị trí (xã lộ), Vĩnh Phúc 57 Hình III-24 Vị trí điểm khảo sát, điều tra lưu lượng giao thông, Đà Nẵng 58 Hình III-25 Biến trình lưu lượng xe vị trí (tỉnh lộ 604), Đà Nẵng 58 Hình III-26 Biến trình lưu lượng xe vị trí (quốc lộ 14B), Đà Nẵng 59 Hình III-27 Biến trình lưu lượng xe vị trí (tỉnh lộ 605), Đà Nẵng 59 Hình III-28 Biến trình lưu lượng xe vị trí (quốc lộ 1), Đà Nẵng 59 Hình III-29 Vị trí điểm khảo sát, điều tra lưu lượng giao thơng, Hồ Chí Minh 60 Hình III-30 Lưu lượng xe vị trí (đường Phan Đình Phùng), Hồ Chí Minh 60 Hình III-31 Lưu lượng xe vị trí (đường 79), Hồ Chí Minh 61 Hình III-32 Lưu lượng xe vị trí (tỉnh lộ 14), Hồ Chí Minh 61 Hình III-33 Lưu lượng xe vị trí (quốc lộ 1), Hồ Chí Minh 61 Hình III-34 Vị trí điểm khảo sát, điều tra lưu lượng giao thơng, Bình Dương 62 Hình III-35 Lưu lượng xe vị trí (quốc lộ 14), Bình Phước 62 Hình III-36 Lưu lượng xe vị trí (tỉnh lộ 741), Bình Phước 63 Hình III-37 Lưu lượng xe vị trí (quốc lộ 741), Bình Phước 63 Hình III-38 Hệ thống điều tra số lượng tốc độ phương tiện sóng siêu âm từ tính trái đất 64 Hình III-39 Vị trí khu cơng nghiệp vùng KTTĐ, Việt Nam 66 Hình III-40 Bản đồ lớp phủ Việt nam năm 2002 – kết phân loại tư liệu 69 MODIS đa thời gian 69 Hình IV-1: Miền tính mơ hình dược sử dụng đề tài 78 Hình IV-2: Bản đồ dự báo (hình trái) quan trắc (hình phải) lượng mưa tích lũy 82 (tương ứng từ xuống dưới) khoảng thời giờ, 12 từ ngày 8/10/2005) 82 Hình IV-3: Bản đồ dự báo (hình trái) quan trắc (hình phải) lượng mưa tích lũy 83 (tương ứng từ xuống dưới) khoảng thời 18 giờ, 24 từ ngày 8/10/2005) 83 Hình IV-4 Chỉ số CSI ngưỡng mưa ứng với lượng mưa tích lũy giờ, 12 giờ, 18 24 85 Hình IV-5 Chỉ số POD ngưỡng mưa ứng với lượng mưa tích lũy giờ, 12 giờ, 18 24 85 Hình IV-6 Chỉ số FAR ngưỡng mưa ứng với lượng mưa tích lũy giờ, 12 giờ, 18 24 86 Hình IV-7 Chỉ số PEC ngưỡng mưa ứng với lượng mưa tích lũy giờ, 12 giờ, 18 24 86 Hình IV-8 Chỉ số sai số (BE bên trái) số sai số bình phương trung bình (RMSE bên phai) độ ẩm 88 Hình IV-9 Bản đồ dự báo (hình trái) quan trắc (hình phải) độ ẩm (tương ứng từ xuống dưới) khoảng thời gian giờ, 12giờ từ ngày 8/10/2005 89 Hình IV-10 Bản đồ dự báo (hình trái) quan trắc (hình phải) độ ẩm (tương ứng từ xuống dưới) khoảng thời gian 18 24 từ ngày 8/10/2005 90 Hình IV-11 Chỉ số sai số (BE bên trái) số sai số bình phương trung bình (RMSE bên phai) nhiệt độ 91 Hình IV-12 Bản đồ dự báo (hình trái) quan trắc (hình phải) nhiệt độ (tương ứng từ xuống dưới) ) khoảng thời gian 12giờ từ ngày 8/10/2005 92 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường iv Xây dựng tin dự báo chất lượng không khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Hình IV-13 Bản đồ dự báo (hình trái) quan trắc (hình phải) độ ẩm (tương ứng từ xuống dưới) khoảng thời gian 18 24 từ ngày 8/10/2005 93 Hình IV-14 Phân bơ phát thải CO giao thơng theo khơng gian (hình a) Biến trình phát thải CO theo Thời gian (hình b), ngày 11/7/2008 97 Hình IV-15 Phân bố phát thải SO2 giao thơng theo khơng gian (hình b) Biến trình phát thải SO2 thời gian (hình a), ngày 11/7/2008 98 Hình IV-16 Phân bố phát thải CO nguồn Diện theo khơng gian ngày 11/7/2008 105 Hình IV-17 Phân bố phát thải Bụi nguồn Diện theo không gian ngày 11/7/2008 106 Hình IV-18 Phân bố phát thải CO nguồn điểm theo không gian vùng KTTĐ Miền Bắc (hình a) KTTĐ Miền Nam (hình b) ngày 11/7/2008 114 Hình IV-19 Phân bố phát thải NOx nguồn điểm theo khơng gian vùng KTTĐ Bắc Bộ (hình a) KTTĐ Trung Bộ (hình b) 115 Hình IV-20 So sánh nồng độ SO2 (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Láng 123 Hình IV-21 Kết so sánh nồng độ SO2 (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Đà Nẵng124 Hình IV-22 Kết so sánh nồng độ SO2 (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Nhà Bè 124 Hình IV-23 Kết so sánh nồng độ NO2 (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Láng 125 Hình IV-24 Kết so sánh nồng độ CO (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Láng 126 Hình IV-25 Kết so sánh nồng độ CO (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Đà Nẵng 126 Hình IV-26 Kết so sánh nồng độ CO (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Nhà Bè 127 Hình IV-27 Kết so sánh nồng độ O3 (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Láng 127 Hình IV-28 Mối quan hệ số liệu tính tốn quan trắc (µg/m3) 128 Hình IV-29 Phân bố nồng độ CO theo không gian vào ngày 7/7/2008 129 Hình IV-30 Phân bố nồng độ NO2 theo khơng gian vào ngày 7/7/2008 130 Hình IV-31 Phân bố nồng độ SO2 theo không gian vào ngày 7/7/2008 132 Hình IV-32 Phân bố nồng độ O3 theo không gian vào ngày 7/7/2008 133 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường v Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam MỤC LỤC BẢNG Bảng II-1 Ước tính tải lượng chất nhiễm khơng khí từ nguồn phát thải 19 Việt Nam, 2005 [1] 19 Bảng II-2 Ước tính tải lượng chất nhiễm khơng khí chủ yếu số sở sản xuất cơng nghiệp địa bàn Tp Hải Phòng năm 2004 [1] 20 Bảng II-3 Nồng độ khí độc trường hợp tắc nghẽn giao thông Hà Nội, 21 năm 2004 [8] 21 Bảng II-4 Lượng ô tô xe máy ước tính đến năm 2010 2020 25 Bảng II-5 Giá trị cơng nghiệp phân theo nhóm ngành năm 2010 [7] 27 Bảng II-6 Dự báo chất ô nhiễm phát thải đốt chát nhiên liệu ngành công nhiệp Hà Nội (tấn/năm)[1] 28 Bảng II-7 Số dân thành thị nơng thơn Hà Nội ước tính đến năm 2010 2020 (người) 28 Bảng II-8 Ước tính tải lượng chất ô nhiễm không khí từ việc đun bếp than hộ gia đình khu vực Hà Nội (tấn/năm) [1] 28 Bảng III-1 Chú giải dạng lớp phủ Việt Nam theo hệ thống phân loại USGS dựa kết phân loại từ liệu ảnh MODIS cho năm 2002 70 Bảng III-2 Các cấp độ số chất lượng không khí AQI 74 Bảng III-3 Các ngưỡng nồng độ tương đương với AQI (theo TCVN 2005) 76 Bảng IV-1 Kiểm kê phát thải nguồn giao thông cho Quận, Huyện 99 Việt Nam, 2007 99 Bảng IV-2 Kiểm kê phát nguồn diện cho tỉnh Việt Nam, 2007 107 Bảng IV-3 Kiểm kê phát thải nguồn điểm cho Quận, Huyện 116 Việt Nam, 2007 116 Bảng IV-4 Chỉ số đánh giá sai số thống kê cho nồng độ chất ô nhiễm khơng khí 120 Bảng IV-5 Chỉ số đánh giá sai số dự báo chất lượng khơng khí mơ hình sử dụng MICS-ASIA đề tài (pppv) 121 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường vi Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam KÝ HIỆU VIẾT TẮT ADORC Trung tâm nghiên cứu lắng đọng axít AQI Chỉ số chất lượng khơng khí AQM Mơ hình chất lượng khơng khí BE Sai số độ lệch BEIS Hệ thống kiểm kê phát thải sinh học BIOME Mô hình phát thải sinh học BVMT Bảo vệ Mơi trường CGREM Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Khu vực Tồn cầu CMAQ Mơ hình chất lượng khơng khí đa quy mô CO Cacbon mônô - ôxit CSI Chỉ số thành công CRIEPI Viện nghiên cứu công nghiệp nhiệt điện quốc gia CEREA Trung tâm Công nghệ NC Môi trường Khí DBCLKK Dự báo chất lượng khơng khí EGU Nhà máy phát điện EPA Cục Bảo vệ Môi trường EPS2 Hệ thống xử lý phát thải FAR Tỷ lệ báo động sai GDP Tổng sản phẩm quốc nội GIS Hệ thống thông tin địa lý KTTĐ Kinh tế trọng điểm KCN Khu công nghiệp KCX Khu chế xuất KHCN&MT Khoa học Công nghệ Môi trường MATCH Mô hình lan truyền hố học khí đa quy mơ MOBILE6 Mơ hình tính tốn hệ số phát thải MSSP Hệ thống mơ hình cho hạt aerosol MODIS Ảnh viễn thám NOAA Cục Khí Đại dương Quốc gia NN&PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn PEC Phần trăm xác POD Khả phát cố Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường vii Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam RAQM Mô hình chất lượng khơng khí khu vực STEM Mơ hình lan truyền sulfur Euler SMOKE Mơ hình kiểm kê phát thải TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCKK Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí TN&MT Tài nguyên Môi trường USEPA Cục Bảo vệ môi trường Mĩ UAM Mơ hình khơng khí thị WHO Tổ chức y tế giới WRF Mơ hình dự báo thời tiết VMT Lượng xe chạy quãng đường định MM5 Mơ hình khí tượng quy mơ vữa TSP Bụi lở lửng tổng số SCCs Hệ thống mã phân loại đường VOCs Các chất hữu dễ bay CCTM Mơ hình chuyển tải hóa học CMAQ MCIP Chương trình giao diện hóa - khí tượng Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường viii Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam trắc Láng, Đà Nẵng Nhà Bè, cho thấy mối tương quan chặt chẽ số liệu dự báo với số liệu thực đo, hệ số tương quan R tương đối tốt khoảng từ 0.47 – 0.59 Nhìn chung, mặt định tính, kết mơ hình phù hợp với xu diễn biến CO theo không gian thời gian Các số BE CO âm cho thấy kết dự báo CO tương tự SO2 NO2, kết dự báo nhỏ so với số liệu thực đo Chỉ số RMSE trạm Nhà Bè lớn (216.64 µg/m3 ) xấp xỉ 38% so với số liệu trung bình thực đo cho thấy, khả dự báo định lượng CO hạn chế cần cải thiện nghiên cứu 5000 4000 R BE RMSE 0.58 -233.81 289.40 Obs Model 3000 2000 1000 1/1/07 0:00 1/4/07 0:00 1/7/07 0:00 1/10/07 0:00 1/13/07 0:00 1/16/07 0:00 1/19/07 0:00 1/22/07 0:00 1/25/07 0:00 1/28/07 0:00 1/31/07 0:00 1500 Obs R BE RMSE 0.47 -267.47 267.47 Model 1000 500 7/1/07 0:00 7/4/07 0:00 7/7/07 0:00 7/10/07 0:00 7/13/07 0:00 7/16/07 0:00 7/19/07 0:00 7/22/07 0:00 7/25/07 0:00 7/28/07 0:00 7/31/07 0:00 Hình IV-24 Kết so sánh nồng độ CO (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Láng 900 600 R BE RMSE 0.59 -181.02 218.46 Obs Model 300 7/1/07 0:00 7/4/07 0:00 7/7/07 0:00 7/10/07 0:00 7/13/07 0:00 7/16/07 0:00 7/19/07 0:00 7/22/07 0:00 7/25/07 0:00 7/28/07 0:00 7/31/07 0:00 Hình IV-25 Kết so sánh nồng độ CO (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Đà Nẵng Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 126 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam 3000 2000 R BE RMSE 0.62 -233.81 289.40 Obs Model 1000 1/1/07 0:00 1/4/07 0:00 1/7/07 0:00 1/10/07 0:00 1/13/07 0:00 1/16/07 0:00 1/19/07 0:00 1/22/07 0:00 1/25/07 0:00 1/28/07 0:00 1/31/07 0:00 Hình IV-26 Kết so sánh nồng độ CO (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Nhà Bè Đánh giá kết dự báo O3 Do tháng tháng năm 2007 trạm quan trắc tự động thuộc Trung tâm Mạng lưới Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia không đo nồng độ O3 Do vậy, kết đánh giá với O3 thay kết tháng năm 2003 để thay (Hình IV-27) Kết cho thấy khả dự báo O3 mơ hình CMAQ tương đối tốt, kết mơ hình có thống cao với số liệu thực đo thông qua hệ số tương quan cao (R=0.81), kết nghiên cứu nghiên cứu khác Châu Á O3 thực MICS-ASIA II (kết so sánh mơ hình khác đến từ quốc gia nhà khoa học khác nhau) dao động khoảng R ~ - 0.85 [21] Điều cho thấy khả dự báo xu diễn biến O3 có phù hợp cao với số liệu thực đo Tuy nhiên kết dự báo định lượng thường nhỏ so với kết thực đo, điều thể qua số BE âm (-3.86 µg/m3) kết phù với kết nghiên cứu MICS-ASIA II 200 BE O3 obs RMSE 3.87 O3 model 16.14 Nồng độ O3 (ug/m ) 150 R 0.81 100 50 7/3/03 7:00 7/4/03 7:00 7/5/03 7:00 7/6/03 7:00 7/7/03 7:00 7/8/03 7:00 7/9/03 7:00 7/10/03 7:00 7/11/03 7:00 7/12/03 7:00 7/13/03 7:00 Hình IV-27 Kết so sánh nồng độ O3 (µg/m3) với số liệu thực đo trạm Láng Đánh giá kết dự báo Bụi Bụi chất ô nhiễm không khí, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ người dân Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) xem tiêu để xây dựng số chất lượng khơng khí (AQI) Dựa vào kích thức hạt bụi, người ta chia bùi thành bụi lơ lửng tổng số (TSP) có đường kính khí động học 50 µm bụi mịn có đường kính động học nhỏ 10 µm (PM10) Bụi mịn có đường kính nên Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 127 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam dễ dàng xâm nhập vào đường hô hấp, gây tác động xấu đến sức khoẻ người bệnh dường hô hấp, bệnh tim mạch, tiêu hoá, mắt, da ung thư,… Do trạm quan trắc tự động thuộc Trung tậm mạng lưới Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia khơng đo PM10 vào tháng tháng năm 2007 Hơn nữa, nước ta chưa có nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số phát thải cho các phương tiện giao thông đáng tin cậy nào, nên nghiên cứu phải sử dụng hệ số phát Mỹ Do vậy, kết dự báo nhỏ nhiều so với số liệu thực đo, việc phân tích đánh giá sai số mơ hình dự báo bụi khơng trình bầy phần Hình IV–28 cho thấy mối quan hệ sộ liệu tính tốn quan trắc SO2, NO2, CO O3 Như phân tích trước đây, giá trị tính tốn có xu nhỏ giá trị quan trắc điều khắc phục tương lai cách nâng cao chất lượng dự báo phát thải 200 200 SO2 NO2 150 Tính tốn Tính tốn 150 100 100 50 50 0 0 50 100 Quan trắc 150 50 200 100 Quan trắc 150 200 200 1500 O3 CO 150 Tính tốn Tính tốn 1000 500 100 50 0 500 Quan trắc 1000 1500 0 50 100 Quan trắc 150 200 Hình IV-28 Tương quan số liệu tính tốn quan trắc (µg/m3) Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 128 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam IV.3.3 Kết dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Chất lượng khơng khí vùng kinh tế trọng điểm Bắc, Trung Nam tính dự báo cho ngày 7/7/2008, thể Hình IV–28, IV–29, IV–30, IV– 31, IV–32 Do vùng kinh tế trọng điểm nằm tập trung số tỉnh miền Bắc, Trung Nam nên kết phân bố theo không gian nồng độ chất ô nhiễm thể cho tỉnh thuộc vùng kinh tế vài tỉnh lân cận, tác động yếu tố khí tượng Hình IV-29 Phân bố nồng độ CO theo khơng gian vào ngày 7/7/2008 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 129 Xây dựng tin dự báo chất lượng không khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Hình IV–29 thể phân bố nồng độ CO vùng kinh tế trọng điểm Kết dự báo 7/7/2008 cho thấy nồng độ CO vùng kinh tế trọng điểm miền Bắc miền Nam lớn miền Trung So sánh tỷ trọng đóng góp vào tăng trưởng GDP Việt Nam cho thấy lớn nghiêng vùng kinh tế trọng điểm Bắc Nam Các hoạt động phát triển vùng diễn mạnh mẽ sôi động ln ln kèm theo lượng khí thải lớn Ở vùng phía Bắc, phân bố nồng độ CO lớn ( 0.2ppmV) lan tỏa rộng hơn, vùng phía Nam chủ yếu tập trung thành phố Hồ Chí Minh khu vực lân cận Ở miền Bắc, vệt phân bố CO có xu hướng lan xuống tỉnh Bắc Trung Bộ, miền Nam tỉnh Tây Nam Bộ bị ảnh hưởng Hình IV-30 Phân bố nồng độ NO2 theo khơng gian vào ngày 7/7/2008 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 130 Xây dựng tin dự báo chất lượng không khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Phân bố nồng độ NO2 lại thể đậm đặc vùng Những khu vực có nồng độ NO2 xấp xỉ 0.005ppmV phân bố Bắc, Trung, Nam, tỉnh vùng kinh tế trọng điểm Cụ thể tỉnh có phân bố nồng độ NO2 cao thấy rõ Hình IV–30 miền Bắc Hà Nội, kéo dài sang Hải Dương Hải Phòng; miền Trung Huế, Đà Nẵng; miền Nam cụm công nghiệp tập trung Bình Dương, Bình Phước, TP Hồ Chí Minh Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 131 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Hình IV-31 Phân bố nồng độ SO2 theo không gian vào ngày 7/7/2008 Với SO2, phân bố nhìn chung có xu hướng giống phân bố CO (Hình IV–31) Đó là, vùng kinh tế trọng điểm phiá Bắc phía Nam có khu vực có nồng độ SO2 cao (0.005 ppmV) vùng kinh tế trọng điểm Trung bộ, nồng độ SO2 tính thấp Những mảng phân bố sẫm mầu, thể nồng độ SO2 lơn 0.009, nằm vị trí thành phố Hà Nội Hồ Chí Minh Xu hướng lan rộng phân bố SO2 cao hướng phía nam Những tỉnh nằm phạm vi ảnh hưởng phân bố tỉnh Bắc Trung Tây Nam Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 132 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Hình IV-32 Phân bố nồng độ O3 theo không gian vào ngày 7/7/2008 Ozone tầng đối lưu chất không tạo từ hoạt động phát triển kinh tế mà sản phẩm phản ứng quang hóa chất khí nhiễm khí khác Hàm lượng Ozone sinh tự nhiên tồn lớn khí quyến coi nhiễm số nơi hàm lượng Ozone vượt khả chịu đựng người hệ sinh thái Nếu so sánh với khu vực lân cận Việt Nam nồng độ Ozone phân bố khu vực kinh tế trọng điểm Bắc Nam không đáng kể (0.015 ppmV), khu vực Trung thấp (Hình IV–32) Hình IV-33 Phân bố nồng độ PM10 (µg/m3) theo khơng gian vào ngày 7/7/2008 Bụi mịn (PM10) chất ô nhiễm ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống nhân dân, sinh chủ yếu từ hoạt động nhà máy công nghiệp hoạt động giao thông khu vực Kết Hình IV-33 cho thấy Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 133 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam nồng độ PM10 Hà Nội Hồ Chí Minh lớn giá trị giao động từ 60 -90 µg/m3, giá trị nhỏ tiêu chuẩn cho phép (TCVN 3957-2005) Theo Báo Môi trường Quốc gia năm 2007, thị lớn Việt Nam có dấu hiệu ô nhiễm bụi (TSP), cá biệt có nhiều nơi vượt tiêu chuẩn cho phép từ – lần, kết dự báo lại thường nhỏ TCVN Điều giải thích sau: (1) Các số liệu khảo sát thường điểm mang tính chất cục bộ, kết dự báo nồng độ trung bình lưới với kích thước 6x6 km theo phương ngang 25 m theo phương thẳng đứng; (2)tại Việt Nam chưa có nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số phát thải cho các phương tiện giao thông đáng tin cậy, nên nghiên cứu phải sử dụng hệ số phát Mỹ, mà ô nhiễm bụi đô thị lớn Việt Nam chủ yếu phương tiện giao thông, nên gia trị dự báo thường nhỏ so với giá trị quan trắc hợp lý Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 134 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong nửa cuối kỷ 20, Chính phủ Việt Nam hướng đến phát triển công nghiệp tập trung miền Bắc, Trung Nam để từ tạo đà phát triển cho nước Trên sở đó, vùng kinh tế trọng điểm miền thành lập Cho đến nay, phát triển nhanh chóng đóng góp to lớn vùng kinh tế vào phát triển chung đất nước minh chứng cho lựa chọn đắn Chính phủ Việt Nam Tuy nhiên, song hành với phát triển này, Chính phủ Việt Nam phải đối mặt với suy thối mơi trường hoạt động kinh tế khu vực gây Đây toán chung nhiều quốc gia phát triển giới Chung sức với Chính phủ nỗ lực nghiên cứu nhà khoa học Việt Nam nhằm hỗ trợ, tìm kiếm giải pháp ngăn ngừa bảo vệ mơi trường khơng khí Việt Nam Đề tài hướng tới mục tiêu tìm kiếm cung cấp giải pháp nhằm kiểm sốt tình trạng nhiễm khơng khí, tập trung vào vùng kinh tế trọng điểm Với toán dự báo chất lượng mơi trường khơng khí, kết đề tài sử dụng để giúp nhà định có sách hợp lý cho tương lai Đề tài “Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam” thực nhóm cán có lực Trung tâm Nghiên cứu Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường với hỗ trợ Bộ, ban ngành có liên quan đạt mục tiêu đề ban đầu đề với kết đáng tin cậy Đề tài xây dựng sở liệu cho việc tính tốn phát thải khí cho vùng kinh tế trọng điểm thông qua công việc thu thập tài liệu khảo sát trường Trên sở nguồn liệu này, phát thải từ nguồn thải (công nghiệp, giao thông, sinh hoạt) tính tốn xuất dạng tin với số dễ hiểu tích hợp với công nghệ thông tin Đề tài tiếp cận giải tốn chất lượng khơng khí phương pháp mơ hình hóa Đây phương pháp tiếp cận đại Việt Nam giới Những mơ hình sử dụng đề tài WRF, CMAQ, SMOKE sử dụng phổ biến giới giới khoa học công nhận mặt chất lượng Các đánh giá sai số kết mơ hình mức chấp nhận Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 135 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Trên sở kết thu đề tài, chúng tơi có số kiến nghị với quan chủ quản sau: Tiếp tục đầu tư cho hướng nghiên cứu áp dụng hệ thống mô hình chất lượng khơng khí đa quy mơ CMAQ cho việc nghiên cứu dự báo chất lượng khơng khí hàng ngày Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao kết nghiên cứu vào dự báo nghiệp vụ Cho phép tiếp tục trì Website dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Môi trường Triển khai nghiên cứu xây dựng, phát triển sở liệu kiểm kê phát thải đồng chi tiết cho Việt Nam vung kinh tế trọng điểm Tiếp tục đầu tư nhằm nâng cao chất lượng hệ thống lưới trạm quan trắc mơi trường khơng khí tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm nghiệm đồng hoá trường số liệu đầu vào, nâng cao chất lượng dự báo cho mơ hình dự báo chất lượng khơng khí Hướng nghiên cứu tập trung vào việc, nghiên cứu đánh giá độ nhạy mơ hình trường hợp thời tiết điển hình, trường hợp thời tiết cực đoan, nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng ô nhiễm không khí từ nước lân cận đến Việt Nam Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 136 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường – “Báo cáo môi trường quốc gia 2007, môi trường không khí thị Việt Nam” Chi cục Bảo vệ Mơi trường Tp Hồ Chí Minh (2004) – “Xây dựng tập liệu phục vụ yêu cầu dự báo chất lượng khơng khí số trục giao thơng Thành phố Hồ Chí Minh” Cục Bảo vệ Mơi trường – “Vấn đề nhiễm khơng khí số điểm ách tách giao thông www.nea.gov.vn/Sukien_ Noibat/Chatluong_KK/Chuyende.” Dương Hồng Sơn – “Nghiên cứu thử nghiệm dự báo thời hạn ngắn chắt lượng khơng khí vùng Đồng Bằng Bắc Bộ”, 2007 Niên giám thông kê Hà Nội, 2007 Nguyễn Hồng Thức, “Sức ép q trình thị hóa Việt Nam”, 2004 www.giaxaydung.vn Sở Kế hoạch Đầu tư Hà Nội, 2002 TS Nguyễn Thị Hà, hội thảo “Sử dụng xe máy ô nhiễm mơi trường khơng khí”, 2004 CMAQ User’s Mannual 10 SMOKE v2.4 User’s Manual 11 “Quy hoạch tổng thể ngành cơng nghiệp Việt Nam”, www.cpv.org.vn 12 “ Ơ nhiễm khơng khí hoạt động giao thơng vận tải gây ra”, www.giaothongvantai.com.vn 13 www.mt.gov.vn - Bộ Giao thông Vận tải 14 www.nongnghiep.vn - Báo Nông nghiệp 15 www.nguoivienxu.vietnamnet.vn “Tổng kết hoạt động kinh tế Việt Nam 2007” 16 www.Quehuong.org.vn - Khái quát điều kiện tự nhiên Việt Nam 17 www.wrf-model.org - Weather research and forecasting model 18 //www.gfdl.noaa.gov/~tah/MICS.html Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 137 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam 19 Byun, D.W., Schere, K.L., 2006 Review of the governing equations, computational algorithms, and other components of the Model-3 Community Multi-scale Air Quality (CMAQ) modeling system Applied Mechanics Review 59,51-77 20 Byun, D.W., Ching,J.K.S (Eds), 1999 Science algorithms of the EPA Model3 community Multi-scale Air Quality (CMAQ) modeling system NERL, Research Triangle Park, NC 21 Carmichael, G.R., Sakurai, T., Streets, D., Hozumi, Y., Ueda, H., Park, S.U., Fung, C., Han, Z., Kajino, M., Engardt, M., Bennet, C., Hayami, H., Sartelet, K., Holloway, T., Wang, Z., Kannari, A., Fu, J., Matsuda, K., Thongboonchoo, N., Amann, M., 2007 MICS-Asia II: the model intercomparison study for Asia phase II methodology and overview of findings Atmospheric Environment, doi:10.1016/j.atmosenv 2007.04.007, in press, available online 19 April 2007 22 Carmichael, G.R., Uno I., Phadnis, M.J., Zhang, Y., Sunwoo, Y., 1998 Tropospheric Ozone production in the springtime in east Asia Juornal of Geophysical Research 103, 10649-10671 23 Carter, W P L., 2000: Implementation of the SAPRC-99 chemical mechanism into the Models-3 Framework Report to the U.S Environmental Protection Agency, 29 January 2000 [Available online at http://pah.cert.ucr.edu/~carter/reactdat.htm.] 24 Carter, W P L., 1996: Condensed atmospheric mechanisms for isoprene Atmos Environ., 30, 4275-4290 25 Carter, W P L., 1990: A detailed mechanism for the gas-phase atmospheric reactions of organic compounds Atmos Environ., 24A, 481-518 26 Dodge, M C., 1989: A comparison of photochemical oxidant mechanisms J Geophys Res 94, 5121-5136 27 Grell, G., J Dudhia, and D R Stauffer, 1995 A description of the fifthgeneration Penn State/NCAR mesoscale model (MM5) NCAR Tech Note NCAR/TN-398+STR, 117 pp [Available from the National Center for Atmospheric Research, P.O Box 3000, Boulder, CO 80307.] 28 Grell, G A., J, Dudhia, and D R Stauffer, 1994: A Description of the Fifth Generation Penn State/NCAR Mesoscale Model (MM5) NCAR Technical Note NCAR/TN-398+STR, 138 pp Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 138 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam 29 Gery, M W., G Z Whitten, J P Killus, and M C Dodge, 1989: A photochemical kinetics mechanism for urban and regional scale computer modeling J Geophys Res., 94, 12 925- 12 956 30 Han, Z., T Sakurai, H Ueda, G.R Carmichael, D Streets, H Hayami, Z Wang, T Holloway, M Engardt, Y Hozumi, S.U Park, M Kajino, K Sartelet, C Fung, C Bennet, N Thongboonchoo, Y Tang, A Chang, K Matsuda, M Amann (2008) MICS-Asia II: Model intercomparison and evaluation of ozone and relevant species Atmospheric Environment 42(15), MICS-ASIA II, May 2008, 3491-3509, doi:10.1016/j.atmosenv.2007.07.031 31 Hayami, H., T Sakurai, Z Han, H Ueda, G.R Carmichael, D Streets, T Holloway, Z Wang, N Thongboonchoo, M Engardt, C Bennet, C Fung, A Chang, S.U Park, M Kajino, K Sartelet, K Matsuda, M Amann (2008) MICS-Asia II: Model intercomparison and evaluation of particulate sulfate, nitrate and ammonium, Atmospheric Environment 42 (15), MICS-ASIA II, May 2008, 3510-3527, doi:10.1016/j.atmosenv.2007.08.057 32 Holloway, T., T Sakurai, Z Han, S Ehlers, S.N Spak, L.W Horowitz, G.R Carmichael, D.G Streets, Y Hozumi, H Ueda, S.U Park, C Fung, M Kajino, N Thongboonchoo, M Engardt, C Bennet, H Hayami, K Sartelet, Z Wang, K Matsuda, M Amann (2008) MICS-Asia II: impact of global emissions on regional air quality in Asia Atmospheric Environment 42, 3543-3561 33 Luo, C., Jonh, J.C.S., Zhou, X.J., Lam, K.S., Wang, T., Chameides, W.L., 2000 Nonurban ozone air pollution episode over eastern China: observation and model simulations Journal of Geophysical Research 105, 1889 -1908 34 Skamarock, W C., J B Klemp, J Dudhia, D O Gill, D M Barker, W Wang, and J G Powers, 2005: A Description of the Advanced Research WRF Version NCAR Technical Note NCAR/TN-468+STR, 88 pp 35 Streets et al., 2003: An Inventory of Gaseous and Primary Aerosol Emissions in Asia in the Year 2000; J Geophys Res., 108(D21) 36 Trancey Holloway et al 2002 Tranfer of reactive nitrogen in Asia : Development and evaluation of source – receptor model Atmospheric Environment 3, p 4251-4264 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 139 Xây dựng tin dự báo chất lượng khơng khí cho vùng kinh tế trọng điểm Việt Nam 37 Yarwood, G., S Rao, M Yocke, and G Whitten, 2005: Updates to the Carbon Bond chemical mechanism: CB05 Final Report to the U.S EPA, RT-0400675 [Available online at www.camx.com.] 38 Wang, W., D Barker, C Bruy`ere, J Dudhia, D Gill, and J Michalakes, 2004: WRF Version modeling system user’s guide http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/user guide/ Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường 140