Luận án tiến sĩ khoa học môi trường: Nghiên cứu đánh giá mưa axit trên lãnh thổ Việt Nam thông qua số liệu quan trắc nước mưa giai đoạn 2005-2018

Trong khi nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường xuyên biên giới chưađược giải quyết một cách tông thé thì các nước, các nhóm nước, trong khuôn khổhợp tác quốc tế của mình đã và đang cùng nh

ĐẠI HOC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGHIÊN CUU ĐÁNH GIÁ MƯA AXIT TREN

LÃNH THO VIET NAM THONG QUA SO LIEU

QUAN TRAC NƯỚC MUA GIAI DOAN 2005 — 2018

LUAN AN TIEN Si KHOA HOC MOI TRUONG

HA NỘI, NĂM 2021

ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NOI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MƯA AXIT TREN

LANH THO VIET NAM THONG QUA SO LIEU

QUAN TRAC NƯỚC MUA GIAI DOAN 2005-2018

LUAN AN TIEN Si KHOA HOC MOI TRUONG

CHUYEN NGANH: KHOA HOC MOI TRUONG

MA SO: 9440301.01

Người hướng dẫn khoa hoc: GS.TS Hoàng Xuân Co

Hà Nội - Năm 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các sô liệu, kêt

quả nêu trong luận án do NCS nghiên cứu một cách trung thực và chưa từng được

ai công bồ trong bat kỳ công trình nào khác

Hà Nội ngày tháng năm 2021

Nghiên cứu sinh

Hán Thị Ngân

LỜI CẢM ƠN

Luận án được hoàn thành tại Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học nghiêm túc, tâmhuyết và tận tình của GS.TS Hoàng Xuân Cơ NCS xin bày tỏ lòng kính trọng và

biết ơn sâu sắc đến thầy, người đã tận tình chỉ dạy, động viên nhắc nhở, khích lệ

NCS trong suốt thời gian thực hiện luận án

Trong quá trình hoàn thiện luận án, NCS nhận được những chỉ bảo quý báu

của các thầy, cô, các nhà khoa học trong Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội NCS xin cảm ơn quý thầy, cô đã chỉ bảo

và góp ý cho luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Quan trắc Khí tượng thủy văn, Tổng

cục Khí tượng thủy văn - Bộ TNMT, Tổng cục Lâm nghiệp — Bộ NN&PTNT, đãtạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thu thập số liệu, giúp tôi tham

vấn chuyên môn khoa học, ủng hộ và khích lệ dé tôi hoàn thành luận án

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới gia đình của tôi, các đồngnghiệp, bạn bè đã giúp đỡ, hỗ trợ và cô vũ tôi trong suốt thời gian học tập và thực

hiện Luận án.

MỤC LỤC

J.9\J:800/0:79c1277 VDANH MỤC HỈÌNH -° ° 5£ 5£ << E34 E24 E9 EEESEEsESsESEseEseEsersersersee vi

MỞ DAU s <9 E772430 E702440E702134E202444 9972441 92aeeeorsrdee 1

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CUU TONG QUAN s cess<ccccveeeseeesre 7

1.1 KHÁI QUAT CHUNG VE MƯA A XIT -2 -c2cseEE2zseecccccze 7

IJNNV C15 2.1 186 nn n4 7

1.1.2 Cơ chế hình thành muta AXit ceccecccsscescessesssesssssessesseessessessessessessessesssesseesess 8

1.13 Nguyên nhân gay Mud ŒXỈÍ St HH ngư 10

1.1.4 Ảnh hưởng CỦA MUA XỈH 5-55 EtSEEkSEEEEEEEEEEEEEEEEEEEteterkerree 14

1.2 CAC NGHIÊN CỨU VE MƯA AXIT TREN THE GIỚI 17

1.2.1 Chính sách mưa axit và 6 nhiễm không khí - +©-+©cecsecersreses 181.2.2 Ảnh hưởng mưa axit tới hệ sinh thái s-55c5cc+ccccxecxerkcrreereerecree 191.2.3 Thành phân ion trong HHỚC IHWA 5555 SESE‡E‡EE+E£EeEEeEterkerxrreres 20

1.2.4 Kha năng trung hòa axit trong HƯỚC THA Ăằ SG ẶSSSSSssseikeseeeeere 23

1.2.5 XU INE MUG rổ nan 241.3 CAC NGHIÊN CUU VE MUA AXIT Ở VIET NAM - 26

1.4 TONG QUAN VE HE THONG MẠNG LƯỚI QUAN TRAC MUA AXIT Ở

Mi 30

1.4.1 Hệ thong giám sát lắng đọng AXit - 5555 E2EcEerterterkerxereses 30

1.4.2 Mạng lưới tram quan trắc môi ÍFỜI cc©5eccsccscctecesrrereereeee 31CHUONG 2 DOI TƯỢNG, PHAM VI VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU39

2.1 KHUNG LOGIC LUẬN AN uucsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssseeseeeccesesssessesssssssees 39

2.2 DOL TƯỢNG NGHIÊN CU °+++#®°€£©£££EEE22222222222vorree 40

2.3 PHAM VI NGHIÊN CỨU 2 2EVV222222#9©©E222E222az22dss:eerrorre 41

2.3.1 Phạm vi KWONG ĐỈđH cv TH TH TH ng kg 41 2.3.2 Phạm Vi thỜi ØÏ(HI - cv vn TT kh 41

2.3.3 Pham Vi 56 ViGU aaiíáiddddảÝ 412.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU i-<«sssee+ereeetttrrrrrrtrrrrre 44

2.4.1 Phương pháp thu thập dit lIỆU cà SE ihiikeiikrrrerekre 44

2.4.2 Công thức tính toán lắng đỌng UCt -5:©25©5+2cxcccxecxeerxesrxrrreees 45

2.4.3 Phương pháp tinh twong Quan Si erire 45

2.4.4 Phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall 46

2.4.5 Hệ số trung hòa axit trong HHỚC HHHA - 52-52 552SS£+E‡EeEEerEsEeerxerxee 48

2.4.6 Phương pháp xây dựng bản đỒ, - 555cc Et+ESE+EeEEerkerkerkerrrksree 49

CHUONG 3 KET QUA VÀ BAN LUẬN 5-5 cscsecssesseesecssesses 50

3.1 DANH GIÁ MƯA AXIT THEO PH -+«<<ceetttreeretrrrrre 50

3.1.1 Sự thay đối của pÌH - + c5 SE E2 2E EEEEEE1E112111112111 1111111 xe 503.1.2 Lắng đọng ion HHT - c5 St‡EềEEEEEEEEEE1E11E11211211111.1121E 1111.111 53

3.1.3 Xu thể lắng đọng ion HỈỲ - 2+ ckcckcEEEEE 2 EEE121121111111211111 1xx 56

3.2 ĐÁNH GIÁ THÀNH PHAN CÁC ION TRONG NƯỚC MƯA 62

3.2.1 Nông độ trung bình các ion trong HHỚC HHHA 52-55c©52+cs+ce+csecsez 62

3.2.2 Tương quan giữa các Cặp 10N ÍFOHEĐ HƯỚC THWG Ăằ S5 ĂSS<sscesss 63

3.3 ĐÁNH GIA TONG LƯỢNG LANG ĐỌNG ƯỚITT -. -c-cccss 65

3.3.1 Lắng đọng ion NÓ cvcecceccessessessvessessessesssessessesssssssssessecsusssessessessessnseseeseeses 65

3.3.2 Lắng đọng lon SO/Ÿ và nss- SOG” 2 5 2 E2 E2 2222511211151 111E51ESEerrey 70

E6 dong Ton 0986 n6 n “64HẠA,H.,.HHẬ)}HẬH 74

3.3.4 Lắng dong lon Ca'” và nss-Ca?TM veecceccsssssssessessesssessessessessssssessessessessesseeses 76

3.3.5 Ling dong Ton NH 0N gGaaá 793.3.6 Laing dong Lon NATM cvcccsccssesssesssesssessesssesssessssssssssscsssssssssesssecsssssesssecssecsessses 823.3.7 Lắng đọng Ton K? cececceccescssesscsseesessessessessessesssssssessessessessessssussessessessesseesease 85

3.3.8 Lắng đọng Ton Mg?” veceecccscescsssssssessessessessessessesssessessessvsssssessessssssesseeseease 873.4 NGHIÊN CUU XU THE LANG ĐỌNG ƯỚTT -ccccccccsz 90

3.4.1 Xu thé lắng đọng ion NÓ veeccecccscscescessvsssessessesessessessessessessssssssesessessessesscees 90

il

3.4.2 Xu thé lắng đọng ion SOG” và nss- SOG” -ccccccccccccsrereercee 95

3.4.3 Xu thé lắng đọng ion CÍ + 5+ t+Sk+Et+E+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrerree 101

3.4.4 Xu thé lắng đọng ion Ca'” và n8s-CaTM veeccesscessssssesssesssesssessesssesssessessees 1043.4.5 Xu thé lắng đọng ion NH} 55+ 5s ck‡EtcEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrkrrrrrkee 109

3.4.6 Xu thé lắng đọng ion NA* 5c 5c St Et‡EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrrrerkee 113

3.4.7 Xu thé lắng đọng ion KT ©5+©ce+cs‡EeEEEEE E121 1121 xe 1163.4.8 Xu thé lắng đọng ion Mg?* vecceccescssssesvessesssesessesseessessessessesssessessecseesseeees 119

3.5 NGHIEN CUU KHA NANG TRUNG HOA AXIT TRONG NUOC

10.015 122

3.6 ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP UNG PHO VỚI MƯA AXIT 128

3.6.1 VỀ giám sát MUA @XỈH 5S StcEEEE E122 1e cxe 128

3.6.2 Nghiên cứu cây trồng ứng pho với tình trạng MUA axit -. - 1303.6.3 Giải pháp truyền thONG cecccccecsesssesssesssesssesssssesssesssssssssecssessesssesssecseeseee 131

KET LUẬN VA KHUYEN NGHỊ, s- 5° 52s se se ssessessersersssssesse 134

PHU LUC 3 XU THE NONG ĐỘ CAC TON -ccvcccssssssesevevevvvvvsssse 29

PHU LUC 4 XU THE LANG DONG ƯỚT CÁC TON -cccccccccscsssssssz 40

PHU LUC 5 DIEN BIEN TONG LANG DONG CAC ION -‹‹‹‹‹‹se 51

PHU LUC 6 TƯƠNG QUAN GIỮA PH VA NE TẠI CÁC TRẠM 59

11

DANH MUC TU NGU VIET TAT

The Community Multiscale Air Quality Modeling System

Acid Deposition Monitoringu Network in East Asia

Emissions Database for Global Atmospheric Research

Environmental Protection Agency

Regional Emission inventory in ASia

Dữ liệu phát thải toàn cầu

Cơ quan Bảo vệ Môi

trường Mỹ

Dữ liệu kiểm kê phát thải

cho khu vực châu Á

Phương pháp kiểm nghiệm

phi tham số Seasonal

Mann-Kendall

Mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiệt

DANH MỤC BANG

Bảng 3.1 Thống kê tổng giá trị pH tại các trạm giai đoạn 2005 — 2018 51

Bảng 3.2 Thống kê tổng lắng dong ion H” giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/nam) 56

Bang 3.3 Mức độ thay đổi va mức ý nghĩa đối với lắng đọng H” 60

Bang 3.4 Mức độ thay đổi va mức ý nghĩa đối với nồng độ ion HT 61

Bang 3.5 Nong độ trung bình các ion giai đoạn 2005 — 2018 (mg/l) - 62

Bảng 3.6 Hệ số tương quan trung bình giữa các cặp ion tại các trạm 64

Bang 3.7 Thống kê tổng lăng đọng ion NO; giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm) 68 Bang 3.8 Thống kê tổng lắng đọng ion SO,” giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm).72 Bảng 3.9 Thống kê tổng lang đọng ion nss-SO,” giai đoạn 2005 — 2018(kg/ha/năm) 74

Bảng 3.10 Thống kê tổng lắng đọng ion CI giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm) 75

Bảng 3.11 Thống kê tổng lắng đọng ion Ca”” giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm) 79 Bảng 3.12 Thống kê tổng lắng đọng ion NH," giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm) 80

Bảng 3.13 Thống kê các giá trị NF trung bình và tương quan NEpm 125

Bang 3.14 Xu thé nồng độ H” và một số cation 2-2 2+z+++£x+xz+xz+cseẻ 126

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ hình thành mưa axit 2 2-52 S£2S£2EE£EE£EEE2EEEEEeEErEerrerrxerxee 9

Hình 2.1 Khung logic của luận án << 2 S1 93 111 1 vn ngư 39

Hình 2.2 Ban đồ vị trí 23 trạm quan trắc chất lượng nước mưa - 43Hình 3.1 Phân bố pH trong giai đoạn 2005 — 2018 tại các trạm . 52Hình 3.2 Tỷ lệ lắng đọng ion H” trung bình các mùa 2 ¿5 s2 s+cs2 5+2 54

Hình 3.3 Lang đọng H* trung bình giai đoạn 2005 — 2018 -2- s55 552 55

Hình 3.4 Xu thế tăng giảm lắng đọng ion H” theo năm -.-.2- 2 55552 59Hình 3.5 Lang đọng NO; trung bình giai đoạn 2005 - 2018 2-2-2 66Hình 3.6 Tỷ lệ lắng đọng ion NO: trung bình các mùa - 5< +-«c+<+<x+ 69Hình 3.7 Lang đọng SO,” trung bình giai đoạn 2005 - 2018 - - 71Hình 3.8 Tỷ lệ lắng đọng ion SO,” trung bình các mùa -:- 5:5272Hình 3.9 Tỷ lệ lắng đọng ion CI trung bình các mùa 2 ¿222 s+zxz=sz 76Hình 3.10 Lắng đọng Ca”” trung bình giai đoạn 2005 — 2018 - 78Hình 3.11 Lắng đọng NH," trung bình giai đoạn 2005 - 2018 81Hình 3.12 Lang dong Na" trung bình giai đoạn 2005 - 2018 ccssccsseesseesseesseeseens 84Hình 3.13 Lang đọng KT trung bình giai đoạn 2005 - 2018 -2- 52 86

Hình 3.14 Lắng đọng Mg”” trung bình giai đoạn 2005 — 2018 - 89

Hình 3.15 Xu thé tăng giảm lắng đọng ion NO} theo năm -5- 55-552 92Hình 3.16 Xu thé tăng giảm lắng đọng ion SO,” theo năm -: 100Hình 3.17 Xu thé tăng giảm lắng đọng ion CY theo năm - 2-2 25c: 103

Hình 3.18 Xu thé tăng giảm lắng đọng ion CaTM* theo năm : 5:+: 107Hình 3.19 Xu thế tăng giảm lắng đọng ion nss-Ca” theo năm - 108

Hình 3.20 Xu thé tăng giảm lắng đọng ion NH4* theo năm -5 110Hình 3.21 Xu thé tăng giảm lắng dong ion Na” theo năm 2-2-5: 115Hình 3.22 Xu thé tăng giảm lắng đọng ion K* theo năm ¿- 55+: 118

Hình 3.23 Xu thé tăng giảm lắng đọng ion Mg”” theo năm - 2-5-5: 121

Mái

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của nghiên cứu

Mưa đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn nước của hoạt động tựnhiên và nước mưa cũng đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động phát triển kinh

tế xã hội của con người Nước mưa có nguồn gốc từ quá trình bay hơi nước trên

toàn hành tinh, trong đó nguồn bay hơi chính là nước biển và đại đương Trong tựnhiên, hoi nước bốc lên từ biển có thé di chuyên vào sâu trong đất liền hàng nghìn

km Trong quá trình di chuyển chúng có thé ngưng kết tao mây va gây mưa ở cáclục địa Do trong không khí tồn tại nhiều vật chất dạng hạt chứa nhiều nguyên tố,

ion khác nhau nên chúng có thê đóng vai trò như hạt nhân ngưng kết và làm thay

đôi thành phân hóa học của nước mưa.

Mưa axit là một trong những biểu hiện của lắng đọng axit trong khí quyên

Nước mưa rửa trôi các chất ô nhiễm trong không khí, do đó mưa axit được coi làmột van dé ô nhiễm môi trường mà nguyên nhân chủ yếu là việc phát thải SO» vàNOx từ nhiều nguồn khác nhau Thuật ngữ “Mưa axit” (acid rain) là một dạng thểhiện của lắng đọng ướt (wet deposition) trong lắng đọng axit (acid deposition)

Lắng đọng ướt thể hiện dưới nhiều dạng như mưa, tuyết, sương mù, hơi nước có

tính axit, còn lắng đọng khô bao gồm các khí (gases), các hạt bụi (particulates) và

các sol khí (aerosols) có tính axit Theo định nghĩa của Uỷ ban Kinh tế Châu Âu

(EEC) thì mưa có chứa các axit H;SO¿ va HNO; với pH < 5,5 là mưa axit Ở Việt

Nam và một số nước như Ấn Độ, Hàn Quốc, thì những trận mưa có pH < 5,6 là

mưa axit Tuy nhiên, những khái niệm “co bản” trên cần được tính toán và nghiên

cứu kỹ hơn, khi mà vẫn đề lắng đọng axit được quan tâm nghiên cứu do những tác

động ngày càng nghiêm trọng và khó lường của nó trong bối cảnh Biến đôi Khíhậu hiện nay Khái niệm mưa axit cần được hiểu một cách khoa học hơn là thànhphần hóa học và nồng độ các ion trong nước mưa Tính chất axit của nước mưa

không chỉ dừng lại ở độ pH của nước mưa mà còn là hàm lượng của các ion có

liên quan đến tính axit trong nước mưa, mức độ lắng đọng axit ướt

1

Tác hại của mưa axit được coi là một trong những vấn đề môi trường nghiêmtrọng trong thế giới toàn cầu hóa hiện đại Gần đây, mối quan tâm quốc tế về mưa

axit đã tăng lên do các 6 nhiễm sinh thái toàn cầu, như cá chết, rừng chết, hồ chết,

suy thoái hệ sinh thái đầm lầy, và thiệt hại cho các di tích và các hiện vật lịch sử

khác Mưa axit cũng tạo ra nhiều van đề sức khỏe khác nhau của cơ thé con người

như kích thích mắt, mũi, họng và rỗi loạn phối, như ho khan, hen suyễn, đau đầu và

viêm phê quản

Ở Việt Nam, hiện tượng lắng đọng axit đã được đề cập đến trong báo cáo hiệntrạng môi trường quốc gia trong các năm gan đây và đang là mối quan tâm của cácnhà khoa học, nhà quản lý Một số nghiên cứu và những báo cáo đã khang định lắng

đọng axit do quá trình công nghiệp hóa, phát thải từ những nhà máy, khu chế xuất

và đặc biệt còn do các chất ô nhiễm dịch chuyên đến từ các quốc gia lân cận theo

nhiều hướng khác nhau Những vấn đề ô nhiễm xuyên biên giới cũng là bài toán cầnđược giải đáp Trong khi nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường xuyên biên giới chưađược giải quyết một cách tông thé thì các nước, các nhóm nước, trong khuôn khổhợp tác quốc tế của mình đã và đang cùng nhau giải quyết từng phần của vấn đề

môi trường chung, trong đó phải kế đến mang lưới nghiên cứu lắng đọng axit Đông

Á (EANET)

Nghiên cứu đánh giá tính axit của nước mưa trong nhiều năm giúp đánhgiá chất lượng nước mưa và căn cứ quan trọng để đánh giá chất lượng môi

trường không khí Nghiên cứu thành phần hóa học trong nước mưa sẽ đánh giá

được những thành phan vật chat trong khí quyền mà nước mưa hòa tan mangtheo trong quá trình di chuyên đến bề mặt trái đất Nghiên cứu các thành phần

hóa học và sự tương tác giữa các thành phần hóa học trong nước mưa cho thấy

bản chất chất lượng không khí Trong mỗi điều kiện môi trường, sự tương quangiữa các ion trong thành phần hóa học của nước mua, sự chuyển hóa hay tươngtác giữa các thành phần hóa học trong nước mưa khá phức tạp do có nhiều hỗnhợp chất tham gia vào quá trình mưa

Hiện nay vấn đề suy giảm chất lượng không khí là một vấn đề đáng báođộng ở trên thế giới và Việt Nam là một trong khu vực được đánh gia là có mức

độ tăng trưởng về ô nhiễm không khí nhanh Trong đó vấn đề mưa axit rất đượccác cơ quan quản lý, các nhà khoa học và cộng đồng quan tâm Tuy nhiên cácthông tin và phân tích xác đáng về hiện trạng và xu thế mưa axit vẫn chưa có

nhiều và vì vậy chưa đưa ra được những đánh giá diễn giải về tác động của mưa

axit đến chất lượng nước mặt, nước ngầm, chất lượng đất cũng như sự tác động

đến hệ sinh thái Trước tình hình thực tiễn nhu cầu tiêu thu nhiên liệu hóa thạchđặc biệt là nhu cầu than cho các ngành công nghiệp nhiệt điện, xi măng, luyệnkim, phân bón hóa chất tăng mạnh đến rất mạnh trong giai đoạn từ 2005-2018,

dự báo tổng nhu cầu tiêu thụ than đến giai đoạn 2030-2035 ở Việt Nam sẽ tăng

gấp 3 lần so với thời điểm năm 2015-2017, với lượng sử dụng khoảng 110 triệutan (vào năm 2025, 144,7-153, 1 triệu tắn vào năm 2030-2035) Trước bối cảnh

đó, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí do tăng mạnh sử dụng nhiên liệu hóathạch trong nước và nguy cơ lan truyền các chất xuyên biên giới SOx, NOx, CO;

sẽ tạo nhiêu nguy cơ trâm trọng thêm vân đê mưa axit ở Việt Nam.

Trong bối cảnh các van đề môi trường ngày càng trở lên khó giải quyết và

những diễn biến càng trở nên phức tạp, những nghiên cứu về mưa axit sẽ góp phần

đánh giá rõ ràng hơn sự thay đổi của môi trường Nghiên cứu đánh giá mưa axit cóthể mở ra nhiều hướng nghiên cứu nhằm xác định, đánh giá chất lượng môi trường

không khí, môi trường nước, môi trường đất và đặc biệt trong bối cảnh hiện nay,

chất lượng môi trường đã và đang tác động không nhỏ đến đời sống kinh tế xã hội

từ thành thị tới nông thôn, chất lượng môi trường luôn được mọi tầng lớp người dân

quan tâm Trên cơ sở đó, NCS đã thực hiện luận án với đề tài là “Nghiên cứu đánh

giá mưa axit trên lãnh thé Việt Nam thông qua số liệu quan trắc nước mưa giai

đoạn 2005-2018”.

2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Mục tiêu: Đánh giá được tính axit theo cả vê chat và lượng của nước mưa trên

lãnh thé Việt Nam dựa trên các số liệu quan trắc trong giai đoạn 2005 - 2018

Nội dung nghiên cứu: Đê đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận án thực hiện các

nội dung như sau:

- Đánh giá mưa axit theo độ pH.

- Đánh giá thành phần hóa học trong nước mưa, phân tích mối tương quan giữa

các cặp ion trong nước mua.

- Đánh giá tong lượng lang đọng axit ướt

- Nghiên cứu xu thế lắng đọng và nghiên cứu các mối quan hệ có liên quan đến

xu thế lắng đọng.

- Nghiên cứu khả năng trung hòa axit trong nước mua.

- Đề xuất giải pháp ứng phó với tình trạng mưa axit.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đôi tượng nghiên cứu của luận án: Tính axit của nước mưa được nghiên

cứu thông qua sô liệu quan trắc phân tích thành phân hóa học, độ pH trong nước mưa, đánh giá nông độ và tính toán mức lăng đọng các ion trong nước mưa.

- Phạm vi nghiên cứu theo không gian: Kết quả quan trắc tại 23 trạm quan

trắc chất lượng nước mưa phân bố trên phạm vi cả nước thuộc Tổng cục Khí tượng

Thủy văn quản lý so sánh với kết quả quan trắc quốc tế dé phân tích, đánh giá

- Phạm vi nghiên cứu theo thời gian: Kết quả quan trắc được sử dụng nghiên

cứu là từ năm 2005-2018.

- Phạm vi khoa học: Những đánh giá mưa axit dựa theo những kết quả đođược từ mẫu nước mưa được lay tai tram Két quả nghiên cứu phục vụ đánh giatheo dit liệu nền (các trạm quan trắc có tính Điều tra cơ bản), những đánh giá có giátrị trong phạm vi số liệu cho phép

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Việc phân tích mưa axit cả về chất và lượng trên toàn lãnh thổ, sử dụng

chuỗi số liệu cùng quy trình quản lý quan trắc đồng bộ trong nhiều năm đưa ra đượcbức tranh tong thé đánh giá mưa axit ở Việt Nam

Hiện nay, việc đánh giá hệ số trung hòa axit trong nước mưa còn khá mới mẻtrong các nghiên cứu về lắng đọng axit ở Việt Nam Nếu không tính đến hệ số trunghòa, chỉ tính theo chỉ số pH để đánh giá tình hình mưa axit thì khó giải thích hiệntượng nồng độ H” giảm trong khi phát thải các chất ô nhiễm không khí có thé dantới mưa axit gia tăng, đặc biệt là phát thải SO, và NO, Việc tính toán hệ số trung

hòa đã bước đâu cho câu trả lời giải thích được vân đê này.

Kết quả nghiên cứu tính toán có được trong luận án, với bức tranh tổng thé

và sự biện luận về mưa axit trong thời gian qua sẽ là tài liệu tham khảo quan trọng

cho các nhà quản lý, các nhà khoa học và những đê tài nghiên cứu sau này.

Kêt quả nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc quy hoạch, bô sung các trạm

quan trắc chất lượng môi trường không khí

Những giải pháp mà luận án đưa ra giúp các nhà quản lý, các chuyên gia

trong lĩnh vực môi trường tham khảo nhằm có những quyết sách hay giải pháp tối

ưu trong công tác bảo vệ môi trường nói chung, ứng phó với mưa axit nói riêng.

5 Những đóng góp mới của Luận án

Đây là nghiên cứu sử dụng chuỗi số liệu dài nhất và cập nhật nhất về mưa

axit ở Việt Nam tính đến thời điểm trước năm 2019 Nghiên cứu đã chỉ ra được sự

tương quan giữa các ion trong nước mưa ở 23 trạm với chuỗi số liệu quan trắc hoánước mưa trong 14 năm liên tục giai đoạn 2005-2018 thuộc Tổng cục Khí tượngThủy văn Dựa trên tính toán hệ số trung hòa axit NF; luận án đã xác định được ion

Ca** đóng góp chính vào các quá trình trung hòa axit trong nước mưa, tiếp theo làion Mg”, tiếp theo là ion NH,", cuối cùng là K* Từ đó giải thích được xu thế mức

độ axit trong trong nước mưa giảm (xu thé nồng độ H* giảm 1,31%/năm) trong khi

nồng độ bụi có chứa các cation trên trong môi trường không khí gia tăng

Luận án đã đánh giá được xu thế nồng độ, xu thế lắng đọng cũng như mức

độ thay đổi của các ion trong nước mưa; chỉ ra được sự tương đồng giữa xu thé củanông độ và xu thế lắng đọng của các ion với mức tương đồng (cùng tăng hoặc cùnggiảm) là từ 69,37% đến 86,11%

6 Luận diém bảo vệ

Xu thê nông độ và xu thê lăng đọng của các ion cùng với xu thê pH trong

nước mưa va môi quan hệ, tương quan cua chúng phan ảnh được tính axit của nước mưa cả về chât và lượng.

Khả năng trung hòa axit trong nước mưa được giải thích cho xu thế pH trong

nước mưa giảm trong khi tình trạng ô nhiễm bụi chứa các cation trong môi trường

không khí gia tăng.

7 Cau trúc luận án

Luận án được trình bày trong 147 trang A4 với 14 bảng số liệu; 23 hình, cácbản đồ, sơ đồ Luận án gồm 3 chương chính, ngoài phần mở đầu, kết luận, danh

mục các tài liệu tham khảo và phụ lục Các chương chính của luận án bao gồm:

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan

Chương 2: Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và bàn luận

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TONG QUAN

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MƯA AXIT

1.1.1 Khai niệm mưa axit

Mưa axit còn được gọi là kết tủa axit hoặc lắng đọng axit [55], mưa axit

được hình thành chủ yếu từ sự phát thải SO; và NO, từ các hoạt động của conngười, chủ yếu là từ đốt cháy nguyên liệu hóa thạch [12, 45] Mưa axit được coi làmột trong những yếu tô nguy hiểm nhất của ô nhiễm cục bộ [45]

Cụm từ mưa axIt được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1852 bởi nhà hóa họcRobert Angus Smith trong quá trình điều tra hóa học trong nước mưa tại Anh và

Scotland Hiện tượng này cũng là một phần quan trọng trong cuốn sách “Air and

rain: The beginnings of a chemical climatology” năm 1872 [77] Đến cuối nhữngnăm 1960 đến đầu những năm 1970 mưa axit mới được công nhận là một vấn đềmôi trường Các khu vực Đông Bắc Mỹ, Trung Âu và Trung Quốc được xác định là

3 khu vực có mưa axit lớn nhất trên thế giới [44, 45, 91]

Đề xác định tính axit, giá trị pH thường được sử dụng như một thước đo.Khi độ pH bằng 7 thì được coi là trung tính Khi pH > 7 hay pH < 7 thì được coi

là bazo hay axit tương ứng Tuy nhiên, trong khí quyền luôn có mặt khí cacbonic

(CO;) nên giá trị trung tính của nước mưa trong khí quyên thường được lấy ở pH

= 5,6 [12, 45, 63].

Lang đọng axit (lắng khô và lắng ướt) (acid deposition) là một quá trình màcác chất ô nhiễm có tính axit trong khí quyền rơi xuống bề mặt trái đất (EANET)

Mưa axit là một trong những biểu hiện của lắng đọng axit trong khí quyền

(lắng ướt) Nước mưa rửa trôi, tác động với các chất ô nhiễm trong không khí, do

đó mưa axit được coi là một van dé 6 nhiễm môi trường mà nguyên nhân chủ yếu làviệc phát thải SO; và NOx từ nhiều nguồn khác nhau Thuật ngữ “mưa axit” là mộtdạng thê hiện của lắng đọng ướt trong lắng đọng axit (lắng đọng axit bao gồm hai

hình thức: lang đọng khô và lắng đọng ướt) Lắng đọng ướt thể hiện dưới nhiềudạng như mưa, tuyết, sương mù, hơi nước có tính axit, còn lắng đọng khô bao gồm

các khí (gases), các hạt bụi (particulates) và các sol khí (aerosols) có tính axit.

Những vấn đề lăng đọng axit được quan tâm nghiên cứu trước những tác độngngày càng nghiêm trọng và khó định tính của nó trong bối cảnh môi trường hiện nay.Phan lớn nguyên nhân gây nên mưa axit là do các chat ô nhiễm trong không khí đãtham gia vào quá trình giáng thủy Giáng thủy khí quyền đóng một vai trò quan trọngtrong quá trình làm sạch không khí khí quyên vì các chất ô nhiễm bằng những quátrình khác nhau tham gia vào giáng thủy Các chất ô nhiễm tham gia vào giáng thủyqua 2 giai đoạn Giai đoạn 1 “Rain - out”: là quá trình vận chuyên chuyên hóa xảy ratrong mây Giai đoạn 2 “Wash — out” là quá trình rơi và chuyên hóa phía dưới tang

đám mây [8].

1.1.2 Cơ chế hình thành mưa axit

Khi con người đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch như than đá, đầu mỏ trongcác nhà máy hoặc trong động cơ của xe giao thông làm phát thải ra các chất ô nhiễmnhư SO), NO, Những chat 6 nhiễm này khi phát tán vào khí quyền có hơi nước,

giọt nước, tinh thé nước sẽ chuyên hóa thành axit H;SO¿ và axit HNO; sau đó rơi

xuống mặt đất [1] Ngoài các tác nhân do con người còn có các tác nhân tự nhiên

như hoạt động của núi lửa, các đám mây, các đám cháy tự nhiên, tuy nhiên, nguyên

nhân chính vân là do các hoạt động của con người.

Hai tác nhân chính gây ra mưa axit là sunfua dioxit (SO2) và nitơ oxit (NO,).

SO, là một chất khí không mau, nặng hơn không khí, là sản phẩm phụ của quá trìnhđốt nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh Ngoài ra SO; cũng được sinh ra do các

hoạt động của núi lửa, sự thối rữa của một số loài động thực vật và từ các phương tiện

giao thông [12]

Phát thải Chuyển giao/ Lắng đọng

Lang đọng khô Lắng đọng ướt

Các nguồn phát th Tác động SO?, NO,, H”

Hình 1.1 Sơ đồ hình thành mưa axit

Nitơ oxit bao gồm các dạng như NO;, NO NO, được hình thành do các

hoạt động nhân tạo như giao thông, công nghiệp, nông nghiệp, Ngoài ra NO,

cũng được sinh ra từ một s6 các nguồn tự nhiên như: các hoạt động của vi khuẩn trong đất, cháy rừng, hoạt động cua núi lửa, sét [ 12]

Các khí thải từ quá trình đốt cháy nguyên liệu như NOx, SO; phản ứng vớicác phân tử nước trong khí quyền dé tạo thành axit H,SO, và HNO, tương ứng [45]

Các phản ứng hình thành 2 axit này như sau:

Cơ chế hình thành axit HạSO¿;:

S+O;— SO, (1.1)

SO, + OH’ — HOSO, (1.2)

HOSO, + O; —> HO, + SO3 (1.3)

SO3(k) + HạO() —› H;SO¿(); (1.4)

Cơ chế hình thành axit HNO;:

Ñ; + O; — 2NO; (1.5) 2NO +O; — 2NO;; (1.6) 3NO;(£K) + H;ạO(I) — 2HNO3(1) + NO(k); (1.7)

Axit sulfuric H;SO¿ và axit nitric HNO; là thành phần chủ yếu trong cácdạng lắng đọng axit (mưa, sương mù và tuyết axit )

Quá trình lắng đọng axit diễn ra theo hai hình thức:

Lắng đọng ướt axit H;SO¿ và axit HNO; tạo thành được tích tụ trong các đám

mây ri rơi xuống mặt đất theo mưa, sương hoặc tuyết.

Lang đọng khô: Các axit trong không khí dưới dạng khí hoặc hat bụi đượcgió thổi đi và rơi xuống cây cối, nhà cửa, mặt đất Hoặc các oxit axit SO) và NO,

xâm nhập vào ao, hỗ, sông, suối sau đó chúng sẽ phản ứng với nước dé tạo ra các

axit làm giảm pH của nước trong ao, hồ

Axit H;SO¿ và axit HNO; là những axit mạnh có thé hoa tan được một số bụikim loại và oxit kim loại có trong không khí, đất như oxit chì, cadimi làm cho

nước mưa trở nên độc hơn đối với cây cối, vật nuôi và con người cũng như các hệ

sinh thái tự nhiên.

1.13 Nguyên nhân gây mưa axit

Tác nhân gây ra những biến đôi nghiêm trọng thành phan hóa học trong nướcmưa là do các hoạt động của con người phát thải quá mức các chất ô nhiễm ra môi

trường không khí.

1.1.3.1 Các nguôn gây ô nhiễm môi trường không khí

Theo báo cáo môi trường quốc gia, các nguồn chính gây ô nhiễm môi trườngkhông khí gồm: giao thông vận tải; sản xuất công nghiệp; xây dựng và dân sinh;

10

nông nghiệp và làng nghé; chôn lấp và xử lý chất thải Tác nhân gây ô nhiễm môi

trường không khí chủ yếu bao gồm: bụi lơ lửng tổng số (TSP), bụi PM¡o (bụi có

kích thước < 10um), chi (Pb), ôzôn (03); các chat vô cơ như cacbon monoxit (CO),

lưu huỳnh đioxit (SO,), oxit nito (NO,), hydroclorua (HCI), hydroflorua (HF) ;

các chất hữu co như hydrocacbon (C,H), benzen (CaH§) ; các chất gây mùi khó

chịu như amoniac (NHạ), hydrosunfua (H;S) ; nhiệt, tiếng ồn

1.1.3.2 Các chất gây ô nhiễm

* Ôxit lưu huỳnh:

Trong hai loại oxit lưu huỳnh thì sunfuro SO, dang được quan tâm hơn cả vi

có số lượng lớn hơn nhiều so với anhydric sunfuric: SO; Hai loại khí nay sinh ranhiều nhất là do đốt than đá và sản phâm dầu mỏ có chứa lưu huỳnh

SO; là chất khí không màu, có vị hăng cay khí nồng độ trên Ippm Khikhuếch tán trong khí quyền, SO; bị oxi hóa thành SO; hay muối sunfat, chúng sẽtách khỏi không khí rơi xuống mặt đất theo nước mưa Đây là nguyên nhân gây ra

các trận mưa axIt.

Khi con người hít phải khí có nồng độ SO, cao, SO, sẽ hòa tan trong cácnước bọt ở trong miệng, dịch ở màng phổi, tạo thành axit kích thích hệ hô hap, gâyton thương niêm mac ở cơ quan hô hấp, tạo ra các chứng bệnh ở đường hô hap

* Dioxit cacbon:

Khi nồng độ cacbonic quá cao sẽ gây ảnh hưởng cho môi trường Hiện

nay CO; được xem là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt

độ trái đất

* Cacbon oxit:

CO sinh ra trong quá trình cháy không hoàn toàn nhiên liệu gốc cacbon như

than, củi, dầu, khí đốt CO là khí không màu, không mùi, trong không khí CO bị

11

oxi hóa chậm thành CO; CO có kha năng hòa tan vào nước mưa va theo nước mưa

rơi xuông bê mặt trái đât.

Sự nguy hại chủ yếu của CO cho con người và động vật là vì CO có ái lực rất

mạnh với hông câu trong máu dân tới các tai biên gây tử vong vì thiêu oxy trong máu.

Hỗn hợp CO trong không khí ở nồng độ giới hạn sẽ trở thành hỗn hợp cháy

no CO là loại khí đặc biệt nguy hiểm cho các thiết bị lọc bụi tĩnh điện khi lọc khói

lò nung hay khí thải lò đốt tích lũy trong không gian kín

* NItơ oxit:

Oxit Nito có nhiều loại nhưng thường gặp nhất là NO va NO) Chất khí này

được hình thành khi Nitơ và oxy trong không khí kết hợp với nhau ở điều kiện nhiệt độ

cao Do vậy nó chỉ thường thay ở các khu công nghiệp và đô thị lớn Trong khí quyền,NO; kết hợp với các gốc OH trong không khí dé tạo thành HNO: Khi trời mưa NO; và

các phân tử HNO; theo nước mưa rơi xuống đất làm giảm độ pH của nước mưa NO,

và CO; là nguyên nhân gây ra hiện tượng ô nhiễm kiểu Los Angeles: Là một kiểu ônhiễm đặc trưng do khói thải xe hơi gây ra với cường độ lớn gặp lúc thời tiết không

thuận lợi cho việc khuếch tán và rửa sạch chất ô nhiễm trong không khí

* Clo và HCl:

Clo va HCI có nhiều ở xung quanh các nha máy hóa chất đặc biệt là các phân

xưởng sản xuất NaOH bang cách điện phân muối ăn NaCl Clo còn thấy ở các nhà

máy sản xuất nhựa tái sinh, các lò đốt rác thải có chứa chất dẻo Do Clo dễ hòa tan

vào nước nên thường gây kích thích cho vùng trên của đường hô hấp khi nồng độ

Clo trong không khí cao Khi tiếp xúc với Clo ở nồng độ cao, người thường xanhxao, vàng vạch, nhiều bệnh tật, cây cối chậm phát triển hay dễ chết

Trên tang cao khí quyên, gốc Clo trong hợp chất FREON được giải phóng

sẽ làm tan rã các phân tử khí O3, làm thủng lớp vỏ ozone bảo vệ trái đất khỏi bức

xa tu ngoại.

12

* Chì:

Chì được dùng nhiều trong công nghiệp, người ta được biết tới 150 nghề vàtrên 400 quá trình công nghệ có sử dụng chì Chì rất độc cho người và động vật, chỉvới nồng độ 0,182 mg/lit không khí, đã đủ gây ngộ độc chì dẫn đến chết súc vật sau18h tiếp xúc

Chì trong không khí tồn tại dưới dạng bụi nhỏ do các quá trình sản xuất gây ra

* Hyđrô cacbon:

Là tên gọi chung của các hợp chất hợp hữu cơ hình thành từ hyđrô và

cacbon.

Hyđrô cacbon trong không khí có nguồn gốc từ thiên nhiên do quá trình phân

hủy yếm khí chất hữu cơ, như mêtan, etylen

Trong không khí ở các thành phố và khu công nghiệp, hyđrô cacbon có trongkhông khí do khí thải của các lò đốt sản phẩm dau mỏ, khí thải động cơ nổ, và còn

do bay hơi của các sản phẩm dầu mỏ trong quá trình vận chuyên, tồn trữ và sử

dụng Các loại thường gặp là etylen, benzen, xylen, toluen

Tuỳ thuộc vào bản chất hoá học HC tác hại khác nhau tới người, gia súc và

thực vật trong môi trường có chứa HC.

+ Bụi gây nhiễm độc (chì, thủy ngân)

+ Bụi gây dị ứng (bụi bông gai, phấn hoa, lông thú vật )

+ Bụi gây nhiễm trùng.

13

+ Bui gây xơ phổi: bụi than, amiăng, silic

Bụi còn gây tác hại tới máy móc, thiết bị, tăng độ hao mòn, tăng tốc độ ăn mòn

kim loại trong không khí.

1.1.3.3 Ô nhiễm không khí xuyên biên giới

Hiện nay, nghiên cứu đánh giá về các vấn đề ô nhiễm không khí liên quốcgia và ảnh hưởng của chúng đến chất lượng môi trường không khí ở Việt Nam cònhạn chế Tuy nhiên, một số vấn đề như lắng đọng axit, sương mù quang hóa hay ônhiễm xuyên biên giới đã xuất hiện những dấu hiệu ảnh hưởng nhất định

Một số kết quả nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy có sự vận chuyền các chất 6

nhiễm theo gió mùa Đông Bắc vào mùa Đông (điển hình tháng 1), đóng góp một

lượng khí ô nhiễm và bụi mịn trong không khí miền Bắc Việt Nam [3, 11] Ô nhiễm

xuyên biên giới được đánh giá cũng góp phần làm tăng nồng độ một số kim loạinặng và các khí độc hại trong môi trường không khí Ở nước ta, vấn đề ô nhiễmkhông khí xuyên biên giới đã bắt đầu được quan tâm, theo dõi và giám sát

Năm 2012 các nước tiêu vùng Mê Kông đã ký kết Hiệp định ASEAN về

khói mù xuyên biên giới, các nước tham gia Hiệp định sẽ phải tăng cường các chính

sách và biện pháp hữu hiệu, sử dụng nhiều nguồn lực và phối hợp với nỗ lực chungcủa khu vực để đối phó với cháy rừng, qua đó ngăn chặn tình trạng gây ô nhiễm môi

trường không khí xuyên biên giới Cháy rừng là một trong những loại gây ô nhiễm

môi trường kép, vừa phát thải chất ô nhiễm ra môi trường vừa làm giảm khả nănghấp thụ Cacbon từ rừng và mắt cảnh quan, mất thảm thực vật

1.1.4 Ảnh hưởng của mưa axit1.1.4.L Một số tác động có hại

Tác giả Pham Thi Thu Hà đã nêu những ảnh hưởng của mưa axit đên các hệ

sinh thái, các công trình kiên trúc và sức khỏe con người [5] Anh hưởng của lăng đọng axit đên các hệ sinh thái, các công trình nhân tạo và cuộc sông của con người

là chủ đê đã được rât nhiêu quôc gia trên thê giới dày công nghiên cứu từ nhiêu năm

14

qua, đặc biệt là các nước trong khu vực Bắc Mỹ, Châu Âu và một số nước ở khu

vực Châu Á (Trung Quốc, Nhật Bản, Án Ðộ) Kết quả từ các nghiên cứu nhằm

chứng minh những tác động tiêu cực của lắng đọng axit, là cơ sở đưa ra các chính

sách kiêm soát lăng đọng axit ở quy mô địa phương, quôc gia, khu vực và toàn câu.

Việc thực tế cho thấy mưa axit gây hại cho nhiều loại thực vật, ảnh hưởngđến sự sinh trưởng, tăng năng suất của cây Arti và cộng sự (2010) đã tiến hànhnghiên cứu về "Tác động của mưa axit nhân tạo ở các mức độ pH khác nhau đến

một số loài cây trồng ở Ấn Độ" Nghiên cứu đã xem xét tác động của mưa axit nhântạo ở các mức pH= 5,0; 4,0; 3,0 đến ba loại cây trồng phổ biến nhất đó là cây ớt

(Capsicum annuum), cà chua (Lycopersicon esculentum), ca tim (Solanum

melongea) thuộc ho Cà Ca ba loại cây nay được trồng trong chậu trên đất nôngnghiệp Nghiên cứu cho thấy các chỉ tiêu sinh trưởng và khả năng đậu quả bị suygiảm nghiêm trọng ở cả ba cây khi nồng độ axit tăng Tuy nhiên, chưa nhận thấy rõràng những ảnh hưởng của mưa axit đến hàm lượng diệp lục [79]

Mưa axit đã làm tăng mạnh tỉ lệ chết của các loài cá, làm giảm sức sinh sản

và giảm tốc độ tăng trưởng của xương và kèm theo đó là gia tăng khả năng hấp thụ

kim loại nặng của cá Khi pH < 4,0 thì số lượng các loài cá giảm nhanh chóng dophôi cá không có khả năng phát triển trong môi trường có tính axit cao Cácnghiên cứu tại các hồ của bán đảo Scandinavia cho thấy một số quan thể cá matdần từ đầu những năm 1920 do các hồ bị mưa axit làm chua hóa dần [81]

Nhiều năm qua, các nước phương Tây đã có những minh chứng cho sự hủyhoại các công trình kiến trúc do tính axit của nước mưa Tác động của lắng đọngaxit đối với các tượng đài làm bằng đá câm thạch, đá vôi và các tòa nhà có vật liệuchứa cacbonat đã được công nhận hơn một thé kỷ Có rất nhiều nghiên cứu cho thayảnh hưởng của lắng đọng ướt axit đối với các tượng đài và tòa nhà bằng đá Các tòanhà cao tầng được làm bằng bê tông trong khu vực đô thị bị hư hỏng do tiếp xúc với

dam mây có nồng độ axit cao trong thời gian dài Theo Sersale và cộng sự (1998),

lắng đọng axit với pH trong khoảng 3,0 đến 5,0 có thé anh hưởng đến xi măng và bê

15

tông Mưa axit cũng gây ảnh hưởng tới đá vôi và sự tạo thành các ion hòa tan Ca”,HCOy, SO,” gây hủy hoại nhiều công trình [70].

Mưa axit cũng ảnh hưởng đến sức khỏe con người, những báo cáo cho thấy

mưa axit có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sức khỏe con người như những

kích ứng cho da và mắt, hay biểu hiện rối loạn tim và phối, hen suyén và viêm phế

quản Mưa axit ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe con người thông qua chuỗi thức

ăn đặc biệt là kim loại nặng.

1.1.4.2 Một số lợi ích của mưa axit

Những tác hại của mưa axit đến môi trường, đến đời sống sản xuất hay cả

sức khỏe của con người là không thé phủ nhận, bên cạnh đó những mặt có lợi củamưa axit cũng tồn tại nhưng ít được nhận thay Trong phạm vi nghiên cứu này, tácgiả chỉ muốn đưa ra dé thấy một góc nhìn khác về vấn đề mưa axit, mặt có lợi của

mưa axit:

Thanh phân sun phua trong các cơn mưa axit có thê ngăn cản trái dat âm lên,

băng việc tác động vào quá trình sản xuât khí mê tan tự nhiên của vi khuân trong

đầm lay Mê tan chiếm 22% trong các yếu tố gây ra hiệu ứng nhà kính

Ngoài việc rửa trôi các chất ô nhiễm trong khí quyền, tính chất axit trong

nước mưa còn hòa tan một lượng không nhỏ các loại bụi, một số hợp chất trong

không khí.

Ở một khía cạnh khác, bên cạnh tác hại của mưa axit gây ảnh hưởng đến sựquang hợp của lá thì tính chất axit trong nước mưa lại giúp một số loài cây có tăng

trưởng tốt hơn do lượng lắng đọng các hợp chất S và N trong đất Ở Việt Nam, với

sự đa dạng thực vật cùng sự đa dạng về loại thổ nhưỡng, việc nghiên cứu những loài

thực vật tối ưu cho mỗi vùng, đảm bảo tính kinh tế và môi trường không phải là bài

toán khó Ví dụ một số loài thực vật calcifuge (những loài thích đất chua) bao gồmErica, Rhododendron và gần như tất cả các loài Ericaceae khác, nhiều loài bạch

dương (Betula), foxglove (Digitalis), gorse (Ulex spp) Va Scots Pine (Pinus

16

sylvestris) Cây calcicole (vôi yêu) bao gồm cây tro (Fraxinus spp), Cây kim ngân

(Lonicera), Buddleja, dogwoods (Cornus spp), Lilac (Syringa) và loài Clematis

Tính axit trong đất cũng với sự gia tăng các chất lắng đọng còn có thé giúpcho sự chuyên hóa các chất hữu cơ trong đất được tốt hơn

1.2 CAC NGHIÊN CUU VE MƯA AXIT TREN THE GIỚI

Nghiên cứu được cho là đặt nền móng đầu tiên cho việc nghiên cứu về mưa axit

là cuốn “Không khí và mưa” (Air and rain) và tác giả của nghiên cứu này là Tiến sĩRobert Angus Smith, người được coi là “cha đẻ” của những nghiên cứu về lắng đọngaxit Tên đầy đủ của cuốn sách là “Không khí và mưa, những nghiên cứu bước đầu củahóa học khí hậu” (Air and rain The beginnings of a chemical climatology) Cuốn sáchđược xuất bản vào năm 1872 Một cuốn sách gần 700 trang, gần 150 năm sau khi rađời, những nghiên cứu trong cuốn sách vẫn còn nhiều giá trị khi mà những quan điểm

về cơ bản liên quan đến mưa axit của cuốn sách đã và vẫn đang là một phần các hiểubiết hữu ích cho những nghiên cứu sau này Tác giả đã có những nghiên cứu và nhận

định sâu sắc về các hạt vất chất ở cả thể rắn, lỏng, khí tồn tại trong bầu không khí Các

thành phần như muối, sunfat, soda, vôi, sắt v.v có nguồn sốc từ biển và từ mặt đất đềuđược đề cập đến, đặc biệt là SO;, NO, tạo nên tính axit trong nước mưa, chất hữu cơ

trong không khí làm thay đổi thành phần nước mưa, thành phan các chất trong nước

mưa đã được khuyến cáo là cần được nghiên cứu trong các đánh giá về y tế [77]

Trải qua hơn 100 năm, con người đã nghiên cứu ra những thiết bị quan trắc,

đo đạc hiện đại dé phân tích các thành phần môi trường trong đó rất chú trọng đếnthành phần nước mưa Với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật đã hỗ trợ các nhàkhoa học trên thế giới đã tích lũy khá nhiều nghiên cứu về mưa axit, tuy nhiên,những diễn biến, thay đổi của nó theo thời gian vẫn là những mối quan tâm củanhững thế hệ các nhà nghiên cứu Theo thời gian, những nghiên cứu về đánh giámưa axit được chia thành nhiều nghiên cứu khác nhau như: Các nghiên cứu về

chính sách cho mưa axit và ô nhiễm không khí; các nghiên cứu ảnh hưởng của mưa

axit tới hệ sinh thái; các nghiên cứu vê thành phân các ion trong nước mưa nhăm

17

xác định nguôn gôc các ion trong nước mưa; các nghiên cứu về xu thê các ion trong

nước mưa bao gôm xu thê về nông độ và xu thê lăng đọng; các nghiên cứu vê khả năng trung hòa axit trong nước mưa

1.2.1 Chính sách mưa axit và ô nhiễm không khí

Mỹ là một trong số các quốc gia đầu tiên thiết lập mạng lưới quan trắc lắngđọng axit Chương trình Lắng đọng khí quyền Quốc gia (NADP/NTN) được thànhlập từ năm 1978 nhằm mục đích đo đạc các lắng đọng khí quyên và nghiên cứunhững ảnh hưởng của nó đến môi trường Chương trình này bao gồm 3 hệ thống

trạm quan trắc là các trạm của Chương trình Đánh giá lắng đọng axit quốc gia

(NAPAP); Mạng lưới Quan trắc Nghiên cứu (AIRMoN) hợp tác giữa Mỹ vàCanada; và Mạng lưới lắng đọng thuỷ ngân (MDN) Trên cơ sở nguồn số liệu đượccung cấp từ chương trình này, các nghiên cứu đánh giá hiện trạng và mức độ tácđộng cua mua axit đến môi trường nói chung đã được thực hiện [12]

Theo nghiên cứu tông kết năm 2004 của Cục Môi trường Mỹ (EPA) cho thaykhu vực Đông bắc Mỹ có tần suất xuất hiện pH < 5,0 là nhiều nhất, giá trị pH đo

được tại các bang miền Đông trong khoảng từ 4,3 — 4,7, đặc biệt tại bang NewYorkgiá tri pH < 4,3 Đây cũng là khu vực do được nồng độ ion NO; trong lắng đọngướt lớn, tương ứng là 1,5-1,8 mg/l và 14-20 kg/ha; nồng độ SO,” trong lắng đọng

ướt là 2-2,5 mg/l và 21->27 kg/ha [12].

Tác giả Daiju Narita thuộc trường Đại học Tokyo đã nghiên cứu về ô nhiễmkhông khí ở Bangkok Thái Lan, nghiên cứu về hạt bụi mịn (PM;;) va lắng đọngaxit bằng việc đặt vị trí lấy mẫu ở nhiều điểm nghiên cứu kết hợp ứng dụng môhình Kết quả cho phép tính tần suất xuất hiện mưa axit và phân bố nồng độ bụi

PM;s, cho thay mức độ ô nhiễm môi trường không khí vào mùa khô nghiêm trọnghơn mùa mưa Những phân tích đánh giá của nhóm nghiên cứu cho thấy hiện trạng

chính sách quan lý chất lượng không khí 6 Bangkok còn hạn chế chưa đủ dé đưa ragiải pháp cho vấn đề này Nghiên cứu đã đặt được vấn đề nhưng chưa đưa ra được

cụ thê mối quan hệ thành phần nước mưa và thành phần bụi trong khí quyền Nhưng

18

những nhận định về ô nhiễm môi trường không khí và giải pháp đưa ra cho van dénày đáng được ghi nhận, trong đó có chính sách về thay đổi thói quen sử dụng nhiên

liệu hóa thạch và tập quán canh tác nông nghiệp của người dân [49].

1.2.2 Ảnh hưởng mưa axit tới hệ sinh thái

Những nghiên cứu về ảnh hưởng của mưa axit đến hệ sinh thái của ViệnSinh thái — Xã hội Mỹ (ESA) cũng cho thấy ở khu vực miền Đông nước Mỹ, sựthiệt hại của hệ sinh thái do axit hoá xảy ra rộng khắp ở vùng núi Adirondack và

Catskill của NewYork Nhiều hồ và sông suối trong khu vực này không thé duy trì

số lượng cá và chất lượng nước đang bị xuống cấp nghiêm trọng Trường hợp tương

tự cũng xảy ra ở vùng núi Smoky, công viên quốc gia Shenandoah và ở một vàibang miễn tây Theo nghiên cứu của Linthurst và các cộng sự (1986), có khoảng 8%

hồ ở Đông bắc Mỹ đã bị axit hoá, pH nước hồ giảm xuống dưới 5,0 Những nghiêncứu từ AIRMoN tai Canada cũng cho thấy, các hệ sinh thái ở miền Đông Canadacũng bị ảnh hưởng nặng bởi mưa axit Ước tính có khoảng một nửa trong số 7000

hồ ở 6 tỉnh miền Đông có các giá trị về độ kiềm <50eq/1 do đó rất nhạy cảm với axit

(Sven Eric Jogensen, 1998, Quản lý sự axit hoá hồ, Quyền 5) Hơn 7 000 hồ tại khuvực này đã cho kết quả khoảng 5% hồ không có tính kiềm [12, 46, 76]

Tác giả Moshood Keke Mustapha va Zainab Olayide Mohammed đã nghiên

cứu anh hưởng của mua axit đến sự sống còn, tỷ lệ tử vong, hành vi hình thái của cá

da trơn bùn châu Phi (Clarias gariepinus) Nghiên cứu này đã chỉ ra rang các giaiđoạn cuộc sống khác nhau của cá da trơn chịu được nước pH có tính axit khác nhau

với tỷ lệ tử vong cao của cá giống và cá con trong môi trường pH 3 và pH 4, trong

khi cá trưởng thành có thể sống sót ở pH 4 và không thể sống sót ở pH 3 Nóichung, tất cả các giai đoạn cá có thể phát triển mạnh ở pH 5 và 6 Khả năng chịuaxit thấp này của cá da trơn bùn cho thấy đây là một loài khỏe mạnh mặc dù cơ thê

không có vảy so với cá nước ngọt nhiệt đới khác [48].

Nghiên cứu “Lang đọng axit ướt trong tự nhiên và nông nghiệp ở Trung

Quốc” của nhóm tác giả Haili Yu thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc.

19

Nghiên cứu này cho thấy độ pH trung bình của lượng mưa trong hệ sinh thái nôngnghiệp và tự nhiên của Trung Quốc là khoảng 6,2 và gần 20% trong số 43 vị tríquan sát đã bi mưa axit (pH <5,6) Kết quả của nghiên cứu cũng chỉ ra sự lắng đọngcủa SO,” và độ pH của nước mưa khác nhau đáng ké giữa tám vùng sinh thái củaTrung Quốc và nghiêm trọng ở miền nam và miền trung Trung Quốc Mức độ pháttriển kinh tế và lượng mưa dé giải thích cho sự biến đôi theo không gian của pH vàSO,” lắng đọng trong nông nghiệp Trung Quốc và hệ sinh thái tự nhiên [88].

1.2.3 Thanh phan ion trong nước mưa

Ooki (2002) với nghiên cứu tại Nhật Bản cho thấy kali và natri trong không

khí tại khu vực đô thị có nguồn sốc chủ yêu từ nhân tạo và một tỷ lệ nhất định

lượng natri có nguồn sốc nhân tạo được vận chuyên từ đất liền ra biển [54] Cũng

nghiên cứu cho 2 khu vực khác nhau, một khu vực có hoạt động công nghiệp và khu

vực ven biển, Slave (2012) cho thấy Ca”” có nguồn gốc chính từ khu vực côngnghiệp; các ion Ca”, NH¿*, Mg”* đóng góp vai trò quan trọng trong việc trung hòaaxIt trong nước mưa; mức độ tương quan khá cao của (SO,” + NO3) so với Ca”?cho thấy CaCO; là tác nhân chính trung hòa axit tại khu vực [66]

Keeler (2005) nghiên cứu về nguồn gốc thủy ngân tại khu vực Underhill,

Hoa Kỳ (Khu vực phía Bắc Hoa Kỳ) cho thấy lượng Thủy Ngân cao nhất trong

lượng mưa có liên quan đến vận chuyên từ khu vực phía Tây, Tây Nam và Nam

trong những tháng ấm hơn [29] Yong-Seok Seo (2015) cho thấy tại khu vực Seoul

Hàn Quốc lượng lắng đọng ướt Thủy Ngân có nguồn góc chính từ các khu vực côngnghiệp và từ các khu vực ven biển Trung Quốc và Nhật Bản [69] Vào năm 2003,

Hu đã đánh giá các đặc tính hóa học trong nước mua tại Singapore cho thay nồng

độ các ion Ca**, Na*, Mg”', NH,* va CI thường cao nhất vào tháng năm, với hướng

gió thịnh hành là gió Đông Nam và gió Đông có thể các vụ cháy rừng tại

Kalimantan, Indonesia là nguyên nhân gây ra sự gia tăng các ion này [27].

Kết hợp giữa mô hình hóa, phát thải và lắng đọng được nghiên cứu nhiềutrên thế giới Fenn (2003) tính toán tại khu vực Miền Tây Hoa Kỳ, cho thấy lượng

20

lượng Nitơ lắng đọng ở miền Tây Hoa Ky dao động từ 1 — 4 kg/ha/năm trên phan

lớn các khu vực và lên tới 30 — 90 kg/ha/năm theo hướng gió chính của các khu vực nông nghiệp và đô thị lớn Lượng phát thải chính của Nitơ là giao thông, nông nghiệp và công nghiệp Lượng phát thải Nitơ dưới dạng Amoniac khoảng 50% so

với lượng khí thải của Nitơ trong các oxit Nitơ khác và một lượng lắng đọng Nitơchưa rõ tại Bờ Tây bắt nguồn từ Châu Á [24] Sự lắng đọng Nitơ ở phía Tây cho

thấy sự gia tăng nhanh chóng của quá trình đô thị hóa, sự tập trung dân số và các

khu vực chăn nuôi tập trung lớn.

Lei Duan (2016) nghiên cứu sự phát thải, lắng đọng và ảnh hưởng đến hệsinh thái ở Châu á cho thấy mức độ và lượng lắng đọng axit ở Châu Á trở nên rõràng hơn sau khoảng một thập kỷ khi vẫn đề này được mô tả rõ ràng hơn ở Châu Âu

và Bắc Mỹ Ngoài đới Ôn hòa thì phần lớn miền Đông, miền Nam châu Á nằmtrong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, các vùng khí hậu cho đến nay ít được nghiêncứu về ảnh hưởng của lượng axit lắng đọng cao Các vùng mặt nước trên khắp châu

Á nói chung không nhạy cảm với tác động của sự lắng đọng axit, trong khi một sốvùng trên đất nhạy cảm với quá trình axit hóa do phong hóa khoáng chất thấp Quátrình chua hóa đất phần lớn được trung hòa bởi các quá trình lắng đọng cation nhằm

khử NO3- và hấp thụ SO42- Cùng với sự giảm lượng lắng đọng S trong những nămgan đây, sự lang đọng N đang được quan tâm nhiều hơn ở châu A Hiệu quả axithóa của sự lắng đọng N có thê quan trọng hơn sự lắng đọng S trong đất ở vùng nhiệt

đới, cận nhiệt đới [23].

Li Zong -lie người Trung Quốc đã nghiên cứu các đặc điểm thay đôi pH và

EC trong khí quyên bằng việc phân tích lượng mưa và nguồn gốc của mưa axit

trong lưu vực của sông Dương Tử giai đoạn 2010 đến 2015 thông qua việc phântích giá trị pH, EC, lượng mưa và tốc độ gió của 402 mẫu nước mưa Nước mưa ở

khu vực nguồn sông Dương Tử có phạm vi biến đổi của giá tri pH là từ 4.0 đến8,57, với giá trị trung bình là 6,37 Giá trị của EC giao động từ là từ 5,2 đến 124,4

us/cm, trung bình là 27,59 us/em Tác giả đã đánh giá xu thế của pH va EC theo

21

mùa với những kết quả: Thứ tự giá trị EC trong bốn mùa là Mùa xuân>Mùa đông>

Mùa hè> Mùa thu, với giá trị tương ứng là 37,62; 31,86; 25,75và 24,04 us/cm Thứ

tự của pH trong bốn mùa là Mùa hè> Mùa xuân = Mùa đông> Mùa thu, giá trị

tương ứng là 6,41; 6,37; 6,37 và 6,25 Dé xác định nguồn gốc mưa chính ở khu vực

nghiên cứu, tác giả đã dùng mô hình quỹ đạo V4 HYSPLIT, quỹ đạo vận chuyênhơi nước đối với những trận mưa axit ở khu vực nguồn của sông Dương Tử chủ yếu

chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam Tác giả chỉ được nguyên nhân gây ra mưa

axit ở khu vực nguồn sông Dương Tử chủ yếu do ô nhiễm công nghiệp và các chất

ô nhiễm đến từ Ấn Độ và các khu vực lân cận khác Ngoài ra một nguyên nhân

cũng được tác giả chỉ ra là do các hoạt động giao thông vận tải ở khu vực này [92].

Xinwei Lu (2011) đã đánh giá đặc điểm nước mưa ở mùa Xuân ở thành phố

Tây An, Trung Quốc Độ pH thay đổi từ 5,14 đến 7,45 và trung bình 6,64 Nồng độđương lượng trung bình của thành phần các ion trong nước mưa vào mùa Xuân tuân

theo thứ tự: SO,’ > Ca” > NH,* > NO; > Cl > Mg” > Na! > F > KỲ Các ion

chính SO,” , Ca””, NH,*, NO; chiếm ty lệ khoảng 88% nồng độ dung dịch Nghiên

cứu cho thấy mối tương quan đáng kể giữa NO; và SO,’ với NH¿Ÿ và Ca”? và tínhtoán hệ số trung hòa cho thấy NH,* và Ca” là yếu tố chính trong quá trình trunghòa Nguồn gốc của các ion Ca”, K*, Mg”” có nguồn gốc chủ yếu từ lớp vỏ trái đất;NO; và SO,” có nguồn sốc từ các hoạt động nhân tạo; NH,* có nguồn gốc chính

từ các hoạt động nông nghiệp [41].

Tác giả Asgnes Keresztesi và cộng sự đã nghiên cứu thành phần hóa học của

nước mưa ở 27 quốc gia châu Âu giai đoạn 2000 đến năm 2017, các tác giả đã chỉ ra sự

biến đổi pH, quá trình axit hóa và trung hòa, lắng đọng ướt, tỷ lệ và đóng góp của các

nguồn thải Đặc điểm, tính chất hóa học trong nước mưa được quy định bởi các hoànlưu khí quyên chiếm ưu thế và các vùng có các chất ô nhiễm khác nhau với nguồn gốckhác nhau Nghiên cứu cũng chi ra: sunfat và nitrat đóng góp phan lớn vào tính axit của

nước mưa, chúng có nguồn gốc từ các hoạt động công nghiệp va giao thông; amoni va

kali được cho là do sự kết hợp sinh khối, cháy rừng và các hoạt động nông nghiệp

22

Magié và canxi là do các nguồn phát thải từ mặt đất, trong khi clorua có nguồn gốc từbiển Kết quả cho thấy các tác nhân axit hóa chính là lưu huỳnh và các hợp chất nitơ cónguồn gốc từ sản xuất công nghiệp và nông nghiệp, bao gồm cả phát thải giao thông vàtrồng trọt Amoniac và nitơ oxit được coi là chất gây ô nhiễm không khí có hại về mặt

sinh thái Lắng đọng ướt là một con đường quan trọng loại bỏ khỏi bầu khí quyền chất

ô nhiễm và đưa ra những hiểu biết sâu sắc hơn về thành phần hóa học của lượng mua

và cung cấp thông tin về các chất ô nhiễm vận chuyên tầm xa [31]

1.2.4 Kha nang trung hòa axit trong HHỚC mưa

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra tính chất axit của nước mưa được kiểmsoát bởi sự hiện diện của H;SO¿, HNO; và các axit hữu cơ [31, 83, 85]; Tinh chất

axit hay bazơ của nước mưa là kết quả của sự cân bằng giữa các gốc axit, chủ yếu làSO,” và NO;, va sốc kiềm, chủ yếu là ammoni và muối canci [6, 12, 65] Cũng

theo nghiên cứu [6, 12, 65] khả năng trung hòa axit trong nước mưa chủ yếu bới 2

ion chính là NH," và ion Ca** (nss-Ca””), tại Việt Nam hiện tại đánh giá trung hòa

axit trong nước mưa cũng đi theo hướng này, các nghiên cứu mới đánh giá đến sựtrung hòa của 2 ion chính NH,* và ion Ca”” (nss-Ca””)

Theo Johnson (1986) nghiên cứu về thành phần, sự phân bố và trung hòa

mưa axit có nguồn gốc từ núi lửa Maysaya, Nicaragua Mưa axit có nguồn gốc từnúi lửa Maysaya có pH dao động từ 2,5 — 5, bao gồm HCI và H;SO¿ với tỷ lệ thayđổi khác nhau có hệ thông Sự thống trị của HCl do mưa axit có nguồn gốc từ núilửa được kiểm soát bởi nồng độ HCI Axit từ núi lửa gây hại cục bộ, làm chết thảm

thực vật, ngoại trừ cây bụi Malanthora và Lantana Những cây bụi này có khả năng

trung hòa axit nhanh chóng bang cách giải phóng K* ở bề mặt của chúng, lớp câybụi Malanthora hoạt động như một lớp trung hòa axit ngắn hạn cho mưa axit [28]

Balasubramanian (2001) đã nghiên cứu thống kê về thành phần hóa học của

lượng mưa ở Singapore Giá trị pH của mẫu nước mưa hàng ngày dao đọng từ 3,49

— 6,54 với giá trị trung bình 4,5 và có khoảng 88% mẫu có pH <5 Quá trình trung

hòa xảy ra do phản ứng của Ca(OH); và Mg(OH); với HạSO¿ và HNO; trong các

23

hạt nhân ngưng tụ trong đám mây, ở phía dưới các đám mây, quá trình trung hòa

xảy ra do ammoniac và sự hấp phụ của SO, với các hạt lơ lửng có chứa Ca”” vàMg*[15]

Chate (2009) nghiên cứu tính axit của hạt mưa do hấp thụ khí và các hợpchất ô nhiễm dạng sol khí Nghiên cứu cho thấy nồng độ ion H” sẽ điều chỉnh độ

axit của hạt mưa sau quá trình trung hòa bằng ion NH," và ion Ca’*[18].

Asgnes Keresztesi (2019) cho thấy Na” có kha năng trung hòa cao nhất với

giá trị Na” trung bình 0,54, theo sau là NH¿Ÿ với giá trị trung bình 0,46 Các cation

khác như Ca”, Mg”* và KỶ có vai trò ít quan trọng trong việc trung hòa axit trongnước mưa tại khu vực Châu Âu [31]

Các nghiên cứu về khả năng trung hòa của axit trong nước mưa là nhữngnghiên cứu thường được sử dụng trong đánh giá về tính axit của nước mưa, các

nghiên cứu này cho thấy các ion chính đóng góp trong khả năng trung hòa axit

trong nước mưa của mỗi khu vực là khác nhau Các nghiên cứu về khả năng trung

hòa axit kết hợp với các xu thé về tăng giảm ion HỶ, các cation, các anion cho thấyđược sự đồng nhất về xu thế mưa axit tại khu vực

1.2.5 Xu thé mưa axit

Một số nghiên cứu về diễn biến, xu thế của nồng độ các ion và xu thé lang

đọng các ion trong nước mưa cho thấy có sự thay đổi mùa và theo năm Seto (2002)

đã nghiên cứu xu thế hàng năm và mùa của nồng độ các ion trong nước mưa tại

Nhật Bản giai đoạn 1989 — 1998 Với ion nss-SO,” có xu hướng giảm đáng ké với

mức giảm 3%/năm; trung bình ion NO; có xu hướng tăng với mức tăng trung bình

1%/năm; ion NH,* có mức tăng trung bình 0.78%/năm; ion nss-Ca** có mức giảm

trung bình 1.34%/năm [72].

Seto (2004) đã nghiên cứu xu hướng lăng đọng ướt hàng năm và theo mùa ởNhật Bản Kết quả nghiên cứu cho thay lắng đọng ion nss-SO,” có xu thé giảm vớimức giảm trung bình 3,49%/năm; lắng đọng ion NO; có xu hướng tăng trung bình1,22%/năm; lắng đọng ion NH, có mức tăng trung bình 1,11%/năm; ion nss-Ca””

24

có mức giảm trung bình 1,38%/naim; lang đọng ion H* có mức giảm trung bình2,12%/năm Nghiên cứu cũng cho thấy xu hướng lắng đọng hàng năm nhìn chung

tương đương với sự phát thải và nồng độ ion trong nước mưa, các thời điểm không

tương đương được quy cho nguyên nhân sự thay đổi lượng mưa theo mùa [71] Sự

giảm của tổng lượng lắng dong nss-SO,” và NO; cùng với sự gia tăng của tong

lắng dong NH," và nss-Ca”” là nguyên nhân cho việc giảm lăng đọng HỶ tại một số

khu vực.

Yamada (2007) đã áp dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal

Mann-Kendall (SMK) đánh giá xu hướng chất lượng nước mặt tại 5 hồ ở Nhật Bản Sựaxit hóa nước hồ liên quan đến địa chất của lưu vực và tỷ lệ lắng đọng axit tại khu vực[86] Mojtaba Shadmani (201 1) áp dung SMK đánh giá sự bốc hơi nước tại Iran [73]

Navratil (2010) đánh giá xu hướng 20 năm và theo các mùa cho lượng mưa và

chất lượng nước suối tại Bang Maine, Hoa Kỳ Nồng độ trung bình hàng năm của

SO,” va NO; trong lang đọng ướt giảm từ năm 1988 — 2006 tại khu vưc Sự giảm

đồng thời với sự giảm dan phát thải SO, và NO, là một phản ứng đối với chính sáchlàm sạch không khí của khu vực Nong độ NH," không có xu hướng thỏa mãn mức ý

nghĩa p<0,05 [50].

Kline (2016) sử dụng SMK đánh giá phản ứng lâu dài của khả năng trung hòa

axit trong nước mặt tại lưu vực sông Appalachian đối với sự giảm lắng dong[34]

Sourabh Nema (2016) áp dụng SMK đánh giá phan tích xu hướng của lượng mua hàng

năm và theo mùa tại khu vực Tawa [51] Y Zhang (2016) sử dụng SMK phân tích xu

hướng trong tài nguyên nước theo chuỗi thời gian [90] Rawshan Ali (2019) sử dụng

SMK đánh giá xu hướng dài han và theo mùa của dòng chạy trên sông Dương Tử [14].

Adamu Mustapha (2014) áp dụng SMK và Sen Slope đánh giá xu hướng chất lượng

nước mặt [47].

Ningning Zhang (2012) với nghiên cứu tại khu vực Lệ Giang, Trung Quốc

cho thay hầu hết các ion có xu hướng tăng đáng ké đặc biệt là Ca”” và Mg”*, ngoại

trừ NH," có xu hướng giảm rõ rệt trong giai đoạn 1989 — 2006 [89] Kate Lajtha

25

(2013) nghiên cứu xu hướng của nồng độ các cation, nitơ, suphat và H” trong nước

mưa tại Hoa Kỳ và Châu Âu giai đoạn 1978 — 2010 [37] Takashi Yamaguchi(2015) đánh giá xu hướng dai han cho ion NO; va SO,” trong lớp phủ tuyết ở

Hokkaido, Nhật Bản, lượng nss-SO,” giảm liên tục sau năm 1988, nhưng NO; tang

sau năm 2000 [87].

Các nghiên cứu về diễn biên mưa axit trên thê giới rat nhiêu, tuy nhiên trong khuôn khô luận án quan tâm đên các nghiên cứu như sau: Khả năng trung hòa axit trong nước mưa; Các xu thê về tăng giảm lăng đọng và nông độ các ion trong nước

mưa; Các môi tương quan của các 1on chính trong nước mưa.

Đôi với các tương quan chính của các ion trong nước mưa, các nghiên cứu

chỉ ra sự chung nguôn gôc của các ion trong nước mưa Két hợp với các yêu tô khí

tượng, các mô hình truy xuât nguôn gôc có thê xác định được nguôn gôc chính của 1on trong nước mưa tại khu vực đên từ đâu.

Đối với các nghiên cứu về xu thế tăng giảm lắng đọng và tăng giảm nồng độ

các ion trong nước mưa cho chúng ta thấy được diễn biến xu thế của các ion từ đó

có thê xác định được mức độ tương đồng giữa xu thế của lắng đọng và xu thế của

nồng độ Xu thế của lắng đọng có thê được giải thích thông qua xu thế của nồng độ

và lượng phát thải.

1.3 CÁC NGHIÊN CỨU VE MƯA AXIT Ở VIỆT NAM

Việt Nam tham gia vào mạng lưới quan trắc lắng đọng axit Đông Á từ năm

1998, việc nghiên cứu về lắng đọng axit nói chung hay riêng cho mưa axit đã được

thực hiện từ trước đó, tuy nhiên, có thể coi năm 1998 là một mốc quan trọng chonhững nghiên cứu về lắng đọng axit sau này Một số nghiên cứu liên quan có thé

được kê đên như sau:

Năm 1993, tác giả Nguyễn Hồng Khánh đã kế tục những nghiên cứu củaĐàm Quang Thọ và hoàn thiện đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Khảo sát, đánh giá hiện

trạng giá trị pH của nước mưa vùng có sô liệu đo đạc” Tác giả đã đưa được sự biên

26

động pH và sun phát theo thời gian Đề tài tập trung vào nghiên cứu và khảo sát vềnhững vấn đề liên quan đến giám sát hóa nước mưa tại các trạm khí tượng ở khuvực Bắc Bộ Trên cơ sở về độ pH nước mưa của các trạm ở khu vực miền Bắc ViệtNam đã đưa ra được bức tranh về phân bố pH nước mưa của khu vực miền Bắc Đề

tài được coi là nghiên cứu đâu tiên ở Việt Nam về mưa axit [8].

Sau đó, trong Đề tài độc lập cấp Nhà nước "Nghiên cứu, đánh giá hiệntrạng dự báo xu thế diễn biến và đề xuất các giải pháp kiểm soát mưa axit ở miềnBắc Việt Nam” tác giả Nguyễn Hồng Khánh (2003), một mạng lưới trạm quan trắcmưa axit ở 7 tỉnh khu vực phía Bắc đã được thiết lập Đề tài đã đề cập đến cơ chếhình thành mưa axit; mối quan hệ giữa ô nhiễm không khí, điều kiện khí tượng

đến tính chất của nước mưa cũng như tương quan giữa các thành phần hóa họctrong nước mưa và những tác động có thể đến hệ sinh thái Kết quả là hầu hết các

tỉnh ở khu vực Bắc Bộ đều đã xuất hiện mưa axit Tần suất xuất hiện lớn nhất giai

đoạn 2000-2001 là 82,8% (vào mùa khô) tại Yên Bái và thấp nhất là 15,6% (vàomùa mưa) tại Hà Đông Tần suất cũng có sự khác nhau theo mùa, mùa khô lớnhơn mùa mưa Cho đến nay, đề tài được xem là nghiên cứu bài bản nhất về mưa

axit ở Việt Nam [9].

Ở khu vực phía Nam, cũng có một số nghiên cứu về mưa axit đã được thực

hiện như nghiên cứu của các tác giả Nguyễn Thị Kim Lan và Nguyễn Thị Phương

(1999) về “Hiện trạng mưa axit khu vực phía Nam Việt Nam” Trong nghiên cứunày, các tác giả đã thu thập, khảo sát sơ bộ số liệu đo đạc từ năm 1993 - 1998 của 4

trạm đo mưa phía Nam trong mạng lưới giám sát Khí tượng Thuỷ văn: Tân Sơn

Hoà (TP Hồ Chí Minh), Tây Ninh (vùng Đông Nam Bộ), Cần Thơ (vùng đồng băng

sông Cửu Long) và Cà Mau (cực nam của miền Nam) Tác giả phác hoạ về tình

hình quan trắc trong khu vực và phân tích, nhận định sơ bộ hiện trạng lắng đọngaxit trong nước mưa ở khu vực phía Nam Việt Nam Tác giả cũng đưa ra những đềxuất, kiến nghị về mạng lưới giám sát: bố trí trạm, tần suất lấy mẫu, phân tích

mẫu [10].

27

Trần Thị Diệu Hang (2005) và các cộng sự đánh giá hiện tượng mua axit chotoàn bộ lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở bộ số liệu quan trắc hoá nước mưa của Mạnglưới khí tượng thuỷ văn quốc gia từ 2000 — 2004 trong khuôn khổ đề tài cơ sở

“Nghiên cứu hiện trạng mưa axit cho Việt Nam” Trong nghiên cứu này, các tác giả

đã phân tích khá kỹ tương quan của các thành phần hoá học trong nước mưa để chỉ

ra mức độ và khả năng xảy ra mưa axit ở Việt Nam [7].

` b

Công trình của tác giả Phạm Thị Thu Hà về “Bước đầu nghiên cứu đánh giá

về phát thải và lắng đọng axit cho một số vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc, ViệtNam” (2010) Trong khuôn khổ nghiên cứu, nhóm tác giả đã thực hiện đánh giáhiện trạng phát thải và lắng đọng ướt cho Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương, QuảngNinh trên cơ sở bộ số liệu về hóa nước mưa của Trung tâm Khí tượng Thủy văn

quốc gia từ năm 2004-2008 Nhóm tác giả cũng đã tính toán các hệ số tương quan

giữa các ion, tính lắng đọng ướt Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của Đề tài này, tác

giả Phạm Thị Thu Hà đã hoàn thiện Luận án TS về “Nghiên cứu, đánh giá lắng

đọng axit ở vùng đồng bằng sông Hồng Việt Nam” (2013) Luận án đã nghiên cứuđánh giá một cách hệ thong hiện trang và tai lượng lắng đọng axit ở một số khu vực

thuộc đồng bằng sông Hồng (Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương, Ninh Bình) trong giai

đoạn 2006-2012 Tác giả cũng đã đánh giá ảnh hưởng của mưa axit đến một số tínhchất của đất, sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu Côve ở Hải Dương [5]

Đàm Duy Ân (2016) đã đánh giá lắng đọng khô cho khu vực miền Bắc ViệtNam dưới sự chịu ảnh hưởng của quá trình lan truyền xuyên biên giới Với lang

đọng khô SOs, tại khu vực miền Bắc Việt Nam, tỷ lệ cao nhất vào tháng 1 lên đến

20,67%, nguồn này chủ yếu từ Trung Quốc sang chiếm ty lệ chủ yêu dưới sự ảnhhưởng của gió mùa Đông Bắc Cũng vào tháng 1 khu vực Miền Bắc Việt Nam lại

có lắng đọng từ các khu vực khác lên tới 28,61% Vào mùa đông lắng dong SO; từ

các khu vực lân cận cao hơn vào mùa hè khoảng 2 lần Với lắng đọng khô NO; cho

khu vực Miền Bắc VN có nguồn gốc từ các khu vực lân cận vào mùa đông và mùa

hè đối với NO; lượt là: 15,66% — 22,31% và 10,78% - 11,13% [3]

28

Đào Thị Thu Hà, Võ Thị Lệ Hiền (2018) tại Hội thảo chuyên đề về công tácquan trắc, cảnh báo môi trường nông nghiệp, nông thôn đã trình bày nghiên cứu

“Quan trắc chất lượng nước mưa và mưa axit ở Nam Bộ: Các vấn đề và giải pháp”.Với mạng quan trắc mưa axit phía Nam được thiết lập và vận hành hơn 20 năm(nhiều điểm đo linh hoạt thay đổi theo năm) đã cung cấp số liệu về quan trắc nước

mưa trong khu vực cho mạng quan trắc môi trường quốc gia, từng bước kiểm soát ô

nhiễm và lan truyền ô nhiễm, tuy nhiên, tác giả đã chỉ ra còn nhiều vần đề cần giảiquyết như tăng cường nghiên cứu khoa học và quy định pháp luật cho quan trắcnước mưa phục vụ quan lý môi trường Dé giải quyết tình trạng này, cần có giải

pháp toàn diện về mặt kỹ thuật, pháp lý, tài chính theo lộ trình hợp lý [4]

Gần đây nhất, năm 2018, Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ đã được hoàn

thành do tác giả Ngô Thị Vân Anh làm chủ nhiệm dé tài đã thực hiện “ Nghiên

cứu đánh giá hiện trạng va lập bản đồ phân bé lang đọng axit ở Việt Nam” Đề tài

đã sử dụng mô hình chất lượng không khí CMAQ và mô hình khí tượng WRF dựatrên đường phát thải REAS để mô phỏng lắng đọng axit ở Việt Nam Đề tài đãthiết lập thành công bộ công cụ ghép nối các mô hình WRF+ REAS+ CMAQ phục

vụ cho công tác nghiên cứu, đánh giá hiện trạng, mô phỏng lan truyền và lắng

đọng axit cho quy mô toàn bộ lãnh thổ Việt Nam Đề tài đã có những khảo sátthực tế dé kiêm nghiệm mô hình Từ những đánh giá hiện trạng lang đọng axit, đềtài đã có những nghiên cứu đề xuất kiện toàn mạng lưới quan trắc lắng đọng axitcho Việt Nam Đề tài đã có những khảo sát thực tế để kiểm nghiệm mô hình Từnhững đánh giá hiện trạng lang đọng axit, đề tai đã có những nghiên cứu đề xuấtkiện toàn mạng lưới quan trắc lắng đọng axit cho Việt Nam Qua mô phỏng từ môhình cho thấy những khu vực có mức độ lăng đọng axit cao nhất là vùng Đồngbằng sông Hồng, khu vực Bắc trung bộ và Đồng bang sông Cửu Long Kết quảnghiên cứu cho thấy hiện trạng (năm 2015) mức độ lắng đọng axit (tổng lượnglắng đọng ướt và khô) cao nhất tại Hà Nội, Việt Trì, Bắc Giang, Ninh Bình, HảiDương, TP Hồ Chí Minh, Bình Dương, Đồng Nai đạt 20-50 kgS/ha/năm, và đạt

29

5-10 kgN/ha/năm, trong đó, lượng lắng đọng ướt và khô chiếm tỷ lệ tương đương

nhau (khoảng 40%- 60 [1].

Nghiên cứu của Ngô Thị Van Anh (2018) đã sử dung dữ liệu quan trắc cáctrạm trong giai đoạn 2010 — 2015 để xác định mức độ xảy ra mưa axit tại ViétNam Ở khu vực phía Bắc của Việt Nam mưa axit xảy ra thường xuyên và mức độkhá nghiêm trọng như tại Cúc Phương 44%, Bắc Giang 37%, Thái Nguyên 40%,Việt Trì 30% Mưa axit cũng xảy ra tại khu vực miền Trung tại Vinh 60%, Huế47%, Đà Lạt 35%, Nha Trang 31%, Pleiku 32%, Khu vực miền Nam cũng xảy ramưa axit như tại Tây Ninh 37% và Cần Thơ 35% Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ramức độ mưa axit và lắng đọng axit phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố khí tượng

(thời tiết: lượng mưa, hướng gió ) và nồng độ chất ô nhiễm trong không khí Có

những khu vực ít nguồn thải như Cúc Phương, Đà Lạt, Pleiku nhưng mức độ mưaaxit và lắng đọng axit lại rất cao chứng tỏ rằng có sự lan truyền ô nhiễm trong

không khí từ khu vực khác đến [1].

Với các nghiên cứu trên thé giới và trong nước có thé thấy đến hiện tại ở

trong nước chưa có nhiều nghiên cứu về mưa axit, lắng đọng axit Các nghiên cứutại Việt Nam hiện tại chưa có nhiều nghiên cứu về xu thế lắng đọng ướt; chưa chỉ ra

khả năng trung hòa của các cation khác nhau trong nước mưa (các nghiên cứu trước

đây mới chỉ ra NH,* và Ca”” đóng góp chính vào các quá trình trung hòa); các

nghiên cứu về nguồn gốc các ion trong nước mưa; các nghiên cứu về tính tương

quan của các ion.

1.4 TONG QUAN VE HE THONG MẠNG LƯỚI QUAN TRAC MƯA

AXIT O VIET NAM

1.4.1 Hệ thống giám sát lắng dong axit

Tại Việt Nam hiện tại có 3 hệ thống thực hiện giám sát lắng đọng axit gồm:

Mạng lưới Giám sát lắng đọng axit vùng Đông Á (EANET) tại Việt Nam do ViệnKhí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu quản lý và làm đầu mối quốc gia; Mạng lưới

trạm quan trắc chất lượng môi trường nước mưa thuộc trung tâm Quan trắc khí tượng

30