Nghiên cứu đánh giá, khoanh vùng chất lượng không khí theo chỉ số aqi và đề xuất các giải pháp cải thiện chất lượng không khí thành phố hà nội

1 BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠIHỌCXÂYDỰNG NCS:Th.S.NguyễnThịThanhTrâm NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ, KHOANH VÙNG CHẤTLƯỢNGKHƠNGKHÍTHEOCHỈSỐAQIVÀĐỀXUẤ TCÁCGIẢIPHÁPCẢITHIỆNCHẤTLƯỢNG KHƠNGKHÍTHÀNHPHỐHÀNỘI CHUNNGÀNH:KỸ THUẬTMƠITRƯỜNG MÃSỐ:62 5203 20 TĨMTẮTLUẬNÁNTIẾNSĨKỸTHUẬT HàNội-Năm2015 MỞĐẦU Ơ nhiễm mơi trường trở thách thức tolớn phạm vi toàn cầu Q trình cơng nghiệp hóa kinh tế pháttriển đô thị hầu hết quốc gia kéo theo vấn đề nhiễmmơi trường có nhiễm khơngkhí Ơnhiễm khơng khíở c c đ thị lớn có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sống sức khỏe conngười.Ở n c t a , ô n h i ễ m k h n g k h í t i c c đ ô t h ị l n n h t h ủ đ ô H Nội đặt ranhiềuvấn đề cấpbách vàđang đối tượngn g h i ê n c ứ u củanhiềuđềtài,dựánvềbảovệmôitrường (BVMT) Cùng với tốcđộtăng trưởng kinh tế không ngừng tăng lên 10-15 năm tới, Hà Nội sẽphải đối mặt với tình trạng nghiêm trọng nhiễm khơng khí Dovậy,vấn đề kiểm sốtchấtl ợ n g k h n g k h í , xác định vấn đề t h c h thứcơ nhiễm khơng khí,k h o a n h v ù n g ô n h i ễ m v đ ề x u ấ t c c g i ả i p h p , cải thiện chất lượng khơng khí thủ Hà Nội công việc cầnthiết.K i n h n g h i ệ m g i ả i q u y ế t n h ữ n g v ấ n đ ề t n g t ự t r ê n t h ế g i i c h o thấy cần phải xây dựng cácmơhình tính tốn dựat r ê n m h ì n h c h ỉ s ố chất lượng khơng khí tổng hợp có sở khoa học phù hợp với thực tếcủaquốcgia Tínhcấp thiếtcủađềtàiluậnán: Trong q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, theo làq trình thị hóa, Hà Nội từ thành phố nhỏ có khoảng 300.000dân vào năm 1954, dân số thành phố Hà Nội tăng lên khoảng 6,5triệun g i V i d i ệ n t í c h đ ấ t k h o ả n g k m 2,l m ộ t t h n h p h ố T h ủ đô có diện tích lớn thứ giới, kinh tế xã hội phát triển mạnh, đãhình thành 19k h u công nghiệp,khoảng 50 cụm công nghiệp v k h o ả n g 60 cụm tiểu thủ công nghiệp, số lượng phương tiện giao thông cán h â n phát triển nhanh chóng Từ thành phố lại chủ yếu xe đạp đếnnayHàN ộ i đãc ó khoả ngtr ên 4triệuxemôtôxemáy,k h o ả n g 400.000xe ô tô cá nhân, hàng năm xây dựng sửa chữa nâng cấp hàng triệum2diệntíchcơngtrìnhxâydựngvàhàngchụcnghìnmétđườnggiaothơng.Đơthịhóavà pháttriểnkinhtế-xãhộimạnhmẽnêutrênđãtácđộnggânhiễmmơitrườngnóichungvàmơitrườngkhơngkhínói riêngngàycàngnặngnề Trước tình hình việc nghiên cứu đánh giá mức độ nhiễm khơngkhí Hà Nội cách định lượng, có sở khoa học, phân vùng Hà Nộitheo mức ô nhiễm khác nhau, xác định khu vực bị nhiễm nhất,thànhphầnơnhiễmmơitrườngkhơngkhínàolàđánglongạinhất,v.v từ đóđềxuấtcácgiảiphápcấpbáchnhằmgiảmthiểnhiễm,cảithiệnchất lượng mơi trường khơng khí vấn đề mơi trường cần thiết phảigiảiquyếtđốivớiTP HàNội.Vìvậyđềtàiluậnáncótínhcấpthiết Mụctiêunghiêncứu: - Trên sở nghiên cứu lý thuyết kinh nghiệm thực tiễn sốđánhgiáchấtlượngkhơngkhícủacácnướctrênthếgiới,lựachọnvàđềxuất mơ hình đánh giá chất lượng khơng khí theo số chất lượng khơngkhí(AQI)phùhợpvớiđiềukiệncủaViệtNam - Áp dụng mơ hình đánh giá chất lượng khơng khí theo số AQItrên sở phân tích số liệu quan trắc mơi trường khơng khí thực tế củaHà Nội thu thập được, xây dựng phần mềm tính tốn Chỉ số chất lượngkhơngkhívàkhoanhvùngchấtlượngkhơngkhíđểđánhgiáthựctrạngchấtlượng khơngkhíHàNộivàtừđóđềxuấtcácgiảiphápkiểmsốtchấtlượngmơitrườngkhơngkh ínhằmgiảmthiểu ônhiễmvàcảithiệnchấtlượngmôitrườngkhôngkhítạithànhphốHàNội Đốitượngvàphạmvinghiêncứu: Luậnántậptrungnghiêncứuđánhgiáhiệntrạngônhiễmmôitrườngkhông khí xung quanh khu vực đặc trưng có số liệu quan trắc mơitrường năm gần phạm vi ranh giới hành củathànhphốHàNộihiệnnay(mởrộngsaunăm2008) Các thông số ô nhiễm xem xét luận án thông số ônhiễm mơi trường khơng khí xung quanh gồm: trước mắt làTSP,SO2,NO2,vàCOvàtươnglailàPM10,SO2,NO2, COvà O3 Nộidungnghiêncứu: Tổng quan ô nhiễm môi trường khơng khí cơng trìnhnghiên cứu cóliên quanđốivớimơitrường khơng khíthànhphốHàNội; Nghiên cứu đề xuất mơ hình đánh giá chất lượng mơi trườngkhơng khí theo số chất lượng khơng khí (AQI) phù hợp với điềukiệnViệtNam; Xây dựng phầnmềm tính tốn,khoanh vùng vàv ẽ b ả n đ p h â n bốđồngmứcchấtlượngkhơngkhíHàNộitheochỉsốAQI; Phân tích thực trạng, đánh giá chất lượng khoanh vùng ônhiễm môi trường không khí thành phố Hà Nội theo số chất lượngkhơngkhí(AQI); Đềxuấtc c giảiphápki ể m soátn hằ m cảit hi ệ n c hấ t lư ợngm trườngkhơngkhíthànhphốHàNội Phương pháp nghiêncứu: Luậná n đ ợ c t h ự c h i ệ n d ự a t r ê n c s p d ụ n g c c phương p h p nghiêncứusau: Phương pháp thu thập, tổng hợp phân tích số liệu quan trắc mơitrườngthựctế:đãthuthậpcácsốliệuquantrắcmơitrườngkhơngkhítừcáctrạmqua ntrắcvàphântíchmơitrườngcủaTrungương, vùngvà HàNộitrongnhữngnămgần Đã tập hợp, phân tích đánh giá diễn biến mơitrườngkhơngkhíHàNộigiaiđoạn20062013vàđồngbộhóacácsốliệuđểđưavàomơhìnhvàphầnmềmtínhtốncácchỉsốAQI HàNộiđốivớimộtnămđiểnhìnhlà năm2010 Phương pháp mơ hình hóa: sở nghiên cứu lý thuyết kinhnghiệm thực tế nước giới, xác định nhiễm mơi trườngkhơng khí theo số chất lượng khơng khí AQI, tiến hành nghiên cứulựachọnvàxâydựngmơhìnhtínhtốnơnhiễmkhơngkhítheoChỉsốAQIphùhợpv ớiđiềukiệnViệtNam Phương pháp tham vấn chun gia: áp dụng phương pháp thamvấn chuyên gia để xây dựng mơ hình tính tốn nhiễm khơng khí thơngqua việc xây dựng gửi Phiếu Tham vấn đến hầu hết chun gia liênquanđếnlĩnhvựcmơitrườngkhơngkhí Phươngphápứngdụngcơngnghệ thơngtinv àmơhìnhtốnhọc : đãtiếnhànhxâydựngmộtcơsởdữliệuvàphầnmềmriêngđượcđặttênlà AQUIS(AirQualityIndexSoftware).AQUISchophépquảnlýsốliệucũng tính tốn, khoanh vùng nhiễm dựa vào số liệu quan trắc mơitrường khơng khí có vẽ đồ phân vùng ô nhiễm theo đườngđồngmức chỉsốAQI Ý nghĩa khoahọccủađềtàiluậnán: Luận án nghiên cứu đề xuất mơ hình đánh giá tổng hợpchấtlượngkhơngkhíphùhợpvớiđiềukiệnViệtNamhiệnnay ĐãxâydựngphầnmềmAQUISvàsửdụngcácsốliệuquantrắcthựctế mơi trường khơng khíHàNội,ápdụngphầnmềmnàydùngđểtínhtốnAQI vẽ đồ khoanh vùng chất lượng khơng khí Hà Nội theo cácmơ hình tính tốn khác AQUIS hiển thị trực quan nhanh chóngcácbảnđồphânvùnghiệntrạngchấtlượngkhơngkhíHàNội TừphântíchkếtquảtínhtốntheophầnmềmAQUIS,đã đềxuấtcácgiảiphápquảnlýcấp báchđểgiảmthiểnhiễmvàcảithiệnchấtlượngkhơngkhíthànhphốHàNội Ý nghĩathựctiễncủađềtàiluậnán: Mơ hình đánh giá khoanh vùng chất lượng khơng khí theo sốAQI cơng thức tính tốn số chất lượng khơng khí tổng hợp xâydựngcóxétđếnsựđónggópbởitấtcảcácthơngsốơnhiễmmơitrườngkhơng khí, không thông số định Mô hình tínhtốn số chất lượng khơng khí đề xuất đưa kết có tính địnhlượng, mức đánh giá hợp lý nhiễm khơng khí khu vực nghiêncứu cung cấp tranh mức độ nhiễm khơng khí khu vựctỉnh/thành hay quốc gia để công bố cảnh báo cho cộng đồng phục vụcơng tác kiểm sốt nhiễm nâng cao chất lượng khơng khí vùngnghiêncứu Sử dụng phầnm ề m A Q U I S đ ợ c đ ề x u ấ t t r o n g l u ậ n n đ ể t í n h c h ỉ số chất lượng không khí phương pháp khoa học đáng tin cậy để đánh giávàkhoanhvùngơnhiễmkhơngkhítheochỉsốAQI,khơngchỉdùngchothành phố Hà Nội mà áp dụng cho tỉnh/thành phố khuvực có mạng lưới quan trắc đủ dày điểmđo khu vực cầnđánhgiá Cácgiảiphápgiảmthiểuđượcđềxuấttrongluậnánlà cácgiảiphápcótínhkhảthi,nếu quan quản lý thành phố Hà Nội áp dụng sẽcótácdụnggiảmthiểnhiễm,cảithiệnchấtlượngkhơngkhíHàNội Nhữngđónggóp mớicủaluậnán: Trên sở tổng quan mơ hình số chất lượng khơng khícủa nhiều nước giới, NCS nghiên cứu lý thuyết tham vấnchuyên gia để lựa chọn mơ hình tính tốn số chất lượng khơng khí đơnlẻ (AQIi)cũng số chất lượng khơng khí tổng hợp (AQI0)của mơitrường khơng khí phù hợp với điều kiện Việt Nam NCS đề xuất mơhìnhtínhtốnchỉsốchấtlượngkhơngkhítổnghợp,đólà: - Đề xuất mơ hình (MH1): Chỉ số chất lượng khơng khí tổng hợp(AQI0) trị số trung bình cộng có trọng số số chất lượngkhơngkhíđơnlẻ(AQIi) - Đề xuất mơ hình (MH2): Chỉ số chất lượng khơng khí tổng hợp(AQI0) ½ trị số số chất lượng khơng khí đơn lẻ lớn (AQIi,max)cộngvớitrịsốtrungbìnhcộngcủacácchỉsốchấtlượngkhơngkhíđơnlẻ cịn lại1m 11 AQI  m1t 1 i Nóicáchkhácmơhình2nàychínhlàmơhìnhtrung giancủamơhìnhlấytrịsốchỉsốchấtlượngkhơngkhítổnghợpbằngtrị sốtrungbìnhcộngcácchỉsốđơnlẻ AQI0 1 m AQIi vàmơhìnhlấytrị mi 1 sốc hỉs ố c h ấ t l ợ n g k h n g k h í đ n l ẻ l n n h ấ t l t r ị s ố c ủ a c h ỉ s ố c h ấ t lượngk h n g k h í t ổ n g h ợ p ( m ô h ì n h AQI0 AQI i,max,đ ợ c t í n h t h e o  3: Quyết địnhsố878/QĐ-TCMT,ngày1/7/2011 củaTổngcụcMôitrường) - Đã nghiên cứu xác định điều kiện phù hợp để áp dụng mơ hìnhtính tốn (MH1), mơ hình tính tốn (MH2) hay áp dụng mơ hình tínhtốn3(MH3)đểxácđịnhchỉsốchấtlượngkhơngkhítổnghợp NCS xây dựng phần mềm AQUIS dùng để quản lý liệucũng tiến hành tính tốn, khoanh vùng nhiễm dựa vào số liệu quantrắc mơi trường khơng khí có Phần mềm AQUIS hỗ trợ cho nhànghiên cứu nhưcác nhàq u ả n l ý m ô i t r n g k h ô n g k h í đ n h g i nhanh số AQI i, AQI0tại vị trí quan trắc khác vùngnghiên cứu vẽ đường đồng mức AQI i, AQI0 AQUIS công cụđánh giá sở đưa liệu môi trường kết hợp mô hình tính tốn vàhiểnthịt r ự c tiếptrênbảnđồsốhiểnthịm u sắcdễ nhậ n bi ếtm n g i sửdụngkhơngnhất thiết phải có chun sâuvề t o n haylậptrìnhtrêncơngcụđó cơngc ụ t í n h Đánh giá khoanh vùng ô nhiễm môi trường không khí theoAQIiđơn lẻ AQI0tổng hợp: Dựa số liệu quan trắc mơi trườngkhơng khí Hà Nội năm 2010 sử dụng mơ hình phần mềm AQUIS đểtính tốn khoanh vùng nhiễm mơi trường khơng khí, NCS tính tốnvà khoanh vùng nhiễm mơi trường khơng khí thành phố Hà Nội theoAQIiđơn lẻ vàAQI0tổng hợp (theo cácm h ì n h x c đ ị n h A Q I 0khácnhau) Trên sở kết nghiên cứu Luận án, NCS đề xuất mộtsố giải pháp quản lý có tính cấp bách nhằm giảm thiểu nhiễm khơng khíHàNội Bốcụccủaluậnán: Ngoàiphần mở đầu,kếtluận,tàiliệu thamkhảovàcácphụ lục,luận ánđược bốcục thành4chươngsau: Chương Tổng quan ô nhiễm sử dụng số chất lượngkhơngkhíởHàNội Chương Xây dựng mơ hình số chất lượng khơng khí AQI phùhợpvớiđiềukiệnViệtNam Chương Xây dựng phần mềm AQUIS để tính tốn, đánh giá vàkhoanh vùng ô nhiễm môi trường không khí thành phố Hà Nội theo chỉsốchấtlượngkhơngkhí(AQI) Chương Đề xuất số giải pháp cấp bách quản lý để giảmthiểnhiễmkhơngkhíthànhphốHàNội Luận án trình bày 141 trang A4, 11 bảng số liệu, 23 hìnhvẽ, danh mục 11 cơng trình khoa học NCS cơng bố liên quanđếnluậnán,108tàiliệuthamkhảotiếng Việtvàtiếngnướcngồi NỘIDUNGLUẬNÁN Chương1 TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM VÀ SỬ DỤNG CHỈ SỐCHẤTLƯỢNGKHƠNGKHÍỞHÀNỘI 1.1 Tổng quan mơ hình đánh giá chất lượng khơng khí theochỉsốchất lượngkhơngkhí Vàocácnămthậpniên70củathếkỷtrước,ởHoaKỳ,LiênXơvàở nhiều nướctrênthếgiớiđềusửdụngchỉsốchấtlượngkhơngkhítổnghợp tổng tuyến tính số chất lượng khơng khí đơn lẻ Mơ hình nàycónhiềunhượcđiểmnênđếnnaykhơngcónước nàodùngmơhìnhnàynữa Hiện có loại mơ hình tính tốn số chất lượng khơng khí tổnghợp AQI0được sử dụng nước giới (1) Mơ hình tính sốAQI0tổng hợp theo trung bình cộng số AQI iđơn lẻ, nước đangsử dụng mơ hình số nước châu Âu, Mê hi cô, Hồng Kông,Singapore, Malaysia, Ấn Độ, ; (2) Mơ hình xác định số tổng hợp(AQI0) theo trị số số đơn lẻ lớn (AQI max), nước sử dụngmơ hình Hoa Kỳ, Canada, Trung Quốc, Thái Lan (3) Mơ hìnhtương tác đơn giản, có số thành phố giới áp dụng mơ hìnhnày Nghiên cứu xây dựng số để đánh giá cách định lượngchất lượng mơi trường khơng khí, áp dụng mơ hình tính tốnchỉ số chất lượng khơng khí nhiều nhà khoa học nước thếgiới tiến hành từ năm đầu thập kỷ 70c ủ a t h ế k ỷ , n h n g n c ta vấn đề mẻ,c h a đ ợ c x c đ ị n h r õ r n g chưa hoàn thiện Các nước khác áp dụng mơ hình tính tốn chỉsốchấtlượngkhơngkhíkhácnhau Nhìn chung mơ hình tính tốn chỉsố chất lượng khơng khí nước khác thường khác sựlựa chọn thông số ô nhiễm để đưa vào mô hình tính tốn, phươngpháp tính số chất lượng khơng khí tổng hợp để đánh giá tình trạng chấtlượng tổng thể mơi trường khơng khí, phân mức chất lượng khơng khívàkhácnhauvềhệsốquyướcđốivớichỉsốchấtlượngkhơngkhí 1.2 Tổng quanvềơ nhiễmkhơngkhíởHàNội Luận án nghiên cứu tổng quan điều kiện tự nhiên kinh tế xãhội củaHàNội,diễnbiếnơnhiễmkhơngkhítạiHàNộivàcáccơngtrìnhnghiên cứu liên quan, đặc biệt tổng quan mơ hình đánh giá khoanhvùngchấtlượngkhơngkhítheochỉsốchấtlượngkhơng khíởtrênthếgiớivàởViệtNam Thực trạng nhiễm mơi trường khơng khí thành phố Hà Nội đanglà mối lo ngại cho quan quản lý nhà nước mơi trường nhưtồnthểdâncưHàNội.ĐếnnayHàNộiđãhìnhthành19KCN,khoảng50 CCN,khoảng60CTTCN,phươngtiệngiaothôngcánhânđãtăngnhanh vũ bão, mô tô- xe máy tăng lên khoảng triệu xe ôtô loại tăng lên khoảng 400 000 xe, hàng năm xây dựng sửachữa nâng cấp hàng triệu m 2diện tích cơng trình xây dựng hàng chụcnghìn mét đường giao thông v.v Tất hoạt động phát triển KT-XHnày tác động mạnh mẽ gây ô nhiễm mơi trường khơng khí Hà Nội,đặcbiệtlàơnhiễmbụiTSP,PM10rấtnặngnề Trong điều kiện phát triển kinh tế - xãhộiv đ ô t h ị h ó a H N ộ i mạnh mẽ nêu trên, với vị trí vai trị đặc biệt Thủ HàNội, nhiễm khơng khí tâm điểm vấn đềnhức nhối mơi trường Do nghiên cứu đánh giá chất lượng khơng khívàđề xuất giải pháp để kiểm soát vàc ả i t h i ệ n c h ấ t l ợ n g k h n g k h í thành phố Hà Nội vấn đề cấp thiết, khơng trách nhiệm củacác quan quản lý nhànước vềmôi trường màlàtrách nhiệm củac ả cộngđồng NCS tiến hành tính tốn áp dụng mơ hình (Mơ hình mơhình lấy theo trị sốAQIi,max) tính tốnAQI0với ma trận gồm 135 tổ hợp 5thơngsốơnhiễmPM10,SO 2,NO 2,COvàO 3,trongđó trịsốtrungbình m cộngc c t r ị s ố c h ấ t l ợ n g k h n g k h í đ n l ẻ (  11 A ,v i ế t t ắ t l i QI m111 khôngba o g m AQ I i,max)b ằ n g từ ( c h ấ t l ợ n g m ô i t r ngt ốt ) AQI(1) i đến400(môitrườngbịônhiễmnặng)vàtỉlệgiữaAQI i,maxvàA Q I (1)bằng i từ1đến10lần,đãxácđịnhđượccácđiềukiệnápdụngphùhợpđốivớimỗimơ hìnhtínhtốnAQI0nhưsau: - KhiAQI(1)≤200vàtỉlệAQIi,max/AQI(1)≤2thìápdụngmơhình1; i i - KhiAQI(1)