Nghiên ứu xây dựng hỉ số hất lượng không khí để phụ vụ ho ông tá quản lý hất lượng không khí

Trang 1 NGUYỄN THÀNH DƯƠNGBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- NGUYỄN THÀNH DƯƠNGCÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNGNGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ ĐỂ PHỤC VỤ CHO CƠ

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U 22

38T1 L a ch ự ọ n thông số tính toán AQI38T 2238T2 L a ch ự ọ n cách tính AQI và phương pháp ch ọn AQI đạ i diện 2338T 38T3 Đề xu t đi m gi i h n 26 ấ ể ớ ạ 38T 38T4 Xây d ự ng phần mề m tính toán và hình th c th ứ ể ệ hi n38T 29

CHƯƠNG III KẾ T QU VÀ TH O LU N 31 Ả Ả Ậ

38T1 Công th c tính toán và l a ch ứ ự ọ AQI đạ n i diện 3138T 38T1.1 Công th c tính toán AQI cho t ứ ừ ng thông số38T 3138T1.2.Phương pháp lự a ch ọn AQI đạ i diện 3138T 38T1.3 B ả ng đi ể m gi ớ i hạn 3138T 38T1.4 Màu sắc thể ệ hi n 3238T 38T1.5 X lý s ử ố ệ ầ li u đ u vào cho A QI 3238T 38T2 Ph ầ n mề m tính toán AQI t i Hà N ạ ộ i38T 3538T3 Hi ệ n trạng và xu hướng diễn biến chất lượng không khí ở Hà N ộ i 3538T 38T 38T

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AQI (Air Quality Index): Chỉ ố s chất lượng không khí

ANN (Artificial Neural Network): M ng th n kinh nhân tạ ầ ạo

API (Air Pollution Index): Chỉ ố s ô nhi m không khíễ

CAQI (Common air quality index): Chỉ ố ất lượ s ch ng không khí chung

CAA (Clean Air Act): Đạo luật không khí sạch

PSI (Pollution Standard Index): Ch s ỉ ốtiêu chuẩn ô nhiễm

US EPA (United State Environmental Protection Agency): Cục bảo vệ môi trường

M ỹ

NAAQS: Tiêu chuẩn Quốc gia về chất lượng không khí ngoài trời

MLP (Multiple Layer Perceptron): Mô hình mạng đa lớp

RAQI (Revised Air Quality Index): Ch s ỉ ốchất lượng không khí đã sử ổa đ i

Bảng 12: phân loại mứ ộc đ độc hại của một số chất trong một nghiên cứu tại Nga38T 24

Hình 2: Giao di n tính toán AQI Hà Nệ ội 38T 35

Hình 13: So sánh di n bi n Ip c a NOễ ế ủ R 2 R và OR 3 R năm 200738T 41

LỜI MỞ ĐẦU

Chất lượng không khí được đánh giá qua r t nhi u thông s như: bụi, CO, ấ ề ố

SOR 2 R,…Do đó việc đánh giá chất lượng không khí khá ph c tạp và càng khó khăn ứhơn cho người dân, những ngườ không có chuyên môn trong lĩnh vực môi trười ng

Thậm chí khi người dân có đầy đủ thông tin về các thông số trên nhưng họ ẫ v n không nhận định được chất lượng không khí ở m c đ ứ ộ nào Chính vì th , nhiế ều

quốc gia trên thế ới đã nghiên cứu và ứng dụng một loại chỉ ố ới tên gọi chung gi s v

là h s “C ỉ ố chất lượng không khí” nhằm giúp cộng đồng dễ dàng nh n biậ ết được chất lượng không khí và những tác hại của nó Tuy nhiên ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên c u vứ ề ch s này ỉ ố Vì vậ đềy, tài “Nghiên c ứ ứ u ng d ng ch ụ ỉ ố s ch ất lượ ng

được ch n làm n i dung nghiên c u cho m c tiêu trên ọ ộ ứ ụ

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1 Khái niệm chỉ số chất lượng không khí

Thông tin về ất lượ ch ng không khí có giá trị ớ v i cộng đồng như thông tin về

thời tiết Một công cụ chính mà nhiều quốc gia sử ụng là chỉ ố chất lượng không d s khí ( ir Quality IA ndex - AQI) Cục bảo vệ môi trường M US Environmental ỹ (Protection Agency - US EPA ử ụng AQI để) s d cung cấp cho cộng đồng thông tin hàng giờ ề v chất lượng không khí khu vực và các mứ ộc đ ô nhi m không khí gây ra ễ

đối v i s c kh e Nhớ ứ ỏ ững hướng d n này giúp cho cẫ ộng đồng hi u v AQI và ể ề các thông tin tác động đến s c kh e có th c a ch t ô nhi m ứ ỏ ể ủ ấ ễ có trong không khí v i ớ

mục đích khuyến cáo người dân Từ đây h s t ọ ẽ ự điều chỉnh các hoạt động nh m ằ

bảo vệ ức khỏe của bản thân s P

[27].

s AQI là chỉ ố thông báo chất lượng không khí Nó cho b n biạ ết bầu không khí chúng ta đang sống là sạch hay đang ô nhiễm th nào và nh ng lo l ng v s c ế ữ ắ ề ứkhỏe có liên quan mà bạn nên biết AQI chú trọng đến những tác động c a chấủ t ô nhiễm có thể ảy ra trong vài phút hoặc vài ngày sau khi hít thở ầu không khí đó x b

AQI được tính toán dựa trên 5 chất ô nhiễm cơ bản được quy định b i B ở ộTiêu chu n Không khí S ch cẩ ạ ủa Mỹ (Clean Air Act - CAA) v ềtiêu chu n không khí ẩ

sạch bao gồ Ozone mặ ấm t đ t, bụi, CO, SOR 2 R và NOR 2 R Vớ ừi t ng ch t ô nhi m, US ấ ễEPA thi t l p các tiêu chu n vế ậ ẩ ề chất lượng không khí qu c gia nh m khuyố ằ ến cáo

cộng đồng có biện pháp bảo vệ ức khỏe của mình s

2 Lịch sử phát triển AQI

Lần đầu tiên 1970, AQI được biế ết đ n là một chỉ ố do Cục quản lý ô nhiễm s không khí thuộc Bộ ả b o vệ môi trường bang New Jersey, M công bỹ ốP [29]

P Mục đích của việc đưa ra chỉ ố s này là mang l i nh ng thông tin c n thiạ ữ ầ ết cho người dân thường v chề ất lượng không khí mà h ọ đang hít thở Ngoài ra còn m t s nghiên ộ ố

cứu khác tuy chưa được thực hiện nhưng cũng là thông tin cơ sở ề ệc hình thành v vi

những nhận biết về chỉ ố chất lượng không khí như: s

+ Năm 1970, Shenfeld đã đánh giá chất lượng không khí bao gồm tổ hợp 2 yếu tố là

SOR 2 R và COH được xác định theo công thức sau P [1]

P:

I(TOR) là chỉ ố chấ ợ s t lư ng không khí Toronto

COH (Coefficen of haze): h s t m nhìn

+ Năm 1971, Thomas, Babcock và Schult lại tính toán d a trên t l gi a nự ỷ ệ ữ ồng độquan trắc được và giá tr tiêu chuị ẩn tương ứng P

[1]

Trong đó: CR i R - nồng độtrung bình 24h của chất ô nhiễm thứ i

CR s R - nồng độtrung bình 24h tiêu chuẩn của ô nhiễm thứ i + Ch s ỉ ố được xem là có tính đến các tác động cộng hưởng c a các chấủ t ô nhi m ễ

của tác giả Babcock 1970 đó là chỉ ố s PINDEX ( s chỉ ố P) Phương pháp chỉ s ố P dựa trên tiêu chuẩn chất lượng không khí và những nguyên lý đã được thừa nhận khác c a các môn khoa h c nghiên c u vủ ọ ứ ề ô nhiễm không khí Chỉ ố s P g p các ộthành ph n ô nhiầ ễm không khí như bụi, SOR 2 R, CO, HC, ch t ôxy hóa quang hóa, ấ bức

x mạ ặt trời và tác động cộng hưởng của bụ SOi- R 2 R Với phương pháp chỉ ố s P, thành

phần oxy hóa được tạo ra do sự ổng hợp từ t NOR 2 R và các HC nguyên khai, mứ ộc đ

của những biến đổi được chi phối bởi giới hạn bức xạ ặt trời Tiếp theo, các yếu tố mchịu đựng d a vào tiêu chu n chự ẩ ất lượng không khí (là giá tr gi i hạ ủị ớ n c a mỗi ch t ấ

ô nhiễm được quy định trong tiêu chu n hiẩ ện hành) được dùng để rút g n t các ọ ừ

mức ô nhiễm của nhiều chất thành một thông số tương đương Các yếu tố chịu đựng

biến thiên từ 214 đối với chất oxy hóa quang hóa đến 40000 đối với CO Độ ộ c ng hưởng được tính b ng giá tr nh ằ ị ỏ hơn của n ng đ ồ ộ quy đổ ủi c a ch t ph n ng( b i ấ ả ứ ụhoặc SOR 2 R) Cu i cùng, 6 giá trố ị ồng độ quy đổ n i cùng v i giá tr ớ ị tính toán độ ộ c ng hưởng được tính t ng thành m t ch s Pổ ộ ỉ ố P

[15]

P: Năm 1976, US EPA đã thành lập d ng ch s chạ ỉ ố ất lượng không khí được g i ọ

là PSI (Pollution Standards Index) Nó được sử ụng bởi chính phủ và các tổ chức dđịa phương Dạng ch s ỉ ố này được hình thành theo một đề tài nghiên c u doứ US EPA và CEQ (President’s Council on Environmental Quality) chủ trì Đề tài này đã chỉ ra rằng 55 khu vưc đô thị Mở ỹ và Canada đã báo cáo 1 chỉ ố ề s v chất lượng không khí mà đã sử ụ d ng t i 14 ch s khác, liên h v i các c nh báo khác mà b n ớ ỉ ố ệ ớ ả ảchấ ảt c 55 ch s u cùng n i dung là báo cáo vỉ ố đề ộ ề chất lượng không khí Do sự phức

tạp của các chỉ ố đó đã gây khó hiểu cho công chúng s P

[12]

P Điều đó đã dẫn đến m t ộnhu c u t t y u là c n th ng nhầ ấ ế ầ ố ất các chỉ ố đó thành 1 chỉ ố s s duy nhất nhưng vẫn đáp ứng được các yêu cầu là đầy đủ thông tin, d hi u, rõ ràng Ch s ễ ể ỉ ố này có cơ sởkhoa h c là NAAQS (National Ambient Air Quality Standards) và SHL (Significant ọ

Harm Level), đó là những n n t ng khoa hề ả ọc liên quan đến chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng, nó rất đơn giản và được công chúng u mhiể ột cách dễ dàng Đến năm 1999, chỉ ố này đượ s c đổi tên thành AQI và được s dử ụng cho đến nay đểthông báo chất lượng không khí cho các thành phố ở USA Đồ ng th i vờ ới sự thay

đổi tên g i là thêm vào các h ng m c chọ ạ ụ ất lượng không khí trên m c tiêu chu n ở ứ ẩ(mức từ 101 trở lên) và thêm vào tiêu chuẩn cho OR 3 R trong 8h và thay PMR 10 R bằng

PMR 2,5 R Khi chất lượng không khí là không t t cho nhóm nh y cố ạ ảm, EPA đã thêm vào các mục tương ứng dành cho 1 nhóm dân số ch u rủị i ro lớn nhấ ốt đ i v i mớ ột chất ô nhiễm đặc bi t ệ

Ngoài ra còn một phương thức xác định ch s chất lượng không khí theo hệ ỉ ốthống API (Air Pollution Index) của UK (United Kingdom) đã được công bố l n ầđầu tiên vào năm 1990 gồm bốn nhóm xác định m c đ ô nhi m không khí là th p, ứ ộ ễ ấtrung bình, cao và r t caấ o Đến năm 1997 hệ thống này được cải bi n thành mế ột thang chỉ ố ừ s t 1 đến 10 v i giớ ới hạn cho mỗi mứ ộc đ ô nhi m b ng giá thang gễ ằ ồm

ba mức chỉ ố ừ 1 đế s t n 9 và v i các giá trớ ị ớn hơn mứ l c cao và rất cao thì được quy cho giá trị ằ b ng 10 P

[7]

P

3 Xu hướng AQI h iện nay

Hiện tại nhiều nước trên thế ới như: Anh, Mỹ gi , Pháp, B , Canada, Australia, ỉNewzeland, Hongkong, Singapor, Malaysia, Thailand, Trung Quốc, Indonesia, Đailoan đã xây dựng cho mình ch s ch t lư ng không khí AQI hay API ỉ ố ấ ợ

Thông số để xây d ng cự h s ỉ ố chất lượng không khí là các chất cơ bản trong môi trường không khí SOR 2 R, NO2R R, B i, Oụ R 3 R một vài nơi có thêm thông số đặc trưng

của khu vực và Phương pháp xây dựng dựa trên 2 hệ ố th ng c a Anh và Mủ ỹP [7]

P

3 1 AQI tại Mỹ

Ch s ỉ ốchất lượng không khí dựa trên thông số cơ bản CO, SOR 2 R,PM,R R NO2R R,

OR 3 Rvà công thức tính toán AQI cho mỗi chấ như saut P

[28]

P:

Trong đó:

IR P R: Chỉ ố s chất lượng không khí (AQI) của chất ô nhi m p ễ

(p: OR 3 R, SO2R R, NOxR R, CO, PM10R R)

CR p R:Nồng độ đo được thực tế ủa chất ô nhiễm p c

BPR Hi R: Là gi i h n trên cớ ạ ủa nồng độ ấ ch t ô nhiễm p ng v i Cứ ớ R p

BPR Lo R: Là gi i hớ ạn dướ ủi c a nồng độ ấ ch t ô nhiễm p ng v i Cứ ớ p R

IR Hi R: Giớ ại h n trên c a AQI (Tra b ng) ng v i nủ ả ứ ớ ồng độ Cp R

IR Lo R: Giớ ạn dướ ủi h i c a AQI (Tra bảng) ng v i nứ ớ ồng độ Cp R

AQI t p trung vào nhậ ững ảnh hưởng đến s c khứ ỏe của bạn khi hít thở không khí ô n m trong vài gihiễ ờ hoặc nhiều ngày US EPA tính AQI cho 5 ch t ô nhiấ ễm chủ ếu, và được quy đị y nh b i Clean Air Act( CAA): Ozon ở ở mặt đất, bụi, CO,

SOR 2 R, NO2R R Với m i ch t ô nhiỗ ấ ễm đó, US EPA đã thiế ật l p tiêu chu n chẩ ất lượng không khí quốc gia để ả b o vệ ứ s c kh e cộng đồỏ ng Ozon ở ặ ấ m t đ t và b i có kích ụthước <= 10µm là 2 ch t ô nhiấ ễm đe dọ ớa l n nhất đến s c khứ ỏe con người P

[4]

P Hiện tại, AQI biểu thị dưới dạng 1 d i giá trả ị ừ t 0-500 Giá trị AQI cao hơn đồng nghĩa là

mức ô nhiễm cao hơn và ảnh hưởng đến sức khỏe lớn hơn Ví dụ, giá trị AQI là 50 tương ứng v i chớ ất lượng không khí t t v i khả năng ảnh hưởng đế ứố ớ n s c kh e c ng ỏ ộ

đồng hầu như không có, trong khi giá trị là trên 300 tương ứng v i chớ ất lượng không khí nguy h Khi giá trại ị AQI m c 100 ở ứ và lớn hơn, tư ơng ng với tiêu ứchuẩn không khí quốc gia đối với chất ô nhiễ đây là mứ mà US EPA đã đặt ra m, c

để ả b o v s c kh e cệ ứ ỏ ộng đồng Lúc này chất lượng không khí xem như đã có dấu

hiệu không có lợi đầu tiên cho nhóm đối tượng nhạy cảm Giá trị AQI dưới 100 tương đương với chất lượng không khí m c ch p nhở ứ ấ ận đượcP

[27]

P Mục đích của AQI là giúp bạn hiểu được ý nghĩa của chất lượng không khí

đố ớ ứi v i s c kh e c a bỏ ủ ạn như thế nào Điều này tr nên d ở ễ dàng hơn khi AQI được chia thành 6 mức:

B ng 1: ả Các giá trị ủa AQI và nội dung biểu thị tương ứ c ng

Giá trị

AQI Màu sắc

Mức ả nh hư ở ng

đế n s c kh e ứ ỏ Ý nghĩa

0-50 Xanh T t ố Chất lượng không khí an toàn, chất ô

nhiễm không có hoặc rất ít

Chất lượng không khí chấp nhận được, tuy nhiên m t s ch t ô nhi m ộ ố ấ ễ

có thể ảnh hưởng đến số lượng nhỏdân số Ví dụ như những người nhạy cảm với ozon có thể cảm thấy các triệu chứng về hô hấp

101-150 Da cam Không tốt cho đối

tượng nh y c m ạ ả

Cộng đồng nói chung không bị ả nh hưởng v i m c giá tr này, nh ng ớ ứ ị ữngười b b nh ph i, c ị ệ ổ ả ngườ ới l n và

tr nh ẻ ỏ có rủi ro lớn khi ti p xúc vế ới ozon, với những người bị ệ b nh phổi

và tim m ch, cạ ả người l n và trớ ẻ nh ỏ

có r i ro lủ ớn bở ụi i b

151-200 Đỏ Có h i cho sạ ức

kh e ỏ

Mọi người đều bắt đầu có những biểu

hiện sức khỏe bị ảnh hưởng, các đối tượng trong nhóm nh y c m có triệu ạ ảchứng xấu hơn

201-300 Đỏ tía Rất có hại cho sức

PMR 2,5 µg/mP 324h

CO ppm 8h

SOR 2

Rppm 24h

NOR 2ppm 24h 0,00-

0,22-

151-200

Tác động xấu đến sức

kh e ỏ0,12-

0,30-

201-300

Tác động r t ấxấu đến sức

kh e ỏ0,4-

0,5 0,4-0,5

420-500 250-350 30-40

0,80 1,2-1,6

0,60-

301-400 Nguy hiểm 0,5-

0,6 0,5-0,6

500-600 350-500 40-50

1,00 1,6-2,0

0,80-

401-500

Rất nguy

hi m ể

3 2 AQI tại Anh

3.2.1 Phương pháp xây dự ng AQI t i Anh ạ

Giá trị ớ gi i hạ ở ữn gi a mức th p và trung bấ ình tương đương với tiêu chuẩn chất lượng không khí của Vương Quốc Anh API có giá trị ừ t 1-10 v i các m c cớ ứ ụ

th ể như sau: thấp (1 3), trung bình (4 6), cao (7 9), rất cao (10) ỉ ố chất lượ- - - Ch s ng không khí được xây d ng d a trên 5 ch t ô nhi m: Oự ự ấ ễ R 3 R, NO2R R, SO2R R, CO, PM10R R

Ngu ồ n [5]

Ứng v i m i giá tr ớ ỗ ịAPI là các khuy n cáo v s c kh, sẽ ế ề ứ ỏe giúp người dân có

th t bể ự ảo vệ ức khỏe của mình M s ỗi mứ ộc đ cũng được thể ện bằng các màu sắc hikhác nhau để ễ d dàng nh n bi t v m t c m quan M c th p: màu xanh lá cây, m c ậ ế ề ặ ả ứ ấ ứtrung bình: màu vàng, mức cao: màu đỏ ứ, m c rất cao: màu tím

B ng 3 ả : Giá trị API và các khuyến cáo sức khỏe t ạ i Anh

M ứ c đ ộ API Khuyế n cáo s c khỏe ứ

Th p ấ 1,2,3 Nh ng ữ ảnh hưởng không rõ ràng cho các cá nhân nhạy cảm

với các chất ô nhiễm không khí

Trung bình 4,5,6 Các ảnh hưởng nhẹ không rõ ràng với các hoạt động cần thiết nhưng

nên được chú ý đối với nhóm cá nhân có sức khỏe nhạy cảm

Cao 7,8,9

Các ảnh hưởng đáng kể ầ c n được lưu ý cho nhóm cá nhân có

sức khỏe nhạy cảm để tránh h ặc giảm thiểo u các tác động xấu (ví dụ như là giảm ti p xúc v i khu v c ô nhi m ngoài trế ớ ự ễ ời)

Các bệnh nhân hen suy n c n có bình thuễ ầ ốc dự phòng để tránh các ảnh hưởng t i phổi ớ

Rất cao 10

Nh ng ữ ảnh hưởng với nhóm sức khỏe nhạy cảm đã miêu tả ở

mức cao sẽ ở nên tồi tệ hơn, có thể nguy hiểm đến tính tr

NOR 2 R(µg/mP

3 P)

SOR 2 (µg/mP

3 P)

CO (mg/mP

3 P)

PMR 10 (µg/mP

3 P)

Th p ấ

3 67-99 191-286 177-265 7,7-11,5 33-49 Trung

bình

4 100-126 287-381 266-354 11,6-13,4 50-57

5 126-152 382-476 355-442 13,5-15,4 58-66

6 153-179 478-572 443-531 15,5-17,3 67-74 Cao

3.2.2 So sánh 2 phương pháp xây dự ng AQI của Mỹ và Anh

Một yếu tố khác biệt cơ bản trong phương thức xây d ng ch s cự ỉ ố ủa 2 hệthống này là yếu tố trọng số có trong công thứ ủc c a M còn h th ng c a Anh là ỹ ệ ố ủkhông có và c a Anh thì không c n tính toán mà áp luôn vào B ng s n cóủ ầ ả ẵ Mặt khác

Ch s cỉ ố ủa Anh có giá trị t 0-ừ 10 với 10 thể ệ hi n giá trị ứ m c ô nhiễm rất cao Chỉ ố s

của Mỹ có giá trị ừ 500, các giá trị trong khoảng 300 500 thể ện mứ ộ t 0- - hi c đ nguy

hiểm Giá trị trung bình 1h và 8h của OR 3 Rđều được sử ụ nhưng trong các trườ d ng ng hợp khác nhau Với chỉ ố ủ s c a Mỹ, cả ồng độ n trung bình 1h và 8h của OR 3 Rđược sử

dụng để xác định chỉ ố trong khoảng 101 300, nhưng với chỉ ố ủa Anh, chỉ m t s - s c ộ

trong hai giá trị trung bình được sử ụng xác đị d nh chỉ ố s Trong khi tiêu chu n ẩ ởAnh cho cả 1h hay 8h đều là 100µg/mP

3

Pcòn tiêu chuẩn của Mỹ không giống nhau với 250µg/mP

3 P cho 1h và 170 µg/mP

3

Pcho 8h Trong trường hợp của SO2 R R và NO2R R các giá trị trung bình khác nhau đượ ử ục s d ng Ch s c a M bao g m c PMỉ ố ủ ỹ ồ ả R 2,5 R trong khi chỉ ố ủ s c a Anh không có Tiêu chu n chẩ ất lượng không khí cho CO c a Anh và ủ

M xỹ ấp xỉ nhau Với chỉ ố ủa của Anh tiêu chuẩn cho PM s c R 10 R trong 24h là 50 µg/m3 P

Pcòn của Mỹ là 155 µg/mP

3

P cao hơn 3 lần tiêu chuẩn của Anh Giới hạn giữa nhóm

“thấp” và “trung bình” (giữa giá tr s ị chỉ ố 3 và 4) của PMR 10 R của Anh là 50 µg/mP

3 P

; giá trị ch s giỉ ố ữa nhóm “tốt” và “chấp nhận được” (giá trị ch s ỉ ố là 100) cũng tương tự là 54 µg/mP

3 P Với OR 3 R, gi i h n t nhóm “th p” và “trung bình” c a Anh là ớ ạ ừ ấ ủ49-50ppb (8h) Trong chỉ ố ủa Mỹ ới hạn g ữa mức “tốt” và “chấ s c , gi i p nhận được” cao hơn là 64-65ppb Các ch t ô nhi m khác không th so sánh mấ ễ ể ột cách chính xác

vì kho ng th i gian trung bình là khác nhau ả ờ ở hai đất nước Vì nh ng lý do khác ữ

biệt trên mà công thức của Mỹ được dùng tại rất nhiều nước trên th gi i ế ớ

3.3 AQI tại một số nước khác

- AQI tại pháp

Ch s ỉ ốchất lượng không khí tại Paris được thiết lập dựa trên 4 chất ô nhiễm

cơ bản là NOR 2 R, SOR 2 R, OR 3 R, PM10R Rvà 4 chỉ ố thành phần được tính toán dựa vào bảng s chia điểm như sauP

[2]

P:

B ả ng 5: Giá trị ồ g độ ới hạn tương ứng AQI t i Pháp n n gi ạ

PMR 10 R được tính toán dựa trên giá tr trung bình trong ngày, NOị R 2 R, SO2R R, OR 3

Rđược tính toán d a trên giá tr trung bình giự ị ờ ớ l n nh t trong ngày Chấ ỉ ố s ph AQIụ s R Rlớn nhất được lấy làm chỉ ố AQI đạ s i diện

ATIMO index Đánh giá ảnh hưởng đến

sức khỏe con người

S ốngày tối đa trong nămVượt giá tr ịcho phép

của Mỹ để đánh giá chất lượng không khí ở Ấn Độ như: Rao et at (2002) đã phát triển chỉ ố chấ s t lượng không khí dài hạ ở ốn b n thành ph l n Mumbai, Delhi, ố ớKolkatta, Chennai; Sharma et al (2003a) đã nghiên c u AQI cho thành ph ứ ốKanpur nh m nâng cao sằ ự hiểu biết về mối quan hệ ữ gi a những ảnh hưởng theo mùa và các loại ch t ô nhiấ ễm đặc biệt được bao g m trong AQI Sharma et al ồ(2003b) đã đề xu t m t AQI cho thành ph Delhi Giá tr l n nh t trong s các ấ ộ ố ị ớ ấ ố

chỉ ố s ph c a từụ ủ ng ch t ô nhiấ ễm được đại di n cho giá tr AQI c a khu vệ ị ủ ực

Công th c tính toán chứ ỉ ố s ph ụ được phát triển bằng việc cân nhắc các tiêu chuẩn sức khỏe của EPA (1998) và tiêu chu n chẩ ất lượng không khí xung quanh Ấn Độ(Central Pollution Control Board, 2000) Các chất ô nhiễm được tính toán các chỉ

s ph ố ụ là SOR 2 R, O3R R, SPM, NOR 2 R, CO M t s nhà khoa h c (S.M.Shiva Nagendra, ộ ố ọ

K Venugopal, Steven L Jones) đã sử ụng AQI để đánh giá chất lượ d ng không khí g n các nút giao thông thành ph Bangalore sầ ở ố ử ụ d ng các giá trị AQI

B ng 7 ả : Đề xuất chỉ ố ụ và nồng độ ới hạn các chấ s ph gi t ô nhi m cho ễ Ấn Độ

3 P)

NOR 2 R (TB 24h, µg/mP

3 P)

SPM (TB 24h, µg/mP

3 P)

PMR 10 R(RSPM) (TB 24h, µg/mP

3 P) 0-100 T t ố P

101-200 Vừa phải P

201-300 X u ấ c P 368-786 181-564 261-400 151-350 301-400 Rất xấu P

Tốt: C ất lượng không khí được chấp nhậ tuy nhiên ột số chất ô nhiễh n m m

có thể ở ứ m c ảnh hưởng s c khứ ỏe vừa ph i cho m t sả ộ ố ít người;

Nguy hiểm: Có những cảnh báo sức khỏe cầ ền đ phòng

- AQI tại Thái lan

Chỉ số chất lượng không khí tại Thái lan được xây dựng dựa trên hướng dẫn của

Cục bảo vệ môi trường Mỹ 1999 P

[22]

P

3

SOR2R, (24giờ) µg/mP

3

NOR2R, (1giờ) µg/mP

3

CO, (8giờ) µg/mP

3

- AQI tại Malaysia

Chất lượng không khí của nước này được mô tả bằng ký hiệu API API được xây

dựng dựa trên hướng dẫn của Mỹ (US-EPA) P [5].

P Các thông số đưa vào AQI: SOR 2 R, NO2R R, PM10R R, OR 3 R

4 Một số nghiên cứu phát triển AQI

- Nghiên cứu AQI mới tại Hylap: Phương pháp xây dựng AQI của Mỹ đã phổ

biến tuy nhiên có hạn chế là chưa cộng hưởng các thông số thành phần, George

Kyrkilis (2007) đã đưa ra công thức tổ hợp sau P

[11]

P:

AQIR s Rlà hệ số bùq: là nồng độ

qR s R: là nồng độ tiêu chuẩn

Trong đó: IR p R: là chỉ ố s chất lượng không khí

AQIR k R: là chỉ s ốchất lượng không khí của thông s thành phố ần

p: có giá trị ừ 1 đế t n ∞

p = 1 tức là chỉ ố s chấ ợt lư ng không khí b ng tằ ổng các chỉ ố s thành ph n ầ

p = ∞ thì chỉ ố s chất lượng không khí bằng t ng các ch s ổ ỉ ố thành phần cao

nh t ấ

- Nghiên cứu tại Iran (2011) là nước có nhiều mỏ dầu nên người ta phải đưa tới 10

thông số thành phần vào AQI Cụ thể là ngoài 05 thông số cơ bản (SOR 2 R, PMR 10 R, OR 3 R,

NOR 2 R, CO) thì có thêm 05 thông số khác có nguồn gốc từ nguồn dầu mỏ bốc hơi trong không khí (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene, 1 3 Buthadiene) - Sự

phân bố trọng số của các thông số khác nhauP

[21]

P

- Đài Loan: Cũng có nhiều công trình nghiên cứu về AQI trong đó tiêu biểu là , công trình nghiên cứu tổ hợp theo hàm Entropy dựa trên cơ sở công thức tính toán AQI của Mỹ để tính các chỉ số thành phần (SOR 2 R, NO2R R, PMR 10 R, OR 3 R) P

[30]

P,

Tổ hợp các chỉ số thành phần dựa trên hàm Entropy theo công thức sau:

Hàm Entropy đã được s d ng trong các mô hình cân bử ụ ằng năng lượng khí quyển (North et at., 1983; Lin and Yang, 1995) Ưu điểm lớn nhất của mô hình này là: biểu diễ ễ dàng; đượn d c ki m tra bể ằng kỹ năng tham số hóa và ước tính độ nhạy Entropy được tính theo giá trị ật lý là Q/T trong đó Q là dòng năng lượ v ng, T là nhiệt độ tuyệ ốt đ i Khi giá trị RAQI tiế ến đ n gần giá trị trung bình, giá trị entropy

lớn thể ện mức ô nhiễm thấp Khi giá tr RAQI phân tán, các giá tr entropy ca hi ị ị o

th hiể ện mức ô nhiễm cao

- Trung Quố Các nhà khoa học đã phát triển mô hình ANN (Artificial Neural c:

Network) dựa trên các máy quan sát khí tượng và các d li u API đư c quan tr c ữ ệ ợ ắ

Nó là m t mộ ạng lưới MLP (Multiple Layer Perceptron) với các số ệ ự li u d báo khí tượng là đầu vào chính, đầu ra là giá tr API trung bình ngày ti p theo Tuy nhiên, ị ếphiên bản ban đầu của mô hình này làm việc không tốt M t loộ ạt các kiểm định đã được tiến hành để tìm ra d ng c i bi n c a nó ạ ả ế ủ P

[4].

5 AQI ở Việt Nam

Việt Nam ở quy mô Quốc gia, AQI đang là vấn đề ới vì trong báo cáo môi mtrường Quốc gia năm 2007 về ch t lưấ ợng không khí đô thị, chưa thấ ứy ng d ng ụcông cụ này.Theo thông tin từ những ngu n dồ ữ liệu mở thì đã có mộ ốt s nghiên c u ứ

t ừ các cơ quan, địa phương như sau:

H + Thành phố ồ Chí Minh đã có nghiên cứu về AQI từ năm 2002

Ngu n [3] ồ

, T gi i Tuy nhiên ta thấy các nước Mỹ ổ chức y tế thế ớ và hầu hết các nước khác đều dùng NO2 để đánh giá chất lượng không khí, ch ứ không dùng NOx đểđánh giá.

+ ổng cục Môi trườ ới đây (2011) đã ban hành hướng dẫn tính toán chỉ

s ố chất lượng không khí dựa trên 6 thông số là: SOR 2 R, CO, NOR x R, OR 3 R, PM10R R, TSP và công th c tính toánứ như sau P

[26]

P:

Đầu tiên giá tr trung gian là AQI trung bình 24 gi c a t ng thông s theo công ị ờ ủ ừ ố

TS AQI =

Trong đó: TSR x R: giá tr quan tr c trung bình 24h c a thông sị ắ ủ ố X

QCR x R: giá tr quy ch n trung bình 24h c a thông sị ẩ ủ ố X

h

x

AQI24 : Giá tr AQI tính b ng giá tr trung bình 24h c a thông sị ằ ị ủ ố X Sau khi có AQI theo tiêu chuẩn giờ và ngày, AQI max của mỗi chất trong ngày tại trạm j được tính như sau:

) ,

i

h i

AQI =

So sánh AQI max của tấ ả t c các thông s trong tr m, giá AQI nào l n nhố ạ tr ị ớ ất

s ẽlà chỉ ố chấ ợ s t lư ng không khí của trạm quan trắc tương ứng trong ngày

[20]

n

Đề tài này được cho là có tính thuyết phục cao tuy nhiên trong lựa chọthông số ụ b i là TSP mà không phải PM để đánh giá mức độ ảnh hưởng đến s c ứ

khỏe là chưa được phù hợp vì bụi lớn TSP không vào được bên trong phổi mà chỉ

có bụi PMR 10 Rtr xuở ống mới đi được vào trong ph i cổ ủa con người

+ Đềtài: “Nghiên cứ u xây d ng ch s ch ự ỉ ố ất lượng không khí để ph c v cho ụ ụ công tác qu ả n lý chất lượ ng không khí” của trường Đại h c Bách khoa Hà nọ ội đã được nghiên c u t ứ ừ năm 2010 đến nay đang được hoàn thi n ệ

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Lựa chọn thông số tính toán AQI

Theo QCVN 05-2009/BTNMT, các thông số được lựa chọn để đánh giá chất lượng không khí là: OR 3 R, SO2R R, NOR x R, CO, bụi (TSP, PMR 10 R), Pb

Tham khảo một số nước tại Châu Âu, Châu Mỹ đã xây ựd ng AQI dựa trên các thông số như sau (Bảng 10 ):

B ng 10 ả : Thông số để đánh giá AQI ở ột số nước m

Ngu n[6] ồ

Và h u hầ ết các nước tại Châu Á như: Ấn độ, Thái lan, MalaysiaP

,[5],[14],[22]

Pvv… đều

s dử ụng các thông số OR 3 R, SO2R R, NO2R R, CO, PM10R R đểxây dựng AQI

Gần đây nhất,Tổng cục môi trường có ban hành sổ tay hướng d n tính toán ẫ

chỉ ố s ất lượch ng không khí g m các thông s : Oồ ố R 3 R, SO2R R, NOR x R, CO, b i (TSP, ụ

PMR 10 R)

Thông số TSP: về mặt tác h i s c khạ ứ ỏe của bụi thì y u tế ố đáng quan tâm chính là PMR 10 Rchứ không phải toàn bộ TSP vì chỉ có phân đoạn PMR 10 R mới đi được vào h hô hệ ấp Hơn nữa, theo mức độ phát tri n (cể ủa một đô thị/đất nước) thì tỷ l ệ

PMR 10 R/TSP sẽ tăng lên và dần ti m cệ ận đến 100% Ch ng h n, t l PM10ẳ ạ ỷ ệ R R/TSP tại Băng Cốc, Thái Lan và Hà N i ộ vào đầu những năm 2000 tương ứng là 97,1%P P và 73,5% P

[18]

P

Chính vì v y mà m t sậ ộ ố nước phát triển như Mỹ đã loại bỏ TSP ra kh i ỏtiêu chu n qu c gia vẩ ố ề chất lượng không khí Trên thực tế, trong t t cấ ả những nước được kh o sát t i châu M , châu Âu và châu Á, không thả ạ ỹ ấy có nước nào sử ụ d ng TSP đểtính AQI

Thông số NOx: Để đánh giá chất lượng không khí liên quan đến các oxit của nitơ, các nước, k c ể ả WHO, đều s d ng thông s NOử ụ ố R 2 R Hi n không tìm thệ ấy nước nào sử ụ d ng NOx cho mục đích này Và có lẽ ậ v y nên, trong t t c nhấ ả ững nước được kh o sát t i châu Mả ạ ỹ, châu Âu và châu Á, cũng không thấy có nước nào s ử

dụng NOx đểtính AQI Do vậy, việc sử dụng NOx đểtính AQI là không h p lý và ợkhông thực tế

Tuy nhiên có một số nước như IranP

vực đô thịlà: giao thông (chủ ếu), xây dựng dân dụng, hoạt động công nghiệp vừa y

và nhỏ, đun nấu sinh ho t (than, c i,…) Theo quy hoạ ủ ạch đô thị trong tương lai thì các hoạt động công nghi p s chuy n ra xa khu v c dân cư, mệ ẽ ể ự ức sống của người dân tăng sẽ chuyển sang đun nấu b ng ga, các hoằ ạt động xây d ng s ự ẽ được bao kín, riêng hoạt động giao thông sẽ gia tăng Do đó có thể nhận định trong tương lai nguồn gây ô nhiễm chính cho khu vực đô thị là giao thông Hoạt động giao thông phát th i ra: B i, CO, SOả ụ R 2 R, NO2R R…

Dựa vào nhữ cơ sở trên, l ận văn đã lựa chọn 5 thông số để đánh giá chấng u t lượng không khí là: OR 3 R, SO2R R, NOR 2 R, CO, PM10R R

2 Lựa chọn các h tính AQI và phương pháp chọn AQI đại diện

Phương pháp xây dựng AQI, hi n có 2 h thệ ệ ống chính thường được đề ậ c p

đến nhi u là h th ng c a C c B o v ề ệ ố ủ ụ ả ệ Môi trường M (US EPA) và h th ng c a ỹ ệ ố ủAnh P [7]

[27]

P Chính vì vậy tác giả chọn công thức xây dựng AQI theo hướng dẫn

của US.EPA

Công th ứ c t ính AQI cho m i thông s theo công th ỗ ố ứ c:

Trong đó:

IR P R: Ch s ỉ ốchất lượng không khí (AQI) của chất ô nhiễm p

(p: OR 3 R, SO2R R, NOxR R, CO, PMR 10 R)

CR p R:Nồng độ đo được thực tế ủa chất ô nhiễm p c

BPR Hi R: Giới hạn trên của nồng độ chất ô nhiễm p (Tra bảng) ứng với CR p

BPR Lo R: Giới hạn dưới của nồng độ chất ô nhiễm p (Tra bảng) ứng với Cp R

IR Hi R: Giớ ại h n trên c a AQI (Tra b ng 14) ng vớ ồ độủ ả ứ i n ng CR p

IR Lo R: Giớ ạn dướ ủi h i c a AQI (Tra b ng 14) ng v i nả ứ ớ ồng độ Cp R

* Công thức này được tác giả ự l a chọn vì nó có tr ng sọ ố

Trọng s là y u tố ế ốkhông thể thiếu trong công th c lứ ựa ch n tính chọ ỉ số vì

mỗi chất ô nhiễm có những tác động khác nhau đến sức khỏe con người Trọng số

th hiể ện mứ ộc đ nguy hiểm của chất đó đối với sức khỏe con người Trọng số càng cao thì mức độ nguy hi m mà ch t có thể ấ ể gây ra cho con người càng l n ớ

Nhận định này được làm rõ trong rất nhiều các công trình nghiên c u cứ ủa các nhà khoa học như:

Ảnh hưởng đến con người aR PM10 aR SO2 aR NO2 aR O3

Nguồn [19]

B ng 12 ả : phân loại mứ ộ c đ độ c hại của một số chấ trong một nghiên cứu tạ t i Nga

Mới đây năm 2011 một số tác giả tại Đài Loan đã nghiên cứu tại một ảnh hưởng khác nhau của các chất ô nhiễm không khí cơ bản đến một số bệnh trên cơ thể con người tại một số nước trong khu vực Đài Loan, Singapor, Trung Quốc, Ấn độ, Việt Nam P [25]

B ả ng 13 : M ứ c đ ảnh hưở ộ ng của một số thông số ới sức khỏ t e

M ộ t số ệ b nh lý thư ờ ng gặp

đượ c do ô nhiễm không khí

trong ngiên cứu

M ứ c đ ả ộ nh hư ở ng của tác nhân ô nhiễm nghiên cứ u

PMR 10 SOR 2 NOR 2 CO OR 3 Nhập viện nguyên nhân do

Nhập viện do tổn thương não,

Như vậy ta th y y u t tr ng s - “A” khác nhau trong t ng kho ng nấ ế ố ọ ố ừ ả ồng độ

của chất ô nhiễm đó và tất nhiên là trong các ch t ô nh m khác nhau.ấ iễ

Phương pháp chọn AQI đạ i diện:

AQI=Max (IRPR)

Giá tr AQI cu i cùng là giá trị ố ị IR i Rlớn nhấ t

3 Đề xuất điểm giới hạn

US EPA đã xây dựng bảng giới hạn dựa vào: tiêu chuẩn môi trường không khí ngoài tr i (NAAQS) và SHL cờ ủa tổ ứ ch c WHO Đểxây dựng điểm gi i hớ ạn đối

với Việt Nam ta cần phải dựa trên QCVN 05-2009/BTNMT để đánh giá cho để phù

h p ợ so sánh Quy chuẩn Việt Nam với các t ch c khác (xem b ng 14) ổ ứ ả