Nghiên ứu, thiết kế hệ thống quan trắc chất lượng không khí sử dụng vi điều khiển và mạng gsm

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIQUÁCH CÔNG MINH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠNG GSMLUẬN VĂN THẠC S

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

QUÁCH CÔNG MINH

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠNG GSM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội Năm - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

QUÁCH CÔNG MINH

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠNG GSM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐỖ MẠNH CƯỜNG

Hà Nội Năm 2018 -

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghi p: “Nghiên c u thi t k h ệ ứ ế ế ệ thố ng quan tr c ch ắ ất lượ ng không khí s d ử ụng vi điề u khi n và m ng GSM ể ạ ” do tôi t ựthiế ế dướ ự hướt k i s ng d n c a th y giáo ẫ ủ ầ TS ĐỖ MẠNH CƯỜNG Trong quá trình thi t kế ế ận văn, tôi chỉ ử ụ lu s d ng nh ng tài liữ ệu đã được li t kê trong ph n tài li u tham ệ ầ ệ

kh o N u phát hi n có s d ng các ngu n tài li u khác tôi xin hoàn toàn ch u trách ả ế ệ ử ụ ồ ệ ịnhiệm

H C VIÊN Ọ

Quách Công Minh

MỤ C LỤC DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ TH Ị

DANH MỤC CHỮ ẾT TẮT VI

M Ở ĐẦU

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN V MÔI TRU NG 1 Ề Ờ

1.1 Hi n tr ng ô nhiệ ạ ễm môi trường 1

1.1.1 Môi Trường 1

1.1.2 Ô nhiễm môi trường 1

1.1.3 Ngu n ô nhiồ ễm môi trường 1

1.2 Ảnh hưởng c a khí thủ ả ến con người đ i và thiên nhiên 2

1.2.1 Các bon ôxít CO 2

1.2.2 Các bon đioxit C02 2

1.2.3 Hyddro Các bon CH4 2

1.2.4 Ni tơ oxit NO 2

1.2.5 Hydro Sun Phua H2S 2

1.3 Tình hình nghiên c u, phát tri n ng d ng h ứ ể ứ ụ ệthống giám sát chất lượng không khí 3 …

1.3.2.Giám sát ngu n th i 3 ồ ả 1.3.3 Giám sát chất lượng môi trường 3

1.3.4 Giám sát chất lượng không khí 4

1.3.5 Giám sát chất lượng nước 6

1.4 Thực trạng hoạ ột đ ng quan trắc môi trường không khí 7

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT THÀNH PHẦN KHÍ ĐỘC H I Ạ TRONG KHÔNG KHÍ 10

2.1 M c tiêu giám sát 10 ụ 2.2 Nguyên tắc thiết lập h ệthống tr m n n ô nhi m không khí 13 ạ ề ễ 2.3 Các y u t ế ố khí tượng và giám sát chất lượng không khí 14

2.4 Độ cao đo đạc các ch t ô nhi m 15 ấ ễ 2.5 K ỹthuật và thiết bị ấ l y m u 16 ẫ 2.5.2 Các nguyên tắc chung cho tính năng thiết bị ấ l y m u 17 ẫ 2.5.3 Thi t b l y m u 17 ế ị ấ ẫ 2.6 Thiết bị ử ụng trong giám sát môi trườ s d ng không khí hi n nay 19 ệ 2.6.1 Thi t b xách tay 19 ế ị 2.6.2 Thi t b lế ị ắp đặt cố đị nh 20

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG H TH NG THI T B Ệ Ố Ế Ị ĐO CÁC KHÍ CO2, SO2 VÀ B I PMỤ 10 26 3.1 Các thành ph n h ầ ệthống thi t b 26 ế ị

3.2.1 Lựa chọ ản c m biến đo khí 28 3.2.2 Nguyên lý hoạ ột đ ng và tính toán c a các c m bi n khí 30 ủ ả ế 3.2.3 Lựa chọ ảm ến đo bụn c bi i 34 3.2.4 Nguyên lý hoạ ột đ ng cùa cảm ếbi n b i 35 ụ

3 2.5 Lựa chọn modul truy n thông 35 ề 3.2.6 Lựa chọn vi điều khi n 37 ể 3.3 Lựa chọn truy n thông 38 ề 3.3.1 Giao th c truy n thông UART 38 ứ ề 3.3.2 Chu n truy n thông SPI 40 ẩ ề 3.4 Lựa chọn ngu n c p cho h ồ ấ ệthống 43 CHƯƠNG IV: THIẾT K VÀ L P TRÌNH H TH NG 46 Ế Ậ Ệ Ố 4.1 C u hình chi tiấ ết hệ thống và thiết kế phầ ứn c ng 46 4.1.1 Thi t kê module ế chuvến đồi ngu n cho t 46 ồ ủ đo 4.1.2 Thi t k m ch k t nế ế ạ ế ổi trung gian 48 4.2 Thiết kế ủ ế ố t , k t n i các modul trong tú 48 4.3 Xây d ng c u trúc b n tin 49 ự ấ ả 4.4 L p trình t 53 ậ ủ đo 4.5 L p trình giao di n 58 ậ ệ 4.5.1 Giao di n HMI trên máy t nh trung tâm 58 ệ ỉ 4.5.2 Xây dựng chương trình cho dao diện 61 4.6 Tính toán ngu n c p bồ ấ ằng năng lượng mặt trời 64 4.7 Hoàn thi n s n ph m 66 ệ ả ẩ

KẾT LUẬN VÀ KI N NGH 69 Ế Ị

1 Kết Luận 69

2 Kiến Ngh 70 ị TÀI LIỆU THAM KH O 71 Ả PHỤ Ụ L C 72

DANH MỤC CÁC BẢNG

B ng 2 1 Thông s k ả ố ỹthuật của AQM65 (đo khí) 23

B ng 2 2 Thông s k ả ố ỹthuật của AQM65 (đo bụi) 23

B ng 2 3 Thông s k ả ố ỹthuật của 7310AQM 24

B ng 2 4 Các thông s k ả ố ỹthuật của SLI 25

B ng 3 1 Thông s k ả ố ỹthuật của cảm biến khí CO- 28 B4 B ng 3 2 Thông s k ả ố ỹthuật của cảm biến khí NO2- 29 B4 B ng 3 3 Thông s k ả ố ỹthuật của cảm biến khí SO2- 30 B4 B ng 3 4 Giá tr các thông s m ch ISB và cả ị ố ạ ảm ếbi n CO, SO2, NO2 33

B ng 3 5 Mả ột số ệ l nh giao ti p modul sim900 vế ới vi xử lý 37

B ng 3 6 Mả ột số thông s k ố ỹthuật của kit ardruino mega 2560 38

B ng 3 7 B n tin UART ch 8bit 39 ả ả ế độ B ng 3 8 Các mode SPI 41 ả B ng 3 9 Mả ột số ệ l nh ghi giao ti p OPC-ế N2 43

B ng 3 10 Mả ột số ệnh đọc giao tiế ớ l p c i OPC-N2 43

B ng 4 1 C u trúc b n tin t t ả ấ ả ừ ủ điều khiên bên ngoài gửi tới PC 52

B ng 4 2 B ng công suả ả ất nguồn thiết bị ử ự s d ng 64

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Nguyên lý đo hấp th sóng beta 9 ụ

Hình 1.2 Nguyên lý đo tán xạ ánh sáng 9

Hình 2 1 Sơ đồ ớ gi i thiệu các bước thi t k ế ế chương trình giám sát môi trường 11

Hình 2 2 Sơ đồ ớ gi i thiệu đường đi của thông tin cho m t h th ng giám sát môi ộ ệ ố trường 12

Hình 2 3 Sơ đồ ớ gi i thi u các hoệ ạt động của vòng giám sát và đánh giá chất lượng môi trường 13

Hình 2 4 Mô hình 1 truyển nhận và lưu trữ ố ệ s li u 21

Hình 2 5 Sơ đồ các h p ph n c a tr m 21 ợ ầ ủ ạ Hình 2 6 Trạm quan tr c, giám sát không khí AQM65 22 ắ Hình 2 7 Thiết bị giám sát ch t lư ng không kh t xa 24 ấ ợ ỉ ừ Hình 3 1 Cấu hình d ki n c a hệ ốự ế ủ th ng 26

Hình 3 2 Cảm bi n khí ế CO B4- 28

Hình 3 3 Cảm bi n khí NO2- 29 ế B4 Hình 3 4 Cảm bi n khí SO2- 29 ế B4 Hình 3 5 Cấu trúc c a c m biến 30 ủ ả Hình 3 6 Cổng k t nốế i m ch IBS 32 ạ Hình 3 7 Cảm biến đo mật độ ạ ụ h t b i OPC-N2 34

Hình 3 8 Nguyên lý làm việc của OPC-N2 35

Hình 3 9 Module SIM900 Quad-band GSM/GPRS 36

Hình 3 10 Module USB to com PL2303 37

Hình 3 11 Arduino Mega 2560 38

Hình 3 12 Sơ đồ kh i thu g n v UART trên kid arduino Mega2560 40 ố ọ ề Hình 3 13 Giao diện SPI 41

Hình 3 14 Truyền d li u SPI 42 ữ ệ Hình 3 15 Sơ đồ chuyển đổi dòng điện xoay chi u thành m t chi u cung c p cho t ề ộ ề ấ ủ trung tâm 45

Hình 3 16 Sơ đồ chuyển đổi dòng điện m t chi u t acquy n p bộ ề ừ ạ ằng năng lượng mặt tr i thành m t chiờ ộ ều cung c p cho t ấ ủ đo ngoài trời 45

Hình 4 1 Cấu hình chi ti t h thế ệ ống 46

Hình 4 2 Khối tạo ngu n v IC XL4016 47 ồ ới Hình 4 3 Lưu đồ trương trình cho tủ đo ngoài hiện trường 54

Hình 4 4 Lưu đồ trương trình xử lý tin nh n c a t 55 ắ ủ ủ đo Hình 4 5 Giao diện chính c a máy tính trung tâm 59 ủ Hình 4 6 Ba chế độ ủ c a Mode 59

Hình 4 8 Lưu đồ trương trình cho giao diện 62 Hình 4 9 Chương trình con chọn mode 63 Hình 4 10 Lưu đồ trương trình xử lý tin nh n c a máy tính trung tâm 64 ắ ủ Hình 4 11 Hình ảnh t ủ đo bên ngoài 67 Hình 4 12 Hình ảnh t ủ đo bên trong 67 Hình 4 13 Hình ảnh giao di n ph n mệ ầ ềm điều khi n 68 ể Hình 4 14 Biểu đồ ử th nghiệm đo nồng độ khí và b i 68 ụ

Các hạt bụi lơ lửng có đường kình nhỏ hơn hoặc bằng 1µm

Các hạt bụi lơ lửng có đường kình nhỏ hơn hoặc bằng 2.5µm

Các hạt bụi lơ lửng có đường kình nhỏ hơn hoặc bằng 10µm

Aux Auxiliary Electrode Điện cực phụ trợ

WE Working Electrode Điện cực làm việc

Aux0 Auxiliary Electrode Zero Điện cực phụ trợ tại 0V

WE0 Working Electrode Zero Điện cực làm việc tại 0V

ISB Individual Sensor Board Mạch đi kèm cảm biến

Ppm Parts per million Một phần triệu

Ppb Parts per billion Một phần tỷ

UART Universal Asynchronous

Receiver/Transmiter

Truyền thông không đồng bộ

SPI Serial Peripheral Interface Giao diện ngoại vi nối tiếp

EEPROM Electrically Erasable

Programmable Read-Only Memory

Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa được bằng điện

LỜI NÓI ĐẦU

Môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu của mọi quốc gia trên toàn thế giới Cùng với sự bùng nổ về dân số là đồ thị hoá, công nghiệp hoá là sự phát triển giao thông vận tải Phương tiện iao thông ngày càng phát triển là xu hướng tất yếu của xã ghội, phương tiện giao thông đã mang lại những ích lợi lớn lao cho con người trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống, nhưng mặt khác cũng trở thành một trong những thủ phạm nguy hiểm phá hoại môi trường sinh thái học Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của khí thải do các phương tiện giao thông vận tải tạo ra đến mổi trường và các biện pháp bảo vệ môi trường đã và đang được tiến hành ở mỗi quốc gia

Vấn đề nghiên cứu các thiết bị đo lường để đánh giá độ ô nhiễm môi trường cũng như các giải pháp kỹ thuật làm giảm ô nhiễm môi trường do các phương tiện GTVT gây được các nước rất coi trọng đăc biệt là các nước đang phát triển Các thiết

bị kiểm tra cảnh báo tham số độc hại cũng như các giải pháp kỹ thuật để giảm ô nhiễm môi trường vẫn đang được ngày càng hoàn thiện theo hướng tăng mức độ chính xác và mức độ tự động hoá

Ở nước ta, do quan niệm chưa đầy đủ về tính cấp thiết của ô nhiễm môi trường nên chưa được quan tâm một cách nhiều và đồng bộ về biện phấp đánh giá và các biện pháp kỹ thuật để giảm ô nhiễm môi trường còn hạn chế Mặt khác, các thiết bị đo lường các tham số độc hại đến môi trường còn chưa được phổ biến và đồng bộ, mới chỉ ở tình trạng mua thiết bị đơn lẻ, không đồng bộ trên cơ sở các phép đo rời rạc.Hiện nay, chưa có bộ phận nghiên cứu các thiết bị đo lường một cách đầy đủ về mức độ ô nhiễm do các phương tiện GT gây ra trên cơ sở lự động (lưu giữ số liệu đo,

tự động cảnh báo mức độ ô nhiễm .) Đặc biệt các biện pháp kỹ thuật làm giảm ô nhiễm lạỉ càng ít được đề cập tới

Trên cơ sở tiến bộ của kỹ thuật điện tử và công nghệ tin học cho phép chung ta

có thể thực hiện được những thiết bị đo lường và cảnh báo mức độ ô nhiễm môi trường một cách tự động Đề tài đi vào nghiên cứu chế tạo ra máy đo và lưu trữ nồng độ khí thải, từ đó giúp cho việc kiểm định, xử lý ô nhiễm dễ dàng thuận lợi hơn

Nội dung nghiên cứu của luận văn được thể hiện trong 4 chương:

Chương 2 Phương pháp giám sát thành phần khí độc h i, trong không khí ạ

Chương 3 Xây dựng gh th ng thi t b ệ ố ế ị đo các khi CO2, SO2, và b i PMụ 10

Chương 4 Thiế ết k và l p trình h th ng ậ ệ ố

Luận văn thực hi n ệ dướ ự hưới s ng d n c a ẫ ủ TS Đỗ Mạnh Cường và s ự giúp đỡ

c a Th.s Nguy n Thành Trung Luủ ễ ận văn đã hoàn thành đúng theo các yêu cầu trong

đề cương Ngoài phần nghiên cứu để nâng cao hi u bi t v h th ng các thi t b ể ế ề ệ ố ế ị đo liên

t c nụ ồng độ các khí SO2, NO2, CO, B i PMụ 10 tác gi còn nả ắm được thêm nhi u quy ềtrình xây d ng, v n hành h ự ậ ệthống giám sát chấtt lượng không khí, có th s d ng thể ử ụ ực

hi n luệ ận văn và áp d ng cho quá trình làm vi c lâu dài Do kinh nghi m h n ch , giụ ệ ệ ạ ế ới

h n v m t th i gian và ki n th c, luạ ề ặ ờ ế ứ ận văn này chắc ch n còn nhi u thi u thi u sót ắ ề ế ếTôi r t mong nhấ ận đượ ực s góp ý c a Quý th y cô và các bủ ầ ạn đểluận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 03 năm 2018

Tác gi ả luận văn

Quách Công Minh

1.1.2 Ô nhiễm môi trường

Ô nhiễm môi trường không khí không chỉ là vấn đề tổng hợp, nó được xác định bằng sự biến đổi môi trường theo hướng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộc sống con người, động vật, mà chính do hoạt động của con người gây ra với qui mô phương thức

và mức độ khác nhau trực tiếp hoặc gián tiếp tác động làm thay đổi mô hình thành phần hoá học, tính chất vật lý, sinh học của môi trường không khí

1.1.3 Nguồn ô nhiễm môi trường

Các nguồn gây ô nhiễm môi trường rất đa dạng và phức tạp Có thể chia thành ba loại chính sau:

Bao gồm khói, bụi, khí thải, chất thải độc hại của các nhà máy công nghiệp thải vào môi trường

- Các nhà máy xí nghiệp hoá chất

- Các nhà máy, xí nghiệp cơ khí, công nghiệp nhẹ

- Các xí nghiệp vật liệu xây dựng, các công trường xây dựng

- Các lò đốt rác

- Sức nóng từ các thiết bị điện, các toà nhà và chính con người

- Các ngành công nghiệp nặng: than đá, dầu khí, nhiệt luyện

- Trong khu đô thị chủ yếu do các hoạt động của con người, chất phế thải ở các

đô thị, khí thải gia đình do đun bếp than, lò than đá, củi dầu hoả, khí đốt Nguồn ô nhiễm đô thị càng rõ rệt hơn trong thời kỳ bùng nổ dân số và đô thị hoá các phương tiện giao thông vận tải vẫn đang sử dụng dạng nhiên liệu hoá thạch Điều đó khiến giao thông vận tải là một nguồn ô nhiễm lớn Riêng các phương tiện giao thông vận tải đóng góp 2/3 khối lượng khí CO, NOx, 1/2 các chất CXHY và khoảng 75% khí C02 vào

môi trường Khí thải của các phương tiện giao thông đưa vào môi trường khoảng

150200 các loại hợp chất Sun ua và các ôxít Nitơ Ngoài ra còn bụi đất đá, bụi độc hại fqua khí xả, bụi chì (Pb, Pb205, PbO) và khói

Các loại phương tiện giao thông đã tiêu thụ hết khoảng 1/3 tổng nhiên liệu toàn cầu và thải vào khí quyển lượng khí độc hại chiếm trên 50% tổng các chất thải

1.2 Ảnh hưởng của khí thải đến con người và thiên nhiên

1.2.1 Các bon ôxít CO

Việc hít thở không khí có nồng độ CO cao sẽ gây nhiều tác hại cho sức khoẻ

Động cơ Điezen thải ra CO ít hơn nhiều so với động cơ xăng Lượng khí thải ra không khí do các loại xe cơ giới hoạt động chủ yếu là CO: ở Anh các phương tiện GTVT thải ra 85% CO, ở Mỹ là 66% CO Khí này cản trở sự trao đổi 02 trong máu Có

từ 30 40 phần triệu trong không khí gây căng thẳng thần kinh Nồng độ >500 phần - triệu gây đau đầu khó thở Nếu nồng độ >0,3% gây chết người

(Tiêu chuẩn 52TC 352 89 Xác định nồng độ khí Cacbon oxit với chất hấp thụ paladi clorua)

-1.2.2 Các bon đioxit C02

C02 là khí nhà kính quan trọng nhất Trong những năm gần đây người ta càng chú ý đến các hoạt động của các phương tiện GTVT vì nó gây nên hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu toàn cầu Ở khí thải do phương tiện GTVT gây ra chiếm 14% C02, ở Mỹ là 24% và toàn thế giới giao thông chiếm 15% C02

1.2.3 Hyddro Các bon CH4

Tác hại chính của các chất này là ch thích cơ quan hô hấp, gây cản trở trao đổi 0kí 2trong máu (gây các bệnh về gan, phổi, họng, và đường hô hấp Ngoài ra nó có thể hình thành các chất ôxy hoá tổng hợp làm ảnh hưởng tầm nhìn

ho, đau đầu, hoa mắt chóng mặt. (TCVN 6137:2009 Xác định nồng độ khối lượng Nitơ Oxit

bằng phương pháp cải tiến)

1.2.5 Hydro Sun Phua H2S

Các ngu n g c phát th i ô nhi m có th do hoồ ố ả ễ ể ạt động con người ho c có th do các ặ ể

hoạt động thiên nhiên làm t n hổ ại đến môi trường cũng như đến chất lượng cu c s ng ộ ố

của con người S phân lo i th ự ạ ểloại giám sát môi trường cũng vì thế được chia ra làm hai loại khác nhau, đó là:

• Giám sát ngu n th ồ ải

• Giám sát chất lượng môi trường

M c tiêu chính cụ ủa chương trình giám sát chất lượng môi tr ng không bao g m kiườ ồ ểm soát các ngu n thồ ải do đó trong cuốn sách này chương trình giám sát nguồn th i ch ả ỉliệt kê m t s ộ ố thông tin chính để tham kh o ả

1.3.2.Giám sát ngu n th iồ ả

Mục tiêu

• Để xác định lượng th i ho c tả ặ ốc độ th i c a các ch t ô nhi m vào ả ủ ấ ễ môi trường t ừ

nh ng ngu n th i c ữ ồ ả ụ thể nh m ph c v cho m t hay nhi u mằ ụ ụ ộ ề ục đích đã nêu ở các

sơ đồ nói trên

• Để đánh giá hiệu qu x lý c a tr m x lý ch t th i ả ử ủ ạ ử ấ ả

• Để đánh giá sự tuân th pháp lu t ho c tiêu chu n thủ ậ ặ ẩ ải vào môi trường v.v

Để ph c v m c ụ ụ ụ đích này người ta có th giám sát b ng h th ng giám sát c nh ể ằ ệ ố ố đị

hoặc di động cho c ba lo i ch t th i: r n, l ng và khí M t s ả ạ ấ ả ắ ỏ ộ ốthể loại giám sát này được v n tắ ắt như sau:

- Giám sát c nh ngu n thố đị ồ ải điểm (ví dụ như ống khói nhà máy)

- Giám sát lưu động ngu n th i khí, l ng trên mồ ả ỏ ột diệ ộn r ng

- Giám sát c nh ngu n thố đị ồ ải lỏng

1.3.3 Giám sát chất lượng môi trường

Môi trường nước và môi trường không khí đều thu c loộ ại môi trường chất lưu (chất chảy), do v y s lan truy n các ch t trong hai môậ ự ề ấ i trường này có nh ng nét gi ng ữ ố

nhau, quá trình v n chuy n v t chậ ể ậ ất dưới hai môi trường này đều x y ra do quá trình ảkhuy ch tán và v n tế ậ ải Điều khác nhau ch ỉ ở chỗ cường độ ủ c a các quá trình trên không như nhau Thông thường quá trình lan truy n trong môi trư ng không khí r t ề ờ ấ

m nh m ạ ẽ còn trong môi trường nước x y ra chả ậm hơn nhiều Do v y, các ch t ô nhiậ ấ ễm trong nước ch t n t i trong khu v c g n ngu n th i ch tr các ch t b n v ng và t n ỉ ồ ạ ự ầ ồ ả ỉ ừ ấ ề ữ ồ

tại lơ lửng trong nước lâu dài như bụi phóng x c a các nguyên t có chu k bán phân ạ ủ ố ỳ

h y l n ủ ớ

M c tiêu giám sát chụ ất lượng môi trường bao g m sáu mồ ục tiêu như đã trình bày ở

ph n m c tiêu chiầ ụ ến lược giám sát môi trường Nhưng mục đích các xem xét khi thiết

k mế ạng lưới giám sát bao gi ờ cũng phải đảm b o các k t qu ả ế ả đo lường đưa ra chính xác Có nghĩa là các mẫu phải là đại diện cho các điều ki n ch o cệ ủ đạ ủa môi trường v ềthời gian và không gian Như vậy, không ch không gian chỉ ọn đo đạc mà còn c v trí ả ị

l y m u tấ ẫ ại không gian đã lựa chọn cũng có tầm quan trọng Để ph c v mụ ụ ục tiêu đã

l a ch n c a c h ự ọ ủ ả ệthống giám sát, s l a ch n m t mự ự ọ ộ ạng lướ ị trí đo đặi v c thù, việc xác định th lo i giám sát, s ể ạ ự xác định không gian địa lý nơi sẽ đặ ị trí điểm đo và t v

cuối cùng là v trí sị ẽ ấ l y m u hoẫ ặc đo đạc đòi hỏi phải được ki m tra qua bốn bướ ể c:(1) Xác định mục đích phục v h thụ ệ ống lưới tr m giám sát ạ

đi nhiều Khi h th ng tr m bao g m quá ít s lư ng tr m thì các v n chuy n ch t th i ệ ố ạ ồ ố ợ ạ ậ ể ấ ảthông qua các điều ki n thệ ủy văn và khí tượng x y ra gi a các tr m s ả ở ữ ạ ẽ không được

thể ệ hi n ở dãy s ệốli u c a h ốủ ệ th ng trạm và như vậy h th ng trệ ố ạm đó sẽ không ph c ụ

v ụ được mục tiêu đặt ra là h ệthống giám sát chất lượng môi trường

1.3.4 Giám sát chất lượng không khí

Các vấn đề ô nhi m không khí biễ ến động r t l n t vùng này sang vùng khác và t ấ ớ ừ ừ

chất th i khí này sang ấả ch t khác S khác nhau v a hình, khí hự ề đị ậu, đặc thù ngu n ồ

c n quan tâm ví d ầ ụ như dự án đã nêu trên Anh ở

(3) Các h ệthống trạm cơ bản để theo dõi m c n n ô nhiứ ề ễm thường được thiế ập ở các t l

v trí tiêu biị ểu cho đặc trưng điều ki n t nhiên và ít có s gia nh p trệ ự ự ậ ực tiếp các nguồn

th i.ả

A Hệ ố th ng trạm giám sát địa phương

Loạ ệ ống này thường đặi h th t ra nhi m v c th theo dõi ho c ki m tra mệ ụ ụ ể ặ ể ức độ ô nhi m do m t hay nhi u ngu n th i khí Mễ ộ ề ồ ả ức độ ô nhi m t i mễ ạ ặt đất được giám sát và sau đó được tính toán và d báo b ng các mô hình d ự ằ ự báo Trong trường h p này ợthông thường các v ị trí đo đạc được phác th o b ng các mô hình tính toán nả ằ ồng độ ô nhiễm

B Hệ ố th ng tr m giám sát ph m vi lãnh th r ng ạ ạ ổ ộ

Các ch t ô nhiấ ễm sau khi được phát ra t ngu n s ừ ồ ẽ được lan truy n ho c khuy ch tán ề ặ ế

đến các v ị trí xa hơn nhiều so v i nguớ ồn phát ra chúng Để nh n bi t mậ ế ức độ lan bao

xa các ch t ô nhi m, mấ ễ ức độ biến đổi v nề ồng độ gi a phát thữ ải và nơi tiếp nh n, ậngười ta c n ph i thi t l p m t h th ng tr m giám sát trên ph m vi di n tích r t r ng ầ ả ế ậ ộ ệ ố ạ ạ ệ ấ ộ

để theo dõi Như đã nêu, tại nước Anh, m t h th ng có tên là Kh o sát Qu c gia v ô ộ ệ ố ả ố ềnhi m không khí (National Survey of Air Pollution ễ – NSAP) đã được tri n khai vể ới 1.200 trạm năm 1961, giám sát hàng ngày cho cả đô thị và nông thôn Năm 1981 hệthống này được phê duy t l i v i 150 tr m cho m c tiêu giám sát dài h n (long-term) ệ ạ ớ ạ ụ ạ

và 400 tr m cho mạ ục đích ngắn h n t p trung các thành ph Các tr m thành ph ạ ậ ở ố ạ ố

hi n vệ ẫn đang hoạt động ngoài mục đích phục v ụQuốc gia còn cho c khu v c khả ự ối

Cộng đồng chung châu Âu

C Hệ ố th ng tr m giám sát ph m vi vùng và Qu c tế ạ ạ ố

Các trạm này được thi t l p v i mế ậ ớ ục đích theo dõi dài hạn các biến đổi ô nhi m nễ ền trong ph m vi Qu c t Lo i trạ ố ế ạ ạm này được đặ ởt vùng xa xôi ho c vùng không có nh ặ ảhưởng tr c ti p c a ngu n thự ế ủ ồ ải Đại di n cho h ng tr m này là c a H thóng tr m giám ệ ạ ạ ủ ệ ạsát ô nhi m n n không khí (Background Air Pollution Monitoring Network ễ ề –BAPMoN) và c a H ủ ệ thống trạm giám sát môi trường không khí toàn c u (Global ầEnvironmental Monitoring System/ Air GEMS/AIR) –

1.3.5 Giám sát chấ t lư ng nư ợ ớc

Các ch t ô nhiấ ễm trong môi trường nước luôn luôn biến đổi c v ả ề chấ ẫt l n v ềlượng Trong môi trường không khí chúng biến đổi ch yếu là do hai quá trình cơ học ủnhư ngưng tụ ắng đọ, l ng và quá trình hóa học dưới tác động c a các y u t v t lý và ủ ế ố ậhóa học như nhiệt độ, độ ẩ m và b c x M t tr i Trong môi ứ ạ ặ ờ trường nước, quá trình

biến đổ ủi c a các ch t ph c tấ ứ ạp hơn nhiều Ngoài các quá trình biến đổi dưới tác d ng ụ

c a các nhân t v t lý và hóa h c còn có biủ ố ậ ọ ến đổi do các sinh v t gây ra mà s biậ ự ến đổi này c a các ch t ô nhi m l i ph ủ ấ ễ ạ ụthuộc vào các y u t khác ví d ế ố ụ như nhiệt độ nước Người ta th y r ng, quá trình phân h y d u và các s n ph m d u do sinh v t s tăng ấ ằ ủ ầ ả ẩ ầ ậ ẽcường độ lên kho ng hai l n khi nhiả ầ ệt độ nước tăng lên 10oC Quá trình biến đổi các chất trong môi trường nước có th x y ra theo hai chiể ả ều ngược nhau tùy theo các điều

ki n c ệ ụthể.Ô nhiễm nước b t ngu n t các ch t ô nhi m khí, ô nhiắ ồ ừ ấ ễ ễm đất và tr c tiự ếp

t các ngu n th i lừ ồ ả ỏng (đô thị, công, nông nghi p) Các h u qu c a ô nhiệ ậ ả ủ ễm nước s ẽ

dẫn đến:

• Kích thích s phát tri n c a th y th c v t dự ể ủ ủ ự ậ ẫn đến phú dưỡng mà h u qu c a nó là ậ ả ủ

dẫn đến s phân h y oxy s mang lự ủ ẽ ại sự thay đổi về sinh thái nước

• Các h u qu ậ ảtrực tiếp hay gián ti p v c chế ề độ ấ ết đ n th y sinh vủ ật

• Làm bi n mế ất giá trị thực tiễ ủn c a nước

Giám sát chất lượng nước thiên nhiên có thể phục vụ ch o mục đích sau:

• Thu thập các thông tin chung v ch t lưề ấ ợng nước sông, h , c a sông và bi n ồ ử ể

• Để đánh giá ảnh hưởng s tham gia làm biự ến đổi chất lượng nướ ừc t các ngu n th i ồ ảkhi chúng gia nhập

7

• Để ể ki m tra chất lượng nướ ại nơi mà chúng được t c khai thác s d ng là ngu n ử ụ ồnước c p ấ

• Để đánh giá như một ch th ô nhiỉ ị ễm tích lũy (sử ụ d ng tr m tích và sinh h c) ầ ọ

Có hai lý do gây s phân b ự ố không đồng nh t chấ ất lượng nước, đó là:

a) N u h ế ệthống nước được c u t o t hai ho c nhiấ ạ ừ ặ ều hơn loại nước làm cho chúng không xáo trộn được hoàn toàn, ví d ụ như phân tầng nhi t t i các h hay t i v ệ ạ ồ ạ ịtrí

thấp hơn nguồn x ả nước thải ra sông

b) Nếu như chất ô nhi m phân b ễ ố không đồng đều trong m t h ộ ệ thống nước không

đồng nhất (đa hệ), ví d ụ như dầu m có xu th luôn n i trong khi ch t rỡ ế ổ ấ ắn lơ lửng luôn có xu th chìm Nh ng ph n ng hóa h c hay sinh hế ữ ả ứ ọ ọc cũng có thể ả x y ra không đồng nh t t i nh ng ph n khác nhau ngay trong m t h thấ ạ ữ ầ ộ ệ ống nước làm thay

đổi ho c biặ ến đổi nồng độ ch t ô nhi m Khi mấ ễ ức độ xáo trộn là chưa biết, m t ộ

kh o sát ng n có th c n ph i tiả ắ ể ầ ả ến hành trước khi ra quyết định v trí tr m l y m u ị ạ ấ ẫCác s ố đo cần trong khảo sát này là: pH, độ ẫn điệ d n, nhiệt độ, DO và m t s ộ ốchất

ô nhiễm khác đặc thù của cửa thải

T m quan tr ng c a v trí tr m l y m u là r t l n N u v trí tr m l y m u h ầ ọ ủ ị ạ ấ ẫ ấ ớ ế ị ạ ấ ẫ ở ạ lưu sông có ngu n thồ ải đi qua, dãy số u l y mliệ ấ ẫu và đo lường c n ph i th ầ ả ểhiện đủ cho chiều dài, chiều ngang và độ sâu của nơi lấy m u N u chẫ ế ất lượng nước trung bình được thi t l p cho m c tiêu dài h n, tr m l y m u nên l y m u nhế ậ ụ ạ ạ ấ ẫ ấ ẫ ở ững nơi cuối ngu n ồ(hạ lưu) để các khuy ch tán theo chi u dài và các xáo trế ề ộn đã diễn ra tương đối hoàn toàn L y m u vùng cấ ẫ ửa sông có vai trò đưa ra những bi n thiên không gian và thế ời gian cho toàn b ộ dòng sông trước khi đổ ra bi n V ể ị trí trạm l y m u c a sông ph ấ ẫ ử ụthuộc vào độ ớ l n và t m quan tr ng c a cầ ọ ủ ửa sông cũng như vào các thông số quan tâm Xác định nồng độ hay giám sát các kim lo i v t trong chạ ế ất lượng nước thiên nhiên là khâu cơ bản để tính toán tr lư ng ho c chu trình c a chúng ữ ợ ặ ủ

1.4 Thực trạng hoạ ộ t đ ng quan trắc môi trường không khí

Hiện nay ở Việt Nam, bên cạnh các hoạt động quan trắc không khí thủ công thì hoạt động quan trắc không khí tự động ngày càng được quan tâm phát triển Đối với môi trường không khí, mạng lưới các Trạm quan trắc tự động, cố định trên phạm vi cả nước ngày càng mở rộng Trong khuôn khổ Dự án “Tăng cường thiết bị tự động quan

trắc môi trường không khí và nước” theo Quyết định số 1698/QĐ-BTNMT ngày 29 tháng 10 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường và Quyết định số 1073/QĐ BTNMT ngày 11 tháng 6 năm 2009 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi - trường, 07 trạm quan trắc môi trường không khí tự động đã được đầu tư, xây dựng nhằm tăng cường công tác giám sát ô nhiễm và quản lý môi trường quốc gia

Từ năm 2009 đến 2013, 07 Trạm quan trắc tự động môi trường không khí đã được

Bộ Tài nguyên và Môi trường đầu tư, lắp đặt tại 06 tỉnh: Hà Nội, Phú Thọ, Quảng Ninh, Thừa Thiên Huế, Đà Nằng, và Khánh Hòa; riêng tại Hà Nội được đầu tư 02 Trạm Các thông số quan trắc liên tục bao gồm các thông số khí tượng (nhiệt độ, hướng gió, tốc độ gió, bức xạ nhiệt, áp suất), các thông số nhiễm ô (Carbon monoxỉt -

CO, Ozone - 03, Oxit Nito - NOx, Sunfua dioxit - SO2, BTEX - Benzen, Toluen, Etylen, O-Xylen; m,p-Xylen) Riêng Trạm quan trắc không khí đặt tại 556 Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội và Trạm quan trắc không khí đặt tại Phú Thọ quan trắc thêm thông số THC (tổng Hidro carbon) Trong đó, 06 Trạm quan trắc không khí được đầu tư công nghệ của hãng Horiba Nhật Bản và - Grim - Đức Trạm quan trắc không khí đặt tại khu vực ăL ng Chủ tịch Hồ Chí Minh và Quảng trường Ba Đình được đầu tư theo công nghệ quang phổ hấp thụ vi sai (DOAS) của hãng OPSIS Thụy Điển và 01 -

hệ thống tự động đo, cảnh báo phóng xạ RM-A1. (Đăng, 2010)

 Khu vực, địa điểm quan tr c: chắ ủ ế ập trung vào các điể y u t m nóng v môi trư ng ề ờ(ví dụ: khu kinh t trế ọng điểm, ven đường giao thông v.v…) và các vùng nhạy c m v ả ềmôi trường

 S ố lượng:

* M ng ạ lưới Q™T quốc gia: 17 trạm cố đị nh và 2 trạm di động

- 7 trạm quan trắc tự động, cố định do Tổng cục Môi trường đầu tư

- 10 tr m cạ ủa Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia

- 2 xe quan trắc tự động di động (tại Hà Nội và Tp HCM)

* Mạng lưới các trạm địa phương: 13 trạ m

- Hà Nội có 2 tr m Q™TKK t ng, c nh: 1 trạ ự độ ố đị ạm ven đường và 1 tr m trong khu ạdân cư

- TP HCM có 9 tr m Q™TKK t ng, c nh thu c Trung tâm Quan tr c môi ạ ự độ ố đị ộ ắtrường, trong đó: 4 trạm ven đường, 5 trạm trong khu dân cư

- H p th tia t ngo i (tia UV) ấ ụ ử ạ

- Phân tích điện tr ở (độ ẫn điệ d n c a m u khí) ủ ẫ

- Phát quang hóa h c ọ

Hình 1.1 Nguyên lý đo hấp th sóng beta ụ

Hình 1.2 Nguyên lý đo tán xạ ánh sáng

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT THÀNH PHẦN :

2.1 M c tiêu giám sátụ

Việc thu th p thông tin v s t n t i và nậ ề ự ồ ạ ồng độ các chất trong môi trường phát sinh

ra t ngu n thiên nhiên hay nhân t o phừ ồ ạ ải được th c hi n bự ệ ằng đo lường các chất đó Nhưng các phép đo lường đơn (đo lường m t l n) ho c cách quãng th i gian m t ch t ộ ầ ặ ờ ộ ấ

nào đó thì chưa đủ giá tr có th ị để ể đưa ra các phân bố không gian và thời gian Hơn thế ữ n a, s giám sát (monitoring) các thông s ự ố môi trường cũng tương tự như các phép

đo trong mộ ốt s ngành là s ự đo đạc hay quan tr c nh c lắ ắ ại các phép đo thực hi n v i ệ ớ

m t mậ độ ẫu đủ dày, v c không gian và thề ả ời gian để ừ đó có thể t thực hiện được đánh giá có hi u qu các biệ ả ến đổi và xu thế Giám sát môi trường là ph c h p các bi n pháp ứ ợ ệkhoa h c công ngh và t ọ ệ ổ chức nh m bằ ảo đảm thu nhận được các thông tin mức độ

hi n tr ng hay xu th biệ ạ ế ến đổi các ch t ô nhi m phát thấ ễ ải vào môi trường hay nhiễm vào các cơ thể ố s ng c a h sinh thái trên mủ ệ ặt đất Hay nói m t cách khác giám sát ộđượ ậc l p k hoế ạch để ểm soát môi trườ ki ng m t cách có h th ng tr ng thái và xu th ộ ệ ố ạ ếphát tri n c a các quá trình t ể ủ ự nhiên trong đó có bàn tay của con người Do v y, thuậ ật

ng giám sát chữ ất lượng môi trường, ở đây cần được hi u là quan trể ắc, đo lường, ghi

nh n mậ ột cách thường xuyên, liên tục và đồng b ộchất lượng môi trường và các y u t ế ố

có liên quan đến chúng Theo UNEP, giám sát môi trường có th đư c tiể ợ ến hành để

nh m m t s mằ ộ ố ục tiêu sau đây:

(1) Để đánh giá các hậu qu ô nhiả ễm đến s c khứ ỏe và môi trường s ng cố ủa con người, như vậy s ẽ xác định được m i quan h nguyên nhân và h u qu c a nố ệ ậ ả ủ ồng độ ch t ô ấnhi m, ví d ễ ụ như giữ ứa s c khỏe và biến đổi khí h u ậ

(2) Để đả m b o an toàn vi c s dả ệ ử ụng tài nguyên (không khí, nước, đất, sinh thái …) vào các mục đích kinh tế

(3) Để thu được các s li u h thố ệ ệ ống dướ ạng điều tra cơ bải d n (hay còn gọi là đo đạc thường xuyên) chất lượng môi trường và cung c p ngân hàng d li u cho s d ng tài ấ ữ ệ ử ụnguyên trong tương lai

(4) Để nghiên cứu và đánh giá các chất ô nhi m và h ti p nh n chúng (xu th ti m ễ ệ ế ậ ế ềnăng ô nhiễm)

(5) Để đánh giá các biện pháp ki m soát lu t pháp v phát th i ể ậ ề ả

11

(6) Để ế ti n hành các bi n pháp kh n c p t i nh ng vùng có ô nhiệ ẩ ấ ạ ữ ễm đặc bi t ệ

M t vộ ấn đề khác nhưng rất cơ bản c a giám sát chủ ất lượng môi trường là thi t k ế ếchương trình giám sát theo một hay nhi u mề ục tiêu đã nêu ở trên M i m c tiêu t b n ỗ ụ ự ảthân đã đòi hỏ ấi r t nhi u các yế ố ần và đủ đểề u t c có một chương trình giám sát Ví dụ,

s ố lượng của lưới điểm l y mấ ẫu, độ dài c a giám sát, t n su t l y m u, k ủ ầ ấ ấ ẫ ỹ thuậ ấy t l

m u và phân tích mẫ ẫu và đồng thời nó cũng là các số liệu đầu ra của chương trình giám sát S quyự ết định giám sát cái gì, khi nào, ở đâu, và như thế nào được v ch ra ạchỉ khi mục tiêu giám sát đã được xác định Do vậy, điều quan tr ng nh t c a thi t k ọ ấ ủ ế ế

một chương trình giám sát là phải thi t lế ập được mục tiêu giám sát Đây là bước cần thiết để qui định loại thông tin mà chương trình giám sát (hệ th ng ch tiêu ch t ô ố ỉ ấnhi m quan tr c) ph i cung c p và quyễ ắ ả ấ ết định th ể loại giám sát (th ể loại quan trắc)

Trong hình 2.1, 2.2, 2.3 là các sơ đồ khối các xem xét được đưa ra để quyết định thiết

(Bộ TNMT(2016) Báo cáo môi trường toàn quốc giai đoạn 2011-2015)

Hình 2 2 Sơ đồ ớ gi i thiệu đường đi của thông tin cho m t h ộ ệthố ng

giám sát môi trường

T ừ các sơ đồ, ta th y r ng các thành ph n c a mấ ằ ầ ủ ột chương trình giám sát mà sản phẩm

cuối cùng c a nó là mủ ột báo cáo đầy đủ ề v chiến lược giám sát phải được các nhà

hoạch định chiến lược phê duy t Báo cáo này c n ph i bao gệ ầ ả ồm các cơ sở và lu n c ậ ứ

xác đáng, ví dụ như cơ sở thi t l p h th ng giám sát và phân tích, thông s ế ậ ệ ố ố đo, tần

suất đo, hệ ống đánh giá bao gồ th m các tiêu chuẩn đánh giá, công cụ đánh giá, công cụ

trình bày s u v.v Ngoài ra, m t s vốliệ ộ ố ấn đề quan trọng khác như tổ chức th c hi n ự ệ

chương trình giám sát liên quan đến nhân s , trách nhi m và vự ệ ấn đề tài chính v.v

Tóm l i, m ạ ộ t thiết kế chương trình giám sát phả i bao g ồm các tiêu đề sau:

(1) Chiến lược giám sát

Chất lượng môi trường

chất lượng môi trường

2.2 Nguyên t c thiắ ế t lập hệ thống trạ m nền ô nhi m không khíễ

Nhìn chung các tiêu chí để đặ t tr m n n ô nhi m không khí t i các t ch c th gi i hay ạ ề ễ ạ ổ ứ ế ớ

quốc gia như sau:

(1) V trí trị ạm không được đặt ở những nơi có sự ến độ bi ng l n v qui ho ch v ớ ề ạ ề độdài c a th i gian và v mủ ờ ề ọi hướng c a v trí (ví d ủ ị ụ như phải cách xa nhà máy nhiệt điện kho ng 60 km, kho ng cách có th ngả ả ể ắn hơn cho các nguồn th i nh ả ỏhơn khác)

Quản lý môi trường

Yêu c u v thông tin ầ ề

Chi ến lượ c giám sát

Thu th p m u ậ ẫ

Phân tích trong phòng thí nghi m ệ

S d ng thông tin ử ụ

Thi ết kế ạng lưới m

X lý s ử ố liệu Báo cáo

Phân tích s ố liệu

(2) V trí tr m phị ạ ải cách xa các trung tâm đô thị, công nghi p, giao thông v n thệ ậ ải

Đố ới v i ngu n th i nh t i ch c n ph i cách xa v i kho ng cách vài nghìn mét, ồ ả ỏ ạ ỗ ầ ả ớ ảnhưng vị trí đ t trặ ạm không được đặ ại nơi có gió quá lớt t n

(3) V trí trị ạm không được đặt ở những nơi có nhạy c m v ả ề thiên tai như núi lửa, cháy r ng, bão cát v.v ừ

(4) Địa hình là một điều kiện để xem xét v ị trí đặt tr m (ví d ạ ụ không đặt tr m ở ạ

những nơi như thung lũng, đỉnh núi v.v nếu như vị trí đó không đại diện cho điều

ki n trung bình toàn vùng) ệ

(5) Thiế ập đo đạt l c các thông s ố khí tượng như một trạm khí tượng đầy đủ nh t cùng ấ

với trạm giám sát môi trường

Trong phạm vi hẹp hơn, mạng lưới giám sát ch t lư ng không khí cho m t lãnh th , s ấ ợ ộ ổ ựphân loại trạm và vị trí đặt trạm phả ải đ m bảo các đòi hỏi sau đây:

(1) Đố ới v i tr m nạ ền vùng đối tượng ki m soát là ch t ô nhi m t các khu v c lân ể ấ ễ ừ ự

c n chuy n t i Do v y phậ ể ớ ậ ả ặi đ t xa các ngu n thồ ả ịa phương.i đ

(2) Đố ới v i tr m nên Quạ ốc gia đối tượng ki m soát là các ch t nhi m bể ấ ễ ẩn thường xuyên biên gi i lãnh th ớ ổ và được mang đế ừn t dòng không khí trên cao

Như trên đã nói thành phần này thường không l n do v y ph i lo i tr ớ ậ ả ạ ừ được các nhi m ễ

bẩn địa phương xa các khu vực có ngu n th i l n, ví d ồ ả ớ ụcác ống khói ximăng hay nhiệt điện Phân định ranh gi i c a các khu v c trong mớ ủ ự ạng lướ ềi n n Qu c gia ph i d a trên ố ả ựcác hoàn lưu lớn Nước ta n m trong khu v c ằ ự ảnh hưởng của gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam Mức đ ảnh hưởộ ng c a chúng không gi ng nhau Ph n phía b c ch u nh ủ ố ầ ắ ị ảhưởng mạnh có gió mùa đông bắc còn phần phía nam là gió mùa tây nam Như vậy trong lướ ềi n n Qu c gia có hai trố ạm là hợp lý

2.3 Các yếu tố khí tượng và giám sát chất lượng không khí

Các yếu tố khí tượng quan tr ng nh t trong giám sát chọ ấ ất lượng không khí là gió, nhi t ệ

độ, độ ẩ m, giáng th y, b c x M t tr i v.v S li u quan trủ ứ ạ ặ ờ ố ệ ắc khí tượng t i tr m nh t ạ ạ ấthi t phế ải được chuyên gia khí tượng x ửlý

Các thành ph n không khí chuyầ ển động theo hướng gió chính và dao động theo khuy ch tán rế ối Hướng gió ch o chi ph i trủ đạ ố ực tiếp đến phân b thành ph n ô nhiố ầ ễm

do đó cần m t nghiên c u k lư ng ộ ứ ỹ ỡ và thông tin liên quan đến gió, s li u gió ph i l y ố ệ ả ấ

ít nhất là 5 năm số u liên t c c a m t trliệ ụ ủ ộ ạm giám sát khí tượng (thông thường là 10

15

năm hoặc nhiều hơn) Các xoáy đượ ạc t o ra do v t cậ ản như núi đồi, công trình cao v.v làm thay đổi ngẫu nhiên hướng gió và do đó làm thay đổi ng u nhiên s lan truy n ẫ ự ềchất ô nhi m.ễ

Độ ổn định và không ổn định khí quy n ể ảnh hưởng đến kh ả năng lan truyền c a v t ủ ậchất trong khí quyển theo phương nằm ngang và thẳng đứng

Hàm lượng độ ẩ m và giáng th y c a khí quy n ủ ủ ể ảnh hưởng l n các hi u qu ớ ệ ả ăn mòn và

độ nhìn thấy Độ ẩ m là nguyên nhân quan tr ng trong vi c tọ ệ ạo mây, nước mây và giáng thủy

2.4 Độ cao đo đạc các ch t ô nhi m ấ ễ

Xét theo quan điểm khí tượng h c, s ọ ố đo biểu di n trung bình hóa th i gian là chìa ễ ờkhóa để mô t ả các dao động, các bi n thiên trung bình c a các hiế ủ ện tượng Các thông

s ốchất lượng không khí ph thu c vào các y u t ụ ộ ế ố khí tượng r t nhiấ ều, do đó các yế ốu t

khí tượng thông thường được tính b ng trung bình hóa thì các thông s ằ ố chất lượng không khí cũng vì vậy cũng phải được đo liên tục và dài h n m i bi u th ạ ớ ể ị được xu th ếtheo không gian và thời gian như các thông số khí tượng t i các tr m quan tr c Các ạ ạ ắchất gây ô nhiễm không khí thường là các ch t hóa h c mà b n ch t c a chúng liên ấ ọ ả ấ ủquan r t nhiấ ều đến điểu kiện khí tượng Các ch t h t thì ngoài nhiấ ạ ệt độ không khí ra chúng còn ph ụthuộc các y u t ế ố khí tượng khác như độ ẩ m, tốc độ và hướng gió Các quá trình hóa h c x y ra cho các ch t h t ph c tọ ả ấ ạ ứ ạp hơn nhiều so v i các ch t khí Các ớ ấ

biến đổi theo phân b kích c h t, tính ch t lý, hóa h c c a các ch t h t x y ra không ố ỡ ạ ấ ọ ủ ấ ạ ả

ng ng và do v y ngu n phát th i và ngu n tiêu h y các ch t hừ ậ ồ ả ồ ủ ấ ạt ít được biết đến Chúng thường d nở ạ g lơ lửng, đặc bi t là trong không khí khu v c thành phệ ở ự ố, nơi có

nh ng b m t g gh không th ữ ề ặ ồ ề ể xuyên qua được, đó là lý do để các ch t h t quay tr ấ ạ ở

lại trong khí quyển và ít có kh ả năng tiêu hủy chất hạt

Các ch t ô nhiấ ễm khác như SO2, NOx, CnHm, CO đều có ngu n g c t thiên nhiên ồ ố ừnhưng chúng cũng là các sản ph m cẩ ủa quá trình đốt cháy c a nhiên liủ ệu Nhưng tầm quan tr ng c a các ch t này là chúng là ti n ch t c a m t s ọ ủ ấ ề ấ ủ ộ ốchất có kh ả năng gây hại

r t lấ ớn Hơn nữa s ự gia tăng nguồn th i, các ch t ô nhi m ả ấ ễ ngày càng tăng, mối liên h ệnày càng c n phầ ải được kiểm soát và đó chính là mục tiêu của chương trình giám sát dài h n Do v y giám sát dài h n các ch t ô nhi m là c n thi t cho b t k m t d án ạ ậ ạ ấ ễ ầ ế ấ ỳ ộ ựgiám sát chất lượng không khí cho mọi lĩnh vực quan tâm dù là không khí ô nhiễm

như tại các đô thị và khu công nghiệp hay là chương trình giám sát không khí nền Ch ỉ

có đo đạc dài h n m i có th di n giạ ớ ể ễ ải được mối tương quan giữa ngu n th i và ch t ồ ả ấlượng không khí khi đánh giá ô nhiễm không khí đến h chệ ịu tác động ô nhi m, ví d ễ ụnhư sức kh e cỏ ộng đồng Th i gian t i thiờ ố ểu để có nh ng s liữ ố ệu cơ bản có th ể đánh giá chất lượng không khí ph i là mả ột năm với một chương trình đo liên tục Thông thường các mở ạng lưới giám sát trên th giế ới đo đạc di n ra hàng chế ục năm

Xuất phát t nh ng yêu c u nêu trên, cừ ữ ầ ần xác định chiều cao đo đạc ô nhiễm như thếnào là tốt và đại di n cho tr ng thái cệ ạ ủa môi trường không khí Thông thường đố ới i vkhông khí đô thị ồng độ, n các ch t ô nhi m đưấ ễ ợc đo từ độ cao t 1,5 m ừ – 3 m là độ cao các ch t có kh ấ ả năng gây hại cho con người Nhưng cũng không phải tác gi ả nào cũng cho r ng chằ ất nào cũng vậy Ví d ụ như CO chẳng h n, h cho rạ ọ ằng đo ở 30 cm là tốt

nh t vì khí th i cấ ả ủa các ôtô được th i ra t ả ừ độ cao này Nhưng sau đó các nhà khoa học

l i ch ng minh r ng rạ ứ ằ ối cơ học sau các ôtô và các đặc tính lan truy n c a các nguề ủ ồn thải sát mặt đất này s i di n cho phân b nẽ đạ ệ ố ồng độ là độ cao t 2 ừ – 3 m Đố ới v i các chất CnHm, cũng không phải ch do giao thông v n t i th i ra mà còn do nhi u công ỉ ậ ả ả ềngh s n xu t s d ng các ch t hệ ả ấ ử ụ ấ ữu cơ dễ bay hơi hay các lò đốt công nghi p s d ng ệ ử ụnhiên li u lệ ỏng và khí đốt

T i h ạ ệ thống tr m nông thôn hay tr m nạ ạ ền, độ cao đo đạc là m t vộ ấn đề quan tr ng ọ

Nếu độ cao đo đạc như đô thị ừ t 1,5 3 m thì x y ra v– ả ấn đề các ch t ô nhi m có là ấ ễngu n g c t i ch u có làm ồ ố ạ ỗ liệ ảnh hưởng đến chất lượng m u hay không? M t trong ẫ ộ

nh ng qui phữ ạm đặt tr m là ph i cách xa ngu n thạ ả ồ ải do con người, v y thì vi c giám ậ ệsát chất lượng môi trường này có ý nghĩa như thế nào để có th ể giám sát được các v n ậchuy n ch t th i t ể ấ ả ừ nơi khác đến và ch t th i ngay t i ch T i h ấ ả ạ ỗ ạ ệthống tr m n n quạ ề ốc

t , viế ệc đo đạc các chất khí được lấy ở độ cao trùng với đo đạc gió (10 m), còn ch t hấ ạt

lơ lửng đượ ấ ở độc l y cao t 1,5 ừ – 3m Đó cũng là lý do tại sao chiều cao đo đạ ấc r t khác nhau cho m i h ỗ ệthống giám sát

2.5 K thu t và thi t b l y m u ỹ ậ ế ị ấ ẫ

2.5.1 Các nguyên t c chung cho k thuắ ỹ ậ t lấy m u ẫ

Có năm nguyên tắc áp d ng trong k thu t l y mụ ỹ ậ ấ ẫu môi trường không khí xung quanh

nh m giằ ảm thiểu sai s và tố ối ưu hóa hi u qu l y mệ ả ấ ẫu trong không khí đó là:

(1) M u khí phẫ ải có tính đại diện được về thời gian, địa đi m và điể ều ki n l y m u ệ ấ ẫ

(5) Các ch t gây ô nhiấ ễm không được thay đổi hay biến đổi trong quá trình thu thập

m u ẫ

2.5.2 Các nguyên tắc chung cho tính năng thiế t bị ấy mẫ l u

Các thiết bị ấ l y m u cẫ ần được chế ạ t o phù h p vợ ới các đặc điểm sau:

• Khoảng th i gian l y m u: L y m u t ng l n (hay l y mờ ấ ẫ ấ ẫ ừ ầ ấ ẫu gián đoạn) Thi t b l y ế ị ấ

m u t ng l n phẫ ừ ầ ải đảm b o kh ả ả năng làm việc liên tục trong 20 phút (không được

nh ỏ hơn) và người vận hành luôn ph i có m t trong th i gian l y m u ả ặ ờ ấ ẫ

• L y mấ ẫu trung bình ngày đêm: Thiết bị ấ l y m u này phẫ ải đảm b o: ả

- Khả năng làm việc trong vòng 24 h liên t c có th không có mụ ể ặt người vận hành

- Khả năng dừng t c thứ ời để người v n hành thay phin l c ho c các d ng c h p ậ ọ ặ ụ ụ ấthụ

- Khả năng làm vi c trong ch t ng khi không có mệ ế độ ự độ ặt người vận hành và thiết bịđượ ự độc t ng theo ki u liên t c ho c chu k : ể ụ ặ ỳ

• Lưu lượng nh ỏ : không lớn hơn 10 l/phút đố ới lưu lượi v ng nh ỏ

• Lưu lượng trung bình : t 10 ừ – 500 l/phút đố ới lưu lượi v ng trung bình

• Lưu lượng cao : không nhỏ hơn 500 l/phút đối với lưu lượng cao

- Các máy l y m u khí phấ ẫ ải được trang b b phị ộ ận đo thể tích m u ẫ Lưu lượng k hoế ặc

một cụm chi ti t máy có kh ế ả năng duy trì một giá tr ị đã định trước của lưu lượng

- Chức năng thiế ị ột b m t kênh l y m u ho c nhi u kênh l y m u: Có kh ấ ẫ ặ ề ấ ẫ ả năng thay đổi lưu lượng không khí trong m i kênh riêng bi t ỗ ệ

a L y m u các chấ ẫ ấ t hạ t

Chấ ạt đượ ất h c l y m u làm hai lo i: hẫ ạ ạt lơ lửng và h t lạ ắng Như đã biế ạt lơ lửt h ng (bụi lơ lửng ) có kích thư c r t nh t 1 40 µm, còn các h t lớ ấ ỏ ừ – ạ ớn hơn gọi là b i có kh ụ ảnăng lắng đọng

+ L y m u bấ ẫ ụi lơ lửng: Có r t nhiấ ều phương pháp để ấ l y m u bẫ ụi lơ lững, thông d ng ụ

nh t cho thu th p lo i hấ ậ ạ ạt này là phương pháp màng lọc Nguyên lý là dùng bơm hút

một lượng không khí đi qua một phin lọc có tính năng giữ được các h t b i này l i ạ ụ ạCác cơ chế ữ gi các h t b i này là trên các cái l c là các l c trạ ụ ọ ự ọng trường, ma sát, l c ự

c n và khu ch tán Thi t b ả ế ế ịHigh – Volume (Hi – Vol) được s d ng r ng rãi t i các ử ụ ộ ạnước trên th giế ới để ấ l y b i t ng s (Total Suspended P ticulate ụ ổ ố ar – TSP) còn các lo i ạkhác có tốc độ út thấp hơn như từ 20 – 50 l/phút dùng để ấ l y m u PM10 (Particulate ẫMatte 10 µm) Nh t B n có 23 trậ ả ạm để ấ l y m u 24 h bẫ ụi lơ lửng t ng s S u phân ổ ố ốliệtích v sau c a lo i m u b i 24h này là: tề ủ ạ ẫ ụ ổng lượng b i, các ch t ch a bezen hòa tan, ụ ấ ứbenzo(a)pyren , sunfat, nitrat hòa tn và các kim lo i n ng Hi n nay theo Tiêu chu n ạ ặ ệ ẩViệt Nam (TCVN) m i ch có hai ch ớ ỉ ỉ tiêu qui định cho bụi lơ lửng là n nồ g độ ụ ổ b i t ng

s (TSP) và chì trong b ố ụi

+.Gi y l cấ ọ : Có hai loại được s d ng cho mử ụ ục đích này đó là loại phin l c màng làm ọ

t v t li u s i xenluloza, còn lo i kia làm b ng v t li u s i th y tinh C hai loừ ậ ệ ợ ạ ằ ậ ệ ợ ủ ả ại đều

có thu c tính b n v i tộ ề ớ ốc độ cao c a khủ ối không khí đi qua (>1000l/phút) và vẫn gi ữđược c u trúc m ng c a lư i l c ấ ạ ủ ớ ọ

+ Bơm hút lấy m u b iẫ ụ: Bơm hút lấy m u b i cẫ ụ ần đạt được các thông s sau: có b ố ộ

ph n ch nh tậ ỉ ốc độ dòng hút sao cho khi l y m u t c d hút không ph ấ ẫ ố ộ ụthuộc vào nguồn điện có nghĩa là tốc độ không được đổi trong th i gian l y m u Các b phờ ấ ẫ ộ ận được n i ố

t ừ bơm lấy mẫu đến b ph n l y m u ph kín, không rò r cho m u có giá tr trung ộ ậ ấ ẫ ải ỉ để ẫ ịthực như lượng ch t ô nhi m có m t mà m u thu thấ ễ ặ ẫ ập được (TCVN 5067:1995 Phương

pháp khối lượng xác định hàm lượng bụi)

b L y m u các chấ ẫ ất khí và hơi

K ỹthuật lấy mẫu được chia làm b n lo ố ại:

• Loại 1: L y m u t c th i: s dấ ẫ ứ ờ ử ụng bình đã hút hết không khí, bình có th làm b ng ể ằthủy tinh ho c thép không g có g n các van ho c đ ng h ch áp l c ặ ỉ ắ ặ ồ ồ ỉ ự

19

• Loại 2: L y m u b ng tay: là các thi t b bao gấ ẫ ằ ế ị ồm bơm hút chân không và bộ ph n ậthu mẫu Theo phương pháp hấp th thì b thu m u này là bình ch a s n dung d ch ụ ộ ẫ ứ ẵ ị

c nh ch t ô nhiố đị ấ ễm Theo phương pháp hấp ph thì b thu m u bao g m các ng ụ ộ ẫ ồ ố

nh i các ch t có kh ồ ấ ả năng hấp ph ụ như than hoạt tính, silicagen, v.v Ph i có mả ột

b phộ ận đo lưu tốc dòng khí đi qua các chất h p th ho c h p ph ghi l i th ấ ụ ặ ấ ụ để ạ ểtích khí đã lấy Các mẫu này được gi i h p và phân tích trên máy s c kí hay máy ả ấ ắ

s kí - khắc ối phổ

• Loại 3: L y m u t ng: là các thi t b có th l y m u t ng theo trình t Thi t ấ ẫ ự độ ế ị ể ấ ẫ ự độ ự ế

b bao gị ồm bơm hút chân không và chương trình do ngườ ử ụng đặi s d t ch ế độ thời gian và lưu lượng khí không khí cho l y m u m i c a l y m cho m t m u, s c a ấ ẫ ỗ ử ấ ẫ ộ ẫ ố ử

có th ể lên đến 12 Nếu đặ ẵt s n 12 m u, các m u s ẫ ẫ ẽ đượ ấc l y theo trình t t 1 -12 ự ừtheo thời gian và lưu lượng đã đặt trước

• Loại 4: L y m u t ng và phân tích liên t c: là các thi t b l y m u hiấ ẫ ự độ ụ ế ị ấ ẫ ện đạ ửi s

dụng các phương pháp vật lý để phân tích hóa học như tia tử ngo i, tia t ngoạ ử ại

hu nh quang, phát quang hóa hỳ ọc để phát hiện và đo nồng độchất ô nhi m trong ễkhông khí xung quanh Các thi t b này cho k t qu theo th i gian th c và không ế ị ế ả ờ ự

c n l y mầ ấ ẫu như các phương pháp nêu trên Hiện nay các phương pháp này được

M và EC (Liên minh châu Âu) phê duy t s dỹ ệ ử ụng trong đo đạc môi trường không khí xung quanh thay các phương pháp cổ điển trước kia

2.6 Thiết bị ử ụng trong giám sát môi trườ s d ng không khí hiện nay

Theo TCVN hiện nay các dạng đo đạc được xác định như sau:

- Đo đạc liên t c ụ trực ti p các ch t ô nhiế ấ ễm môi trường thông thường như bụi lơ lửng (TSP), các chất khí như SO2, NOx, CO…

- Đo đạc các ch t ô nhiấ ễm có độc tính đặc thù đòi hỏ ệi h thống phân tích ph c tứ ạp, đó

là h ệthống AAS (h ệthống quang ph h p th nguyên tổ ấ ụ ử) dùng để định lượng kim lọai

n ng và s c khí ho c kh i ph ặ ắ ặ ố ổ (thông thường dùng ghép n i v i kh i ph g i là s c kí ố ớ ố ổ ọ ắ– kh i ph ố ổ (GC-MS), hoặc s c kí l ng kh i ph ắ ỏ – ố ổ (LC-MS) dùng để phân tích độc chất

2.6.1 Thiết bị xách tay

Thiế ị xách tay đượ ử ụt b c s d ng nhiều trong đo đạc kh o sát chả ất lượng môi trường t i ạViệt Nam cũng như trên thế ớ gi i Các thi t b ế ị này có ưu điểm g n nh mà v n mang ọ ẹ ẫ

hi u qu và tính khoa h c Mu n lệ ả ọ ố ắp đặt một chương trình giám sát chất lượng không khí (h ệthống mạng lưới điểm đo) người ta b t bu c ph i ti n hành m t kh o sát mang ắ ộ ả ế ộ ảtính kh ả thi các điểm đo dự ến Trong trườ ki ng h p này n u không s d ng các thi t b ợ ế ử ụ ế ịxách tay thì s không có k t qu t t M t khác trong m t mẽ ế ả ố ặ ộ ạng lưới điểm đo cố đị nh, người ta s ti n hành các cuẽ ế ộc đo đạc định k nh m b sung s li u, lúc này vai trò các ỳ ằ ổ ố ệthi t bế ị xách tay là r t quan tr ng ấ ọ

2.6.2 Thiế t bị ắ l p đ ặt c ố định

Trạm giám sát môi trường được đặt ra để theo dõi thường xuyên chất lượng không khí

t i nhạ ững điểm đã được qui ho ch s n Các trạ ẵ ạm này thường có các thi t b ng b ế ị đồ ộ đo các thông s ố môi trường và các y u t ế ố liên quan đến chất lượng môi trường c ụthể là các thông s ố khí tượng M t tr m bao g m các thi t b ộ ạ ồ ế ị đã nêu trên đượ ắp đặt đồc l ng

b trong nhà ho c trong mộ ặ ột côngtennơ hoặc nhà tr m Các ph ki n bạ ụ ệ ảo đảm cho thiết

b ị đo hoạt động t ng là h ự độ ệthống điện, h ệthống điều hòa không khí, h ệthống điều khi n thi t b , h ể ế ị ệ thống ghi chép s u và truy n tín hi u (truy n tin), thi t b ố liệ ề ệ ề ế ị văn phòng đảm b o cho nhân viên làm viả ệc như bàn ghế máy tính Côngtennơ này nế ắu l p trên m t xe ôtô s là mộ ẽ ột trạm di động đo đạc chất lượng môi trường

+ Trạm quan trắc môi trường không khí tự động theo công nghệ HORIBA

Đây là một hệ thống các thiết bị đo tự động và liên tục các yếu tố môi trường không khí được đặt trong 1 shelter đặc biệt có điều hoà nhiệt độ Được cấu thành bởi 4 hợp phần chính:

Hệ thống các modul phân tích (modul bụi, modul khí, hệ thống khí tượng, hệ thống phụ trợ, );

Hệ thống truyền nhận dữ liệu (datalogue, phần mềm IOVIS, );

Hệ thống máy tính và truyền dữ liệu;

Nguồn điện vận hành

Các TB đo được kết nối với bộ lưu giữ và xử lý số liệu Từ bộ lưu giữ và xử lý số liệu, các trạm được kết nối mạng và truyền số liệu về Trung tâm điều hành

21

Hình 2 4 Mô hình 1 truy n nhể ận và lưu trữ ố s u liệ

Hình 2 5 Sơ đồcác hợ p ph n c a tr m ầ ủ ạTrạm quan trắc không khí tự động, cố định quan trắc các thông số sau:

- Thông số khí tượng: Tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ không khí ngoài trời, độ

ẩm, áp suất khí quyển, bức xạ mặt trời

- Thông số ô nhiễm: NO, NO2, NOx, SO2, CO, O3, TSP, PM10 , PM2.5, PM1.0

CH4 NMHC THC

TEOM PM2.5 PM10

wind speed win direction air temperature air humidity air pressure

exhaust

- Các thông số khác: VOC-BTEX, THC

- Các thiết bị phụ trợ khác : kiểm chuẩn, thu nạp và xử lý số liệu, bộ sinh khí zero, bộ tạo khí chuẩn,

+ Hệ thống giảm sát chất lượng không kh í AQM65 của AEROQUAL

Phạm vi sử dụng trong mạng lưới quan trắc quốc gia, khu đô thị, khu công nghiệp, sân bay, khai thác mỏ, đường cao tốc, đánh giá các tác động của môi trường, ,Lắp đặt và cài đặt thiết bị trong khoảng 30 phút, các modul cảm biến có thể bổ sung thêm theo nhu cầu sử dụng

Hình 2 6 Trạ m quan trắc, giám sát không khí AQM65

23

B ng 2 1 Thông s k ả ố ỹthuật của AQM65 (đo khí)

Các modul đo khí Dải đo (ppm) Độ chính xác Độ phân giải

Độ trôi 24h Zero/ppm;

%

Nitrogen Dioxide N02 0-0.2 1% 0.001 0.001 /0.2% Carbon Monoxide CO 0-25 1% 0.001 0.001/0.2% Sulfur Dioxide S02 0-10 1% 0.001 0.001/0.2% Nitrogen Oxides NOx 0-0.5 1% 0.001 0.001 / 0.2% Hydrogen Sulfide

Carbon Dioxide C02 0-2000 2% 10 1 /0.6%

Volatile Organic

Compounds voc 0-20 1% 0.001 0.005 / 0.2% Đặc tính kỹ thuật

Kết nổi Tiêu chuẩn: WIFI, Ethernet (LAN)

Lựa chọn: Cellular IP GPRS modem Nguồn cấp 90 - 264VAC, 47-63HZ, Typical draw: 100W

Kích thước Tiêu chuẩn 131Hx510W x 280D mm

Có chất chuẩn AirCal 8000: 1310H x 655W x 280D mm

trọng lượng 30kg Nhiệt độ làm việc -35°c đến +50°c

B ng 2 2 Thông s k ả ố ỹthuật của AQM65 (đo bụi)

Modul đo bụi Dải đo (µm/m3) Độ chính xác Lưu lượng (1/phút) Bụi PM1.0, PM2.5,

PM10, TSP 0-2000 <±(2 pg/m3 + 5%) 2

+ Thiết bị giám sát chất lượng không khỉ từ xa (AQM) tích hợp máy đo bụi Model

7301AQM (Air Quality Monitor)

Thông sổ kỹ thuật chính là: Tốc độ dòng 0.1CFM (2.83LM), kích thước hạt của máy đo bụi (có thể cài đặt thay đổi ch thước hạt ở 6 kênh).kí

Cảm biến môi trường: trang bị TRH (cảm biến nhiệt độ, độ ẩm), cảm biến C02

(NDIR), cảm biến TVOC (PID) Hiển thị µ chế độ PM (Quy đổi nồng độ khối g lượng)Pin cấp nguồn: Hoạt động được 1 tháng với 1 lần sạc pin (chế độ ngủ), sử dụng liên tục được 10 tiếng Hợp chuẩn ISO, GMP, FDA, chức năng báo cáo

Hình 2 8 Thi t b gi m sát không khí SLIế ị ả

Hình 2 7 Thiết bị giám sát chất lượng không kh t ỉ ừxa

B ng 2 3 Thông s k ả ố ỹthuật củ a 7310AQM

Là hộ thống thiết bị quan trắc môi trường

không khí xung quanh online để đo các chất gây

ô nhiễm không khí Hệ thống dựa trên công nghệ

mới cung cấp độ nhạy và chính xác cao, có khả

năng đo các khí: CO, N02, S02, H2S, 02, 03,

25

sử dụng pin năng lượng mặt trời hoặc bình acqui

B ng 2 4 Các thông s k ả ố ỹthuật củ a SLI

Hướng gió: dải đo: 0 ~ 360°, độ lệch: 5°

Nhiệt độ: sử dụng điện trở PtlOO l/3Din B, độ phân giải: 0.01°c, độ lệch 0.1°c

Độ ẩm: 0 ~ 100%, độ lệch: ±1.5% (5 ~ 95%)

Áp suất: dải đo: 800 ~ 1100hPa, độ lệch: lhPa Bức xạ kế: 400 ~ 700nm, dải đo: 0 ~

1500W/m2, độ tuyến tính: 1%

12 Truyền thông RS232, Wifi, GSM, radio, GPRS

13 Datalogger 2MB flash, kểt nồi máy tính

Hiện nay tại Hà Nội c 06 trạm quan trắc khống khí và 01 xe quan trắc tự động, tuy ó nhiên Tổng cục Môi trường đầu tư và quản lý là 02 trạm (trạm tại Nguyễn Văn Cừ và trạm tại khu vực Lăng Bác) và 01 xe quan trác tự động, còn lại 02 trạm do Sở Tài Nguyên Môi trường Hà Nội và 02 trạm Trung tâm khí tượng Thủy văn Quốc gia quản lý Trạm khí quan trắc các thông số cơ bản trong môi trường không khí do ảnh hưởng của hoạt động giao thông; riêng trạm Lăng là trạm quan trắc, theo dõi chất lượng không khí do ảnh hưởng tổng hợp của khu vực x g quanh (dân cư, giao unthông ) (Bộ TNMT (2013) Báo cáo môi trường không khí quốc gia 2013)

CHƯƠNG III XÂY DỰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐO :

+ Nguồn cung cấp năng lượng cho các tủ:

Đặc điểm khí hậu nước ta là nước nhiệt đới, số giở nắng trong năm nhiều, nguồnnàng lượng mặt trời đồi dào Hơn nữa, đặc điểm của hệ thống là tủ giám sát khí tại hiện trường thường được đặt ngoài trời, trên cao và yêu cầu di động được nên việc chế tạo nguồn cung cấp cho tủ hiện trưởng đảm bảo được tính lính hoạt dễ lắp đặt, sử dụng

ở vị trí đặc trưng và tận dụng tối đa ưu điểm khí hậu nhiệt đới nước ta Việc tính toán

sử dụng năng lượng mặt trời là giải pháp đem lại nhiều ưu điểm cho các trạm giám sát

27

không khí ngoài trời

Nhược điểm lớn nhất là nguồn năng lượng từ pin năng lượng mặt trời có đặc điểm phụ thuộc vào thời tiết hằng ngày, ngày nắng thì dồi dào, ngày râm thì nguồn cung cấp hạn chế, ban đêm thì không thể cung cấp cho hệ thống Vì vậy giải pháp cho vấn đề là năng lượng mặt trời sau khỉ thu được đưa qua bộ chuyển đổi DC/DC đầu ra một phần nạp cho Ắc quy 12V phần còn lại dùng cho vận hành hệ thống Trong trường hợp buổi tối hoặc những ngày râm, quang thông mặt trời không đủ năng lượng trong ắc quy sẽ được sử dụng cho hệ thống hoạt động Tủ trung tâm được đặt cố định trong nhà nên nguồn cấp cho tủ thông qua bộ chuyển nguồn 220VAC sang 12VDC

+ Tủ giám sát đo lường không khí ở hiện trường: Các sensor rất nhạy cảm, dễ bị nhiễu

đo và phá hủy bởi các điều kiện thời tiết vì thế cần tính toán xây dựng tủ hiện trường bảo vệ các sensor trước yếu tố thời tiết, cũng như đảm bảo các điều kiện để phép đo cho kết quả chính xác Tủ đo thường được đặt trên cao và di động được, đặt ngoài trời nên phải được thiết kế nhỏ, linh hoạt Tủ bao gồm module sensor khí, bụi (sensor khí

CO, N02, S02, cảm biến giám sát bụi PM1, PM2.5, PM10 trong không khí) giúp đo nồng độ các khí, bụi cần giám sát Module truyền thông phục vụ giao tiếp vói hộp trung tâm Module vi xử lí làm nhiệm vụ thu thập, chuyển đổi thông tin từ cảm biến, nhận lệnh từ tủ trung tâm, gửi thông tin về tủ trung tâm Module nguồn chuyển đổi nguồn 12V cung cấp từ ắc quy sang 5V cung cấp cho các module còn lại trong tủ.+ Hộp trung tâm: Hộp trung tâm đóng vai trò như “trạm chuyển thông tin” giữa máy tính trung tâm với tủ hiện trường Hộp bao gồm 3 module là module truyền thông với

tủ hiện trường, module truyền thông giữa hộp trung tâm với máy tính trung tâm và module vi xử lí Module truyền thông phục vụ giao tiếp với tủ đo ngoài hiện trường Module vi xử lí làm nhiệm vụ quản lí các module truyền thông và xử lí các bản tin nhận được từ tủ đo ngoài hiện trường Module truyền thông giữa tủ trung tâm với máy tính trung tâm giúp tủ trung tâm kết nối với máy tính trung tâm

+ Máy tính trung tâm: Máy tính trung tâm cài phần mềm giao diện đã được thiết kế thực hiện hai chức năng là giúp hiển thị, lưu trữ các thông tin thu thập được từ tủ đo hiện trường và hai là cho phép người vận hành giao tiếp với hệ thống thông qua gửi các lệnh yêu cầu đo xuống hiện trường

3.2 Lựa chọn các thành phần trong hệ thống

3.2.1 Lựa chọn cảm biến đo khí

Hình dạng bên ngoài của các cảm biến khí có thân ngoài là khối trụ nhỏ, phía trên cùng

là bề mặt tiếp xúc hình tròn màu trắng bên trong - (sensing area), bên ngoài là viền cao

su màu đen để bảo vệ bề mặt cảm biến và giúp cảm biến dễ dàng gắn chặt vào giá cảm biến khi lắp đặt Phía dưới cảm biến là 4 chân đàu ra của cảm biến tương ứng với bổn điện cực bên trong cảm biến đó là điện cực làm việc (Worker Electrode), đầu điện cực đếm(Counter Electrode), đầu điện cực mẫu (Reference Electrode) và đầu điện cực phụ (Auxiliary Electrode), cấu tạo bên ngoài các cảm biến CO-B4; N02-B4 và S02-B4 có cấu tạo hoàn toàn tương tự nhau

+ Lựa chọn cảm biến khí CO- B4

Hình 3 2 Cả m biến khí CO- B4

B ng 3 1 Thông s k ả ố ỹthuật củ a cảm biế n khí CO- B4

Dải đo Độ nhạy current Zero Độ trôi điếm

không Khoảng nhiệt độ Kiểu

0 - 2000

(ppm) (nA/ppm) 525

-30 to+130 (nA)

<10%

(ppb/year) -30 to +50 (°C) B4 (Dùng cho ngoài trời)

+ Lựa chọn cảm biến khí NO2- B4

Dải đo Độ nhạy current Zero Độ trôi điếm

không Khoảng nhiệt độ Kiểu

0 50 –

(ppm)

-425 (nA/ppm)

-15 +20 to(nA)

0 to +20 (ppb/year)

-30 to +50 (°C)

B4 (Dùng cho ngoài trời)