Nghiên cứu và xác định thành phần hoá học của lắng đọng khí quyển ướt và lắng đọng khí quyển khô tại khu công nghiệp thượng đình, hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN Nghiêncứu xác định thành phân hố học lắng đọng khí ướt lắng đọng khí qun khơ khu cơng nghiệp Thượng Đình, Hà Nội MÃ SỐ: QT-04-35 CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: T h s N guyễn T h u ý Ngọc CÁC CÁN BỘ THAM GIA: TS NGUYÊN PHẠM HA CN VÕ NHẬT HIẾU ThS NGUYỄN THỊ HẠNH ThS VÕ THÀNH LÊ Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G I A H a\ N O ' trung Tà m t h õ n g ti n t h v i ể n HÀ NỘI - 2005 BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN Đề tài cấp Đại học Quốc gia năm 2004 Tên đề tài: Nghiên cứu xác định thành phần hoá học lắng đọng khí ướt lắng đọng khí khơ khu cơng nghiệp Thượng Đình, Hà Nội Mâ số: QT - 04 - 35 Chủ trì đề tài: ThS Nguyễn Thuý Ngọc Các cán tham gia: TS Nguyễn Phạm Hà CN Võ Nhật Hiếu ThS Nguyên Thị Hạnh ThS Vo Thành Lê Mục tiêu nội dung nghiên cứu M ục tiêu đ ề tài: - Sử dụng thiết bị phân tích sắc ký lỏng với đêtector độ dẫn, thiết bị phân tích đại có giới hạn phát thấp để phân tích thành phần ion mẫu lắng đọng ướt va khô - Theo dõi xuất trận mưa axit khu vực Thượng Đình nói riêng Hà Nội nói chung thồng qua theo dõi độ pH trận mưa - Số liệu dùng để tham khảo mức độ ố nhiễm mơi trưịng khống khí Hà Nội nói chung mơi trường khơng khí khu Thượng Đình nói riêng thơng qua thành phần ion có trận mưa - Số liệu đùng cho đề tài nghiên cứu mưa axít Hà Nội, đề tài hợp tác với khoa Khí tượng thuỷ văn, Trường Đại học Stockholm , Thụy Điển N ộ i dung nghiên cứu: - Lấy mẫu nước mưa theo trận mẫu bụi ( khơng có mưa ngày) trạm lấy mảu nước mưa bán tự động đặt tầng thượng nhà T3, trung tãm NC CNMT&PTBV, trường ĐHKHTN- 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xân, Hà Nội - Phân tích thành phần ion nước mưa bụi theo tháng phương pháp sắc ký lỏng cao áp - HPLC với detector độ dần (CDD) - Tổng kết kết Tóm tát kết nghiên cứu đạt - Hiện tượng mưa a xít xuất khu cơng nghiệp Thượng Đình năm 2004 với chiều hướng tảng gấp 02 lần nãm 2003 Số trận mưa có pH < 5,6, chiếm 23,5 % - Trong cation anion phân tích SO42 Ca2+ có nồng độ cao mẫu nước mưa lấy hệ thống lấy nước mưa khơng (WO) nước mưa có chứa bụi lắng (BC) Sự chênh lệch nồng độ mẫu nước mưa khơng nước mưa có bụi lắng cho thấy bụi lơ lửng muối sunphat cịn có chứa muối phốtphát cacbonát muối khác Thời gian không mưa trận mưa dài thành phần ion mẫu BC thu cao - Khi không mưa, thành phần hoá học bụi lắng thay đổi trật tự hàm lượng so với thành phần ion lằng đọng ướt (thứ tự S 42 > NO, > cr> Ca2+> NH4+> Na+> K+ > Mg2+) Nhưng ion trội anion S 42' cation Ca2+, NH4+ Nhìn chung số liệu cho thấy vào tháng mùa mưa (tháng 5, 6,7) lượng ion bụi lắng thấp so vói tháng mùa khơ 6.Kinh phí đề tài 6.1 Kinh phí cấp: 12 triệu 6.2 Giải trình khoản chi: - Th khốn chun mơn: Hố chất, ngun liệu, dụng cụ: Quản lý phí: Điện nước xây dựng cơsở vật chất: Hỗ trợ đoà tạo NCKH: KHOA QUẢN LÝ 4.200.000 đồng 6.480.000 đồng 480.000 đồng 0.000 đồng 360.000 đồng CHỦ NHIỆM ĐỂ TÀI ThS Nguyên Thuý Ngọc TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN BRIEF OF THE PROJECT Name of project: Research and determination of chemical components of wet precipitaion and dry deposition in the old Thuong Dinh industry area, Hanoi The code num ber: QT - 04 - 35 The C oordinator: MSc Nguyễn Thuý Ngọc The Participants of the project: Dr Nguyễn Phạm Hà BSc Võ Nhật Hiếu MSc Nguyển Thị Hạnh MSc Võ Thành Lê Purpose and contents of the research Purpose: The high presure liquid chromatogramphy instrument with conductivity detector (CDD), which is one of model analytical instrument with low detection limit, is used to analyse the chemical componants (anions and cations) of wet and dry deposition at Thuong Dinh area - Monitoring the acid rain phenomena at Thuong Dinh area by measurement pH values of each rain event - The data of chemical components of wet precipitaion and dry deposition in the old Thuong Dinh industry area will be contributed to monitoring the air quality in Hanoi environment and specially Thuong Dinh area in particular - The data of chemical components of wet precipitaion and dry deposition in the old Thuong Dinh industry area will be used for the project of research acid rain phenominon in Hanoi, in cooperation with Department of Meteorology, Stockholm University, Sweden Content: - Collect rain water samples after each rain event and deposited dust samples (in case days without rainy) by semi-automatic rain water collector and bulk collector at the top floor of T3 building, CETASD, University of Science, 334 Nguyen Trai str., Thanh Xuan dist., Hanoi - Using the high-pressure liquid chromatography method compiled with conductivity detector (CDD) to analyse the chemical components such as Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+, N 2\ NO j\ c r , S 042' of rainwater and deposited dust samples - Data processing and report Actives and Results obtained - Acid rain phenom ena have been found at Thuong Dinh industry area in 2004 with strength increasing double in comparison with 2003 The rain events have pH < 5,6 occupied 23.5% of total rain events - The order concentration of cation and anion are measured in rainwater samples, which are collected by w o , and BC collectors were similar Ca2+ and S 42" are dominant two ions The different between amounts of ions in rain water of w o and BC showed that the deposited particulate matter contained not only sulphate salt but also some other salts such as phosphate, carbonate, The chemical components of BC collected samples are hight amounts if the length of rain event is long - The chemical components of dry deposition have small change in comparison with wet deposition at Thuong Dinh area The order amounts of ions are S 42 > N > c r> v Ca2+> NH4+> Na+> K+ > Mg2+, The highest amounts of analyzed ions are S 42' and Ca2+, NH4+ In dry season, ion amounts of deposited dust are larger than in rainy season MỤC LỤC Trang I Mở đầu II Tổng quan ỉ Thực trạng môi trường không khí Hà Nội Mơi trường khơng khí khu CN Thượng Đình Lắng đọng a xít 3.1 Nguồn gốc sinh mưa axít 3.2 Tác hại mưa axít III Thực nghiệm Các thiết bị, dụng cụ,hóa chất Lấy mẫu Xử lý mẫu bảo quản mẫu Phân tích định tínhvà định lượng 4.1 Pha động 4.2 Dung dịch chuẩn 4.3 Điều kiện chạy HPLC Kết thảo luận 10 Lượng mưa pH, độ dẫn theo tháng 10 Thành phần hoá học nước mưa 12 Thành phần hoá học bụi 13 Kết luận 14 IV V Tài liệu tham khảo Phụ Lục 16 I MỞ ĐẦU Ơ nhiễm khơngkhí vấn đề quan tâm hàng đầu mức độ lan rộng chất nhiễm khó kiểm sốt Các nước nghèo phát triền phải chịu chung nhiễm khơng khí mà nước có kinh tế phát triển phát triển gây Ô nhiễm khơng khí chủ yếu hoạt động cơng nghiệp từ nước có kinh tế phát triển Lắng đọng axít có vai trị quan trọng làm bầu khơng khí vận chuyển chất nhiễm từ khơng khí tói bể mặt trái đất Để đánh giá chiều hướng lắng đọng khí quyển, phải thơng qua số liệu đo đạc giá trị pH, thống kê nguồn phát thải biến đổi điều kiện khí tượng thuỷ vãn Hơn việc nghiên cứu thành phần hố học hiểu rõ nguồn gây tượng lắng đọng axít, mối tương quan pH thành phần hoá học đánh giá chiều hướng ảnh hưởng lắng đọng khí tới cân vật chất [8 ] Ơ nhiễm khơng khí xung quanh khu cơng nghiệp Thượng Đình có ảnh hưởng rõ rột tới sức khoẻ dân cư công nghệ sản xuất lạc hậu, hệ thống xử lý chất thải khơng cịn hoạt động [6 ] Các đo đạc nghiên cứu chất lượng khơng khí khu vực Thượng Đình nồng độ S 2, NOx, C 2, bụi TSP, PM10, PM2.5, kim loại nặng, hợp chất hữu độc hại PAHs, VOCs, thường xuyên theo dõi Để đóng góp vào đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí khu vực này, đề tài thực nghiên cứu đánh giá thành phần lắng đọng khí ưót khơ khu CN Thượng Đình năm 2004 Chúng tơi tiến hành lấy mẫu nước mưa, nước mưa bụi lắng theo trận ngày mưa thiết bị lấy nước mưa WO (wet only collector) BC (Bulk collector) Ngoài mẫu bụi lắng lấy sau ngày không mưa BC II TỔNG QUAN Thực trạng mơi trường khơng khí thành phố Hà Nội [1] Mơi trường khơng khí Hà Nội chịu tác động chủ yếu hoạt động sản xuất công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, hoạt động xây dựng sinh hoạt cộng đồng Trong nguồn thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp chiếm tỷ lệ lớn Theo sô liêu điểu tra đánh giá năm 2001 Sở KHCN &MT địa bàn thành phố có khoảng 147 xí nghiệp, nhà máy có tiềm gây ô nhiễm môi truờng không khí Các khí thải độc hại phát sinh từ nhà máy, xí nghiệp chủ yếu q trình chuyển hố lượng (đốt cháy than xăng, dầu loại) Hiện lượng nhiên liệu sở công nghiệp tiêu thụ mỏi nãm khoảng 240.000 than, 250.000 xăng, dầu thải vào bầu khơng khí 80.000 bụi khói, 10,000 khí S 19.000 khí NOx 46.000 khí c o , gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng mơi trường khơng khí số khu vực thành phố Kết thực chương trình quan trắc mơi trường khơng khí khu, cụm công nghiệp đo sở KHCN &M T tiên hành từ năm 1996 đến cho thấy: Nồng độ bụi lơ lửng hầu hết khu vực có xu hướng tăng dần vượt tiêu cho phép từ 2,5 đến 4,5 lần, tăng mạnh khu vực Văn Điển, Pháp Vân, Mai Động Nồng độ khí NOx, S biến động có xu hướng giảm mức độ giảm không nhiều tiêu chuẩn cho phép Mặc dù vậy, tiến đáng kể thời kỳ sản xuất cơng nghiệp có tốc độ tăng trưởng liên tục mạnh vế giá trị tổng sản lượng tỷ trọng cấu giá trị công nghiệp GDP thành phố Trong đó, khu vực nội thành chất lượng mơi trường khơng khí có biểu suy thối, đặc biệt khu vực tập trung đông dân cư Nồng độ bụi có biểu tăng rõ rệt đểu vượt tiêu chuẩn cho phép Nồng độ khí S 2, NOx mức giới hạn cho phép song có biểu tăng dần Nguyên nhân chủ yếu hoạt động xây dựng hoạt động giao thông đô thị gia tăng Trong nãm gần tốc độ phát triển phương tiện giao thông giới Hà Nội tăng mạnh Trung bình lượng tơ hàng năm tăng khoảng 15% (riêng năm 2000 năm 2001 lượng xe máy tăng gần gấp đôi so với năm 1995) Ở Hà Nội có gần 110.000 xe tơ loại, gần 1,1 triệu xe máy khoảng 1.0 0 0 xe đạp Với sở hạ tầng phát triển phương tiện trên, vấn đề nhiễm khơng khí khí thải giao thông thách thức lớn Hà Nội Lượng khí c o phương tiện giao thơng thải chiếm gần 60% tổng lượng khí c o gây ỏ nhiễm lượng khí NOx chiếm gần 40% Chính vậy, Hà Nội khí thải giao thơng ngun nhân gây ô nhiễm không khí nồng độ khí c o quan trắc năm 0 nhiều khu vực tăng rõ rệt Môi trường khơng khí khu CN Thượng Đình Sự phát triển ngày cao ngành công nghiệp, khu đô thị việc tập trung mật độ dân cư cao đà kéo theo nhiều vấn đề môi trường, đặc biệt nhiễm khơng khí Khu cơng nghiệp Thượng Đình: khu cơng nghiệp lớn Hà nội, nằm phía Tây Nam thành phố, thuộc địa bàn phường Thượng Đình, xây dựng từ năm 1958 - 1960 Theo tài liệu [5] điều tra Trung tâm Kỹ thuật Môi trường Đô thị Khu công nghiệp (CEETIA) khu cơng nghiệp Thượng Đình có 47 sở sản xuất, bao gồm: 17 xí nghiệp, nhà máy thuộc ngành khí xí nghiệp, nhà máy thuộc ngành dệt, may, giày xí nghiệp, nhà máy thuộc ngành cơng nghiệp hố chất xí nghiệp, nhà máy thuộc ngành vật liệu cấu kiện xây dựng xí nghiệp, nhà máy thuộc ngành thực phẩm, thuốc xí nghiệp, nhà máy thuộc ngành sản xuất công nghiệp khác Theo số liệu thống kê, số lượng nhà máy, xí nghiệp thuộc ngành khí chiếm tỷ lệ cao nhất, sau cơng nghiệp hố chất xí nghiệp may, giày Về mặt mơi trưcmg theo tính chất cơng nghệ sản xuất số nhà máy như: Cao su Sao vàng, thuốc Thăng Long, xà phòng Hà nội, bóng đèn phích nước Rạng Đơng, nhà máy Cơng cụ số 1, xí nghiệp giày vải Thượng Đ ình gây ô nhiễm tất thành phần mơi trường (nưóc, khơng khí, rác, tiếng ồn) Mỗi ngày lượng nhiên liệu, chất đốt sử dụng nhiều lượng khí thải lớn xả mơi trường điều khơng thể tránh khỏi Hơn Thượng Đình khu vực đơng dân, hàng ngày khí thải sinh hoạt khí thải từ động xe gắn máy tham gia giao thông tạo nhiểu Đây yếu tố gây nhiễm mơi trường khơng khí khu vực Thượng Đình Theo tác giả Chu Ngọc Thãng công (1995) nghiên cứu tác đơng vùng nhiễm khơng khí cực đại đến sức khoẻ cư dân vùng tiếp giáp khu cơng nghiệp Thượng Đình, Hà Nội phường Thượng Đình xã Khương Đình khoảng cách 100-800 mét cuối hướng gió đơng nam va đơng bắc bị ô nhiễm cực đại vào vùng ô nhiễm đáng báo động Nồng độ S02 cao gấp 6,7 -7,2 lần, bụi lơ lửng coa gấp 4,0-5,4 lần, khí CO cao gấp 4,3 - 5,4 lần TCCP năm 1993 Đây vùng báo động sinh học: tỷ lệ mắc triệu chứng đường hô hấp cap gấp 6,4 -9,1 lần, tỷ lệ rối loạn thơng khí phổi cao gấp 17,7 - 30,8 lần, tỷ lệ mắc triệu chứng hội chứng SBS (sick building syndrome - hội chứng đau yếu nhà ở) cao gấp ,9-9,0 lần so với nhóm đối chứng N v Hùng (2001) nghiên cứu mối tương quan giứa hội chứng SBS với bệnh tai mũi họng học sinh trường THCS Khương Đình cho thấy tỷ lệ mắc triệu chứng hội chứng SBS cao gấp 2,32 -18,85 lần, tỷ lệ mắc bệnhvề tai mũi họng cao gấp ,7 - 8,85 lần so với nhóm đối chứng [4], Lắng đọng a xít Thuật ngữ lắng đọng a xít bao gồm hình thức: - Lắng đọng khơ (dry deposition): bao gồm khí (gases), hạt bụi (particulate) soi khí (aerosol) có tính a xít Trong khí tạp nhiễm tồn dạng sol khí, hạt bụi dạng rắn, lỏng khí có kích thước hạt đủ nhỏ để lan truyền tới khoảng cách xa - Lắng đọng ướt (wet deposition) thể nhiều dạng mưa, tuyết, sương mù, nước có tính a xít Nước mưa có tính axit gọi mưa axit Theo định nghĩa Uỷ ban Kinh tế Châu âu mưa với pH NO,- > c r> v Ca2+> NH4+> Na+> K+> M g2+ The highest am ounts of analyzed ions are S 42 and Ca2+, NH4+ In dry season, ion am ounts of deposited dust are larger than in rainy season - Results in practical application: Analytical m ethod with low detection limit for determ ination of the chemical components (anions and cations) o f wet and dry - Results in training: - Results in training: - Publications: Nguyễn Thúy Ngọc, Võ Nhật Hiếu, Nguyễn Phạm Hà, Đàm Duy Hùng, Võ Thành Lê Phạm Hùng Viột "Chemical composition o f wet atmospheric precipitation in Thuong dinh industrial area o f Hanoi" Accepted to be published on Journal of Analystical Science - Physics, Chemistry and Biology, 2005 11 Evaluation grade (if the project has been evaluated by the the evaluation committee: excellent, good, fair) PHIẾU ĐẢNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN c KH - CN Tên Đề Tài: Nghiên cứu xác định thành phần hoá học lắng đọng khí ướt lắng đọng khí khơ khu cơng nghiệp Thượng Đình, Hà nội Mã số: QT-04-35 Cơ quản chủ trì đề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 334 - Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Tel: 8585277 Cơ quan quản lý đề tài: Đại học Quốc gia Hà Nội 144 - Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội Tel: Tổng kinh phí thực chi: 12.000.000 Trong đó: - Từ Ngân sách Nhà nước: 12.000,000 Thời gian thực hiện: lnăm Thòi gian bát đầu: 1/2004 Thời gian kết thúc: 12/2004 Tên cán phối hợp: ThS Nguyễn Thuý Ngọc (chủ trì) TS Nguyễn Pham Hà CN Vo Nhật Hiếu ThS Nguyễn Thị Hạnh ThS Võ Thành Lê Số đ ă n g k ý đ ề tài Số chứng nhận đăng ký kết nghiên cứu: Ngày: Bảo m ậ t : Phổ b iế n rộng rãi: X b Phổ biến hạn chế: c Bảo mật: a Tóm tát kết nghiên cứu: - Hiên tượng mưa a xít xuất khu cơng nghiệp Thượng Đình năm 2004 với chiểu hướng tăng gấp 02 ỉần năm 2003 Số trận mưa có pH < 5,6, chiêm 23,5 % - Trong cation anion phân tích SO42' Ca2+ có nồng độ cao mẫu nước mưa lấy hệ thống lấy nước mưa khơng (WO) nước mưa có chứa bụi lắng (BC) Sự chênh lệch nồng độ mẫu nước mưa khơng nước mưa có bui lắng cho thấy bụi lơ lửng ngồi muối sunphat cịn có chứa muối phốtphát cacbonát muối khác Thời gian khơng mưa trận mưa dài thành phần ion mẫu BC thu cao - Khi khơng mưa, thành phần hố học bụi lắng thay đổi trật tự hàm ỉượng so với thành phần ion c ủ a lằng đọng ướt (th ứ tự S 42> N O 3' > c r > v C a 2+> N H 4+> N a +> K+> Mg2+) Nhưng ion trội anion S 42' cation Ca2+, NH4+ Nhìn chung số liệu cho thấy vào tháng mùa mưa (tháng 5, 6,7) lượng ion bụi lắng thấp so với tháng mùa khô Kiến nghị qui mô đối tượng áp dụng: Nếu cấp thêm kinh phí + T iếp tục đo đạc, th eo dõi pH , th àn h p h ầ n h o h ọ c c ủ a lắ n g đ ọ n g k h í q u y ể n ướt khu cồng nghiệp Thượng Đình + M rộ n g n g h iê n cứu sâu th n h p h ầ n lắn g đ ọ n g k h ô cụ th ể bụi lơ lửng (TSP) th àn h p h ầ n ion, kim loại n ặ n g , đo đ c c c k h í d n g k h í, d n g sol k h í aerosol đ ể hiểu rõ hơ n ng u n gốc n h iễ m a x c ủ a k h u vực T h ợ n g Đ ình Chủ nhiệm đề tài Họ Tên Học hàm, học vị Ký tên Đóng dấu Nguyễn Thúy Ngọc Thủ trường quan chù trì đề tài Ohủ tịch Hội đánh giá thức Ỵ r ữ ìĩ ịủ c a v Ị ĩh o fty fv T hS fí F (fí r ĩ / / ( \ f5ẠI n - Tự N — fu , Thủ trưởng quan quản lý đề tài