- Mục đích nghiên cứu của luận văn: Thu thập bộ số liệu về nồng độ và thành phần VOCs tại một điểm nền đô thị ở Hà Nội Đánh giá ảnh hưởng của VOCs đến môi trường không khí và sức khỏ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ THỊ NHƯ NGỌC NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH VOCS TẠI HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205209031000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ THỊ NHƯ NGỌC NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH VOCS TẠI HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS LÝ BÍCH THỦY Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi Đỗ Thị Như Ngọc, học viên cao học lớp Kỹ thuật mơi trường (KH), khóa 2016B, thực đề tài “Nghiên cứu xác định đặc tính VOCs Hà Nội” hướng dẫn TS Lý Bích Thủy Tơi xin cam đoan kết nghiên cứu thảo luận luận văn thật không chép tài liệu khác Tất tham khảo từ nghiên cứu liên quan nêu nguồn gốc cách rõ ràng danh mục tài liệu tham khảo Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2018 Học viên Đỗ Thị Như Ngọc i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập rèn luyện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, biết ơn kính trọng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô, tập thể cán thuộc Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nhiệt tình hướng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Lý Bích Thủy, người thầy dành nhiều thời gian, công sức hướng dẫn động viên tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thành viên nhóm nhiễm khơng khí, cán phịng thí nghiệm thuộc Viện Khoa học & Cơng nghệ Mơi trường phịng thí nghiệm Giáo sư Yoshizumi Kajii - trường Đại học Kyoto đồng hành hỗ trợ thực luận văn Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp ủng hộ tạo điều kiện tốt để tơi tập trung nghiên cứu hồn thành luận văn Tuy nhiên điều kiện lực thân hạn chế, luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Tơi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2018 Học viên Đỗ Thị Như Ngọc ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm VOCs 1.2 Nguồn phát sinh VOCs 1.2.1 Nguồn tự nhiên 1.2.2 Nguồn phát sinh người 1.3 Tác hại VOCs 1.3.1 Tác hại VOCs khí 1.3.2 Tác hại VOCs sức khỏe người 1.4 Mô hình nơi tiếp nhận 1.4.1 Khái niệm mô hình nơi tiếp nhận 1.4.2 Phân loại mơ hình nơi tiếp nhận [20] 1.4.3 Mơ hình CMB 10 1.5 Các nghiên cứu VOCs Hà Nội 13 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Quy trình thực 16 2.2 Phương pháp lấy mẫu phân tích 16 2.2.1 Tiêu chuẩn lấy mẫu phân tích 16 2.2.2 Lấy mẫu VOCs khơng khí xung quanh 16 iii 2.2.3 Lấy mẫu VOCs đại diện cho nguồn phát thải 18 2.2.4 Quy trình phân tích 20 2.3 Phương pháp tính tiềm hình thành ozon 21 2.4 Phương pháp tính tốn rủi ro sức khỏe 22 2.5 Nhận dạng nguồn đóng góp 24 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Đặc tính hóa học VOCs mẫu khơng khí xung quanh Hà Nội 29 3.1.1 Hiện trạng VOCs Hà Nội 29 3.1.2 Nhóm BTEX 34 3.2 Tiềm hình thành ozon 37 3.3 Rủi ro sức khỏe 40 3.4 Dự đoán nguồn phát sinh VOCs Hà Nội 41 3.4.1 Source Profile phát triển từ luận văn 41 3.4.2 Các Source Profile lựa chọn tính tốn từ nghiên cứu khác 43 3.4.3 Lựa chọn chất đưa vào mơ hình CMB 45 3.4.4 Đóng góp từ nguồn khác tới nồng độ VOCs khơng khí xung quanh 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC .i Phụ lục A: Lấy mẫu phân tích i Phụ lục B: Nhận dạng nguồn đóng góp v iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTEX CMB CNG E5 RON 92 EDGAR IARC LNG LPG OEHHA OFP PM10 PM2,5 Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen Mơ hình cân khối lượng hóa học Khí nén thiên nhiên Xăng RON 92 có pha 5% etanol Cơ sở liệu phát thải cho nghiên cứu khí tồn cầu Tổ chức quốc tế nghiên cứu ung thư Khí thiên nhiên hóa lỏng Khí dầu mỏ hóa lỏng Văn phịng Giám định rủi ro cho sức khỏe mơi trường Tiềm hình thành ozon Các hạt bụi có đường kính động học tương đương ≤ 10 µm Các hạt bụi có đường kính động học tương đương ≤ 2,5 µm RON 92, Xăng có số octan 92, 95 RON 95 SVOCs Các chất hữu bán bay TVOC Tổng nồng độ hợp chất hữu bay US - EPA VOCs Tổng cục Môi trường Mỹ Hợp chất hữu bay VVOCs Các chất hữu dễ bay WHO Tổ chức Y tế giới v Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene Chemical Mass Balance Compressed Natural Gas Emission Database for Global Atmospheric Research International Agency for Research on Cancer Liquefied natural gas Liquefied Petroleum Gas Office of Environmental Health Hazard Assessment Ozone formation potential Research Octane Number Semi Volatile Organic Compounds Total volatile organic compounds Environment Protection Agency Volatile Organic Compounds Very Volatile Organic Compounds World Health Organization DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thông tin điểm lấy mẫu VOCs từ không khí xung quanh 18 Bảng 2.2 Thơng tin điểm lấy mẫu VOCs từ nguồn giao thông 19 Bảng 2.3 Thông tin điểm lấy mẫu VOCs từ nguồn đốt sinh khối 20 Bảng 2.4 Độc tính số VOCs 24 Bảng 2.5 Tiêu chí đánh giá độ tin cậy mơ hình CMB [35] 25 Bảng 3.1 Nồng độ VOCs đô thị nước khu vực [ppb] 31 Bảng 3.2 Nồng độ BTEX vị trí khác Hà Nội [ppb] 34 Bảng 3.3 Sự tương quan chất nhóm BTEX 35 Bảng 3.4 Tỉ lệ T/B X/E số thành phố Việt Nam giới 36 Bảng 3.5 Tiềm hình thành ozon 37 Bảng 3.6 Tỉ lệ rủi ro gây ung thư gây độc 40 Bảng 3.7 Source Profile nguồn áp dụng cho mơ hình CMB (đơn vị: %) 44 Bảng 3.8 Các hợp chất VOCs đại diện cho nguồn phát thải khác 46 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ phản ứng quang hóa tạo ozon khí Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thực 16 Hình 2.2 Vị trí lấy mẫu VOCs khơng khí xung quanh 17 Hình 2.3 Vị trí lấy mẫu VOCs từ nguồn giao thông 19 Hình 2.4 Vị trí lấy mẫu VOCs từ nguồn đốt sinh khối 20 Hình 3.1 Biểu đồ TVOC a) trước (trái) b) sau (phải) loại bỏ giá trị ngoại biên 29 Hình 3.2 Biến thiên theo thời gian TVOC Hà Nội (từ ngày 20/06/2017 ~ 28/0/2017) 30 Hình 3.3 Tỉ lệ đóng góp nhóm chất vào a) TVOC (trái); b) OFP (phải) 39 Hình 3.4 Source Profile từ nguồn giao thông 41 Hình 3.5 Source Profile từ nguồn đốt sinh khối 42 Hình 3.6 Kết tính tốn phân bổ nguồn thải từ mơ hình CMB Hà Nội 49 vii MỞ ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế đô thị hóa nhanh chóng thập kỉ gần đây, Việt Nam phải đối mặt với chất lượng không khí nhiễm nghiêm trọng thành phố lớn Hà Nội, Hồ Chí Minh Ngồi chất nhiễm khơng khí bụi PM10, PM 2.5, NO x, CO, SO hợp chất hữu bay (Volatile Organic Compounds – VOCs) ngày nhà khoa học quan tâm nhiều tác động trực tiếp hay gián tiếp đến sức khỏe người, hệ sinh thái Nhiều hợp chất hữu bay phát mơi trường khơng khí xung quanh đô thị mối liên hệ chúng với tác động sức khỏe khác Ví dụ như, phơi nhiễm với nhóm hợp chất mạch vịng toluen, xylen gây triệu chứng kích ứng với mắt, mũi bệnh đường hô hấp hen suyễn Ngoài tác động trực tiếp, VOCs đóng góp vào thay đổi thành phần hóa học khí thơng qua phản ứng quang hóa, tạo chất ô nhiễm thứ cấp ozon (O3), peroxyacetyl nitrates (PAN) bụi hữu thứ cấp VOCs phát sinh từ hai nguồn tự nhiên người Nguồn phát sinh VOCs tự nhiên (ví dụ thực vật vi sinh vật) ảnh hưởng đến nồng độ VOCs quy mơ tồn cầu, hoạt động người (như hoạt động giao thông, sử dụng dung môi hữu công nghiệp, hoạt động sưởi ấm, đốt sinh khối ) nguồn phát sinh nồng độ VOCs khu vực thị Nghiên cứu đặc tính VOCs bao gồm xác định nồng độ, thành phần, biến đổi theo thời gian không gian (nguồn phát thải, điểm tiếp nhận), từ xác định nguồn phát sinh Từ thơng tin thu trạng VOCs, nhà hoạch định sách có sở để thiết lập chiến lược hiệu nhằm giảm thiểu nhiễm khơng khí