Phƣơng pháp tiếp cận của đề tài là ứng dụng kỹ thuật mới GIS vào công tác quản lý môi trƣờng và thực hiện so sánh các thuật toán nội suy để chọn ra các phƣơng pháp nội suy tối ƣu cho việ
DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dữ liệu và phần mềm sử dụng
- Phần mềm ArcGis10 Sử dụng phần mềm GIS để xử lý dữ liệu nhập thông tin thuộc tính các điểm mẫu lấy số liệu
Dữ liệu bản đồ nền tỉnh Đồng Nai được cung cấp dưới dạng shapefile, bao gồm cả dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Nguồn dữ liệu này đến từ Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu thuộc Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh.
Bảng 3.1 Dữ liệu bản đồ nền tỉnh Đồng Nai
STT Tên lớp dữ liệu Mô tả Dữ liệu không gian
Ranh giới hành chính tỉnh Đồng Nai
Ranh giới hành chính huyện
Hệ thống giao thông trên địa bàn tỉnh Đồng Nai
KLTN Thông tin địa lý
Hệ thống sông hồ trên địa bàn tỉnh
- Dữ liệu quan trắc chất lƣợng không khí đƣợc cung cấp bởi Trung tâm quan trắc môi trường thuộc Sở tài nguyên và môi trường tỉnh Đồng Nai
Bảng 3.2 Dữ liệu quan trắc chất lượng không khí
STT Tên trường dữ liệu Mô tả
1 MaDiem Ký hiệu vị trí điểm quan trắc
2 Vitri_Quantrac Khu vực quan trắc
6 SO 2 Khí lưu huỳnh điôxit
Bản đồ thể hiện vị trí các trạm quan trắc trên địa bàn tỉnh Đồng Nai năm 2012 đƣợc thể hiện ở hình 3.1
KLTN Thông tin địa lý
Hình 3.1 Bản đồ thể hiện vị trí các trạm quan trắc không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai năm 2012
Vào năm 2012, tỉnh Đồng Nai có 79 trạm quan trắc không khí, như thể hiện trong hình 3.1 Trong số đó, có 34 trạm nằm trong khu công nghiệp, 9 trạm ở khu xử lý chất thải rắn, 10 trạm tại khu vực giao thông, 1 trạm thuộc vườn quốc gia Nam Cát Tiên và 14 trạm ở khu vực nông thôn Đáng chú ý, phần lớn các điểm quan trắc đều tập trung tại thành phố Biên Hòa.
H a và huyện Trảng Bom, ngƣợc lại huyện Vĩnh Cửu và Tân Phú có số lƣợng các điểm quan trắc không khí khá ít
KLTN Thông tin địa lý
Phương pháp nghiên cứu
Tiến trình đƣợc thể hiện nhƣ hình 3.2.1
Hình 3.2 Tiến trình thực hiện
Tiến trình thực hiện của đề tài được thể hiện thông qua các bước:
Bước đầu tiên trong quá trình nghiên cứu là thu thập dữ liệu thuộc tính vector không gian dưới dạng bảng Excel, bao gồm các chỉ số ô nhiễm không khí được quan trắc tại tỉnh Đồng Nai trong năm 2012.
KLTN Thông tin địa lý
- Bước 2: Xây dựng bản đồ nền tỉnh Đồng Nai dựa trên ranh giới hành chính tỉnh, hệ thống song hồ, đường giao thông,
- Bước 3: Thực hiện tính toán chỉ số AQI của các chỉ số ô nhiễm không khí gồm (bụi, SO 2 , NO 2 , CO)
- Bước 4: Nội suy chỉ số AQI của các chất ô nhiễm không khí theo 3 phương pháp nội suy (IDW, Spline, Kriging)
Bước 5 trong quá trình phân tích là đánh giá độ chính xác của kết quả nội suy thông qua hệ số R² và chỉ số Nash – Sutcliffe (NSI) Việc so sánh các phương pháp nội suy dựa trên các chỉ số NSI và R² sẽ giúp xác định phương pháp nội suy tối ưu nhất.
- Bước 6: Biên tập và xây dựng bản đồ phân vùng ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai.
Hệ số tương quan R 2 và chỉ số Nash
Giá trị trung bình, hệ số xác định (R²) và chỉ số Nash-Sutcliffe (NSI) được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của các thuật toán nội suy Công thức tính R² và NSI được trình bày trong các công thức (3.1) và (3.2).
O là giá trị thực đo ̅ là giá trị thực đo trung bình
P là giá trị dự đoán ̅ là giá trị dự đoán trung bình n là số lƣợng giá trị tính toán
Giá trị R 2 nằm trong khoảng từ 0-1, thể hiện mối tương quan giữa giá trị thực đo và giá trị dự đoán
KLTN Thông tin địa lý
Bảng 3.3 Mức độ dự đoán của thuật toán nội suy tương ứng với chỉ số R 2 :
Mức độ dự đoán Tốt Khá Trung bình Kém
(Nguồn: Nguyễn Thị Kim Nga, 2013)
Trong khi đó, chỉ số NSI chạy từ đến 1, đo lường sự phù hợp giữa giá trị thực đo và giá trị dự đoán trên đường thẳng 1:1
Nếu R² và NSI nhỏ hơn hoặc bằng 0, kết quả được coi là không chấp nhận hoặc độ tin cậy kém Ngược lại, nếu các giá trị này đạt 1, kết quả dự đoán của thuật toán là hoàn hảo Tuy nhiên, hiện chưa có tiêu chuẩn rõ ràng nào để đánh giá kết quả nội suy từ các thông số thống kê này.
KLTN Thông tin địa lý
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Xây dựng dữ liệu quan trắc chất lƣợng không khí
Năm 2012, tỉnh Đồng Nai có 79 trạm quan trắc không khí, tập trung vào việc tính toán chỉ số AQI cho các chất ô nhiễm như bụi, SO2, NO2 và CO Các trạm này được phân bố tại các khu vực cụ thể như khu công nghiệp, khu xử lý chất thải rắn, khu vực giao thông và khu dân cư Đề tài đã thực hiện các biểu đồ để thể hiện mức độ ô nhiễm của từng chất tại các khu vực trên, cung cấp cái nhìn tổng quan về tình trạng ô nhiễm không khí tại tỉnh.
Chỉ số AQI của bụi:
Chỉ số AQI của bụi tại các khu công nghiệp cho thấy hầu hết các khu vực đều có tháng vượt mức cho phép Đặc biệt, khu công nghiệp Amata ghi nhận chất lượng không khí vượt mức cho phép với AQI lên đến 449,5, gây ô nhiễm nghiêm trọng và nằm trong mức nguy hại.
Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình của bụi tại các KCN
KLTN Thông tin địa lý
Chỉ số AQI trung bình của bụi tại các khu xử lý chất thải rắn ở Đồng Nai cho thấy khu XLCTR Tây H có chỉ số AQI cao nhất là 455,375 vào tháng 2 Trong khi đó, khu XLCTR Vĩnh Cửu ghi nhận chỉ số AQI là 249,625 và khu XLCTR Quang Trung có chỉ số AQI là 153,9125 vào tháng 12.
Hình 4.2 Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình của bụi tại các khu XLCTR
Theo hình 4.3, tại các nút giao thông lớn như Ngã tư Vũng Tàu và Ngã tư Hóa An, chỉ số AQI của bụi đều vượt mức cho phép (>50) Đặc biệt, tại Ngã tư Hóa An, chỉ số AQI lên tới 829,625, cho thấy mức độ bụi tại khu vực này rất cao và có ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.
Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình của bụi tại khu vực giao thông
KLTN Thông tin địa lý
Chỉ số AQI của bụi tại các khu dân cư trong tỉnh vào tháng 2 và tháng 8 thường vượt mức cho phép (>50), với điểm cao nhất ghi nhận tại UBND huyện Xuân Lộc là 223 Đặc biệt, hầu hết các khu dân cư đều có chỉ số AQI vượt ngưỡng an toàn (>100) trong tháng 2 Ngược lại, vào tháng 12, chỉ số AQI của bụi lại ở mức khá tốt (50)
Hình 4.8 Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình của SO 2 khu dân cư
KLTN Thông tin địa lý
Chỉ số AQI của NO 2 :
Chỉ số AQI của NO2 được thể hiện qua đồ thị cho bốn khu vực phát thải không khí tại tỉnh Đồng Nai, bao gồm khu công nghiệp, khu chế xuất, khu vực giao thông và khu vực đô thị.
Tại các KCN trên địa bàn tỉnh Đồng Nai theo hình 4.9 cho thấy, chỉ số AQI của
NO 2 nằm trong giới hạn cho phép (