Nghiên cứu Ảnh hưởng từ phát thải của các nhà máy nhiệt Điện tại thành phố cẩm phả Đến chất lượng không khí xung quanh

Nghiên cứu Ảnh hưởng từ phát thải của các nhà máy nhiệt Điện tại thành phố cẩm phả Đến chất lượng không khí xung quanh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM CHI LINH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TỪ PHÁT THẢI CỦA CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TẠI THÀNH PHỐ CẨM PHẢ ĐẾN CHẤT LƯỢNG

KHÔNG KHÍ XUNG QUANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM CHI LINH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TỪ PHÁT THẢI CỦA CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TẠI THÀNH PHỐ CẨM PHẢ ĐẾN CHẤT LƯỢNG

KHÔNG KHÍ XUNG QUANH

Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS PHẠM THỊ THU HÀ

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin dành những lời đầu tiên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các thầy, cô giáo trong khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Cùng với sự nhiệt huyết và tận tình của mình, các thầy cô đã truyền đạt không chỉ kiến thức nền tảng quý báu về chuyên ngành học mà còn là tri thức thực tiễn vô cùng bổ ích

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên TS Phạm Thị Thu Hà (MCB: 1185) đã trực tiếp hướng dẫn, đôn đốc, động viên và hướng dẫn cho tác giả Tác giả xin được gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến cô

Đồng thời, luận văn đã được sự hỗ trợ sử dụng những số liệu đầu vào của Trung tâm Quan trắc Môi trường-Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh và sự giúp đỡ nhiệt tình của các anh, chị phòng Môi trường, Công ty cổ phần Tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin trong các chuyến khảo sát thực tế Tác giả xin trân trọng cảm ơn đến quý Sở và quý Công ty đã tạo điều kiện giúp đỡ

Qua đây, tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ thân tình của gia đình, bạn bè trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

Tác giả

Phạm Chi Linh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Thị Thu Hà (MCB: 1185), Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình nghiên cứu khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Tác giả

Phạm Chi Linh

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 10

1.1 Tổng quan về nhiệt điện than 10

1.1.1 Tổng quan về sự phát triển của nhiệt điện than trên thế giới và tại Việt Nam 10

1.1.2 Tác động của nhiệt điện than tới sinh thái, môi trường và xã hội 13

1.2 Tổng quan về đánh giá ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí 15

1.2.1 Thuật ngữ chất lượng không khí xung quanh 15

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí 15

1.2.3 Các ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe do ô nhiễm môi trường không khí 17

1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu 20

1.3.1 Vị trí địa lý 20

1.3.2 Điều kiện tự nhiên 21

1.3.3 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội 22

1.3.4 Hiện trạng môi trường không khí tại TP Cẩm Phả 23

1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước 24

CHƯƠNG 2 28

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Đối tượng nghiên cứu 28

2.2 Phạm vi nghiên cứu 28

2.2.1 Phạm vi không gian 28

2.2.2 Phạm vi thời gian: 31

2.3 Nội dung nghiên cứu 31

2.4 Phương pháp nghiên cứu 32

2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu 32

2.4.2 Mô hình AERMOD 32

2.4.3 Phương pháp so sánh với quy chuẩn 41

2.4.4 Phương pháp tính toán tần suất vượt chuẩn 44

CHƯƠNG 3 45

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 Đánh giá hoạt động phát thải khí của các nhà máy nhiệt điện than tại TP Cẩm Phả 45

3.1.1 Đối với thông số Bụi tổng (TSP) 46

3.1.2 Đối với thông số NOx 47

3.1.3 Đối với thông số SO2 49

3.2 Đánh giá ảnh hưởng từ hoạt động phát thải khí của các nhà máy nhiệt điện than tới chất lượng không khí khu vực xung quanh 51

3.3 Đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí từ nguồn phát thải nhiệt điện trên địa bàn TP Cẩm Phả 65

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

EVN Tập đoàn điện lực Việt Nam

Hình 2.5 Hoa gió năm 2021 tại khu vực 38

Hình 2.6 Phân bố tốc độ gió năm 2021 tại khu vực Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Tần suất vượt chuẩn phát thải bụi tổng (TSP) năm 2021 46

Hình 3.2 Tần suất vượt chuẩn phát thải khí NO2 năm 2021 48

Hình 3.3 Tần suất vượt chuẩn phát thải khí SO2 năm 2021 50

Hình 3.4 Nồng độ TSP trung bình giờ (cao nhất) 54

Hình 3.5 Nồng độ TSP trung bình ngày (cao nhất) 55

Hình 3.6 Nồng độ TSP trung bình năm 55

Hình 3.7 Nồng độ SO2 trung bình giờ (cao nhất) 56

Hình 3.8 Nồng độ SO2 trung bình ngày (cao nhất) 56

Hình 3.9 Nồng độ SO2 trung bình năm 57

Hình 3.10 Nồng độ NO2 trung bình giờ (cao nhất) 58

Hình 3.11 Nồng độ NO2 trung bình ngày (cao nhất) 58

Hình 3.12 Nồng độ NO2 trung bình năm 59

Hình 3.13 Nồng độ SO2 trung bình ngày (cao nhất) (Google Earth) 60

Hình 3.14 Nồng độ SO2 trung bình ngày (cao nhất) (Google Earth) 60

Hình 3.15 Nồng độ NO2 trung bình ngày (cao nhất) (Google Earth) 61

Hình 3.16 Nồng độ NO2 trung bình giờ theo một số hướng gió chủ đạo 62

Hình 3.17 Nồng độ NO2 trung bình giờ theo một số hướng gió chủ đạo 62

Hình 3.18 Nồng độ SO2 trung bình giờ theo một số hướng gió chủ đạo 63

Hình 3.19 Nồng độ SO2 trung bình giờ theo một số hướng gió chủ đạo 63

Hình 3.20 Nồng độ TSP trung bình giờ theo một số hướng gió chủ đạo 64

Hình 3.21 Nồng độ TSP trung bình giờ theo một số hướng gió chủ đạo 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Dự báo sản lượng điện than trên thế giới giai đoạn 2020÷2040 (ngàn tỷ kWh) 10 Bảng 2.1 Tọa độ các điểm xả thải của 03 nhà máy nhiệt điện than tại TP Cẩm Phả 39Bảng 2.2 Đặc tính ống khói của 03 nhà máy nhiệt điện than tại TP Cẩm Phả 40Bảng 2.3 Nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm 43Bảng 2.4 Giá trị giới hạn tối đa các thông số cơ bản trong không khí xung quanh 43 Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả tần suất vượt chuẩn của khí thải và bụi trong năm 2021 của các nhà máy nhiệt điện tại TP Cẩm Phả 45Bảng 3.2 Giá trị giới hạn một số thông số cơ bản trong môi trường không khí xung quanh (µg/m3) 52

Bảng 3.3 Nồng độ chất ô nhiễm mô phỏng tại một số khu vực tại Cẩm Phả-Vân Đồn

52

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong tình hình phát triển xã hội hiện nay, nhu cầu sử dụng điện là tất yếu trong cuộc sống Theo số liệu thống kê năm 2022, ở Việt Nam tổng công suất nguồn điện toàn hệ thống đạt 77.800 MW tăng ~1.400 MW so với năm 2021, trong đó nhiệt điện than là 25.312 MW chiếm 32,5% [8]

Tại Việt Nam nhu cầu về điện vẫn tiếp tục tăng cao trong bối cảnh áp lực tăng trưởng điện tới năm 2030 vẫn còn rất lớn, tuy sản lượng điện sản xuất ra hằng năm tăng lên nhưng chưa đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của xã hội Các nguồn thủy điện và năng lượng tái tạo chưa đáp ứng được nhu cầu do nhiều yếu tố chủ quan và khách quan Vì vậy ở thời điểm hiện tại, nhiệt điện than vẫn đang được ưu tiên lựa chọn và phát triển do nguồn nguyên liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp và thời gian thi công nhanh hơn so với các loại hình khác Nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất nhiệt điện hiện nay là than, dầu và khí tự nhiên Bên cạnh việc phát triển năng lượng điện thì vấn đề bảo vệ môi trường trong nhiệt điện cũng đáng được quan tâm

Trong các nhà máy điện, quá trình đốt than với hiệu suất cao nhất sinh ra khói mang theo nhiều loại khí như CO2, NOx, SO2, bụi Bụi phát thải từ các ống khói thường có kích thước rất nhỏ, phát tán xa hàng chục km và có nguy cơ thâm nhập vào đường hô hấp của con người Trong bụi còn chứa một số kim loại độc hại như chì, asen, đồng, kẽm…v.v Khí thải từ các nhà máy nhiệt điện than cũng chứa các khí axit như SOx, NOx, Cl hay H2S Các khí này tác dụng với hơi nước có trong khí quyển tạo thành các đám mây axit, ngưng tụ thành mưa axit làm hủy hoại đất đai, mùa màng, các kết cấu kim loại, gây các bệnh ngoài da, bệnh đường hô hấp…v.v và kéo theo nhiều hệ lụy về môi trường, sức khỏe con người khác

Tỉnh Quảng Ninh là một trong những vùng khai thác than lớn nhất cả nước Song hành với đó, hoạt động nhiệt điện than tại khu vực này cũng phát triển mạnh nhờ nguồn cung cấp than tại chỗ dồi dào Đồng thời, Quảng Ninh là một trong những

địa phương có tốc độ đô thị hóa cao nhất cả nước, là tỉnh thành duy nhất có đến 04 thành phố TP Cẩm Phả là khu vực tập trung nhiều nhà máy nhiệt điện nhất tỉnh Quảng Ninh với 03 nhà máy nhiệt điện lớn gồm nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả, nhiệt điện Mông Dương 1 và nhiệt điện Mông Dương 2 Đặc điểm chung của các nhà máy nhiệt điện than là thải ra số lượng lớn khí thải và tro bụi từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch

Hiện nay, xu hướng sử dụng các mô hình toán học để tính toán, ước lượng khí thải ô nhiễm từ các hoạt động công nghiệp là khá phổ biến Một trong số đó là mô hình AERMOD có thể áp dụng cho các khu vực nông thôn và thành thị, địa hình bằng phẳng và phức tạp, các ống khói trên gần bề mặt và tầng cao, và đa dạng các nguồn thải Mô hình được sử dụng khá rộng rãi cho mục đích tính toán phát thải khí ô nhiễm từ nguồn điểm Các kết quả mô hình có thể giúp xác định nhanh các khu vực đang triển khai hoạt động nhiệt điện than, sự tương quan với môi trường xung quanh, các đối tượng chịu ảnh hưởng Đây là một công cụ hữu hiệu giúp cho các nhà nghiên cứu, quản lý môi trường nhằm đề xuất những định hướng cụ thể trong công tác kiểm tra giám sát, quản lý và bảo vệ môi trường

Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng từ phát thải

của các nhà máy nhiệt điện tại thành phố Cẩm Phả đến chất lượng không khí xung quanh” được lựa chọn nhằm đáp ứng những yêu cầu và đòi hỏi của thực tiễn, góp

phần đảm bảo quá trình hoạt động an toàn của công trình cũng như sự phát triển bền vững kinh tế - xã hội tại tỉnh Quảng Ninh

2 Mục tiêu và ý nghĩa 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng, khả năng lan truyền của khí thải, bụi từ các nhà máy nhiệt điện đến môi trường không khí khu vực TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

- Đề xuất biện pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí tại các khu vực có khả năng chịu tác động của nguồn thải

2.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu ứng dụng mô hình AERMOD sẽ góp phần làm sáng tỏ các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát tán các chất khí gây ô nhiễm trong các điều kiện đặc trưng khí tượng, địa hình địa phương của khu vực, làm cơ sở để dự báo và quản lý ô nhiễm môi trường không khí do các nhà máy nhiệt điện gây ra Đồng thời, dựa trên các bản đồ phân vùng nguy cơ ô nhiễm, học viên cũng tiến hành đề xuất các biện pháp giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường không khí

Giá trị thực tiễn

Kết quả nghiên cứu là tài liệu thực tế có giá trị về việc ứng dụng các công cụ mô phỏng hiện đại phục vụ cho việc đánh giá hiện trạng và diễn biến ô nhiễm môi trường không khí liên quan đến hoạt động của các nhà máy nhiệt điện Các kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc khai thác và áp dụng mô hình AERMOD cho các loại hình phát thải hoặc các địa bàn có các điều kiện tự nhiên tương tự

3 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn gồm 03 chương:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về nhiệt điện than 1.1.1 Tổng quan về sự phát triển của nhiệt điện than trên thế giới và tại Việt Nam

1.1.1.1 Sự phát triển của nhiệt điện than trên thế giới

Cho đến nay nhiệt điện than đã và đang giữ vai trò chính trong sản lượng điện của thế giới và của nhiều nước Hiện tại nhiệt điện than có mặt ở 77 nước (vào năm 2000 con số này là 65), 13 nước khác đang có kế hoạch phát triển nhiệt điện than Công suất đã tăng gần gấp đôi trong giai đoạn 2000÷2017 từ 1.063GW lên đến 1.995GW Ba nước có tổng công suất nhiệt điện than lớn nhất thế giới là Trung Quốc: 935GW, Hoa Kỳ: 279GW và Ấn Độ: 215GW, tiếp theo là: Liên Bang Đức: 50GW, Nhật Bản: 44,5GW, Nam Phi: 41,3GW, Hàn Quốc: 38GW, Ba Lan: 29GW và Indonesia: 28,6GW Theo dự báo của IEA trong giai đoạn 2015-2040, tổng công suất nhiệt điện than trên thế giới sẽ tăng thêm 947GW, trong đó khối OECD tăng 97GW, ngoài OECD tăng 850GW, riêng Trung Quốc 383GW và Ấn Độ 306GW

Việc phát triển nhiệt điện than của từng nước tùy thuộc vào tiềm năng tài nguyên than sẵn có trong nước và khả năng tiếp cận nguồn than từ bên ngoài Nhìn chung, các nước châu Á-Thái Bình Dương vẫn tăng cường phát triển nhiệt điện than Một số nước giảm nhiệt điện than là do cạn kiệt nguồn than trong nước, hoặc do có các nguồn tài nguyên năng lượng khác tốt hơn thay thế, đặc biệt do mức độ phát thải đã quá cao nên cần phải giảm [7,8]

Bảng 1.1 Dự báo sản lượng điện than trên thế giới giai đoạn 2020÷2040 (ngàn tỷ kWh)

Khu vực Sản xuất

điện 2020 2025 2030 2035 2040

Các nước OECD (Mỹ, Anh, Pháp, Ý,

Khu vực Sản xuất

điện 2020 2025 2030 2035 2040

Hà Lan, Bồ Đào Nha, Áo, Ai-len, Đan Mạch, Thụy Điển, Phần Lan v.v )

Tỷ lệ điện than

28,33% 26,19% 24,81% 23,24% 28,33%

Các nước ngoài OECD (Trung Quốc, Ấn Độ, ASEAN, Nam Phi, Thổ Nhĩ Kỳ, Bangladesh, Pakistan )

Tỷ lệ điện than 40,85% 37,36% 34,65% 32,74% 40,85%

(Nguồn: World Energy Outlook, 2016).[7] I.1.1.2 Sự phát triển của nhiệt điện than tại Việt Nam

a) Thời kỳ trước năm 1975

Nhà máy nhiệt điện than đầu tiên của Việt Nam là Nhà đèn Vườn hoa, được người Pháp xây dựng tháng 2/1894 tại Hải Phòng Tiếp đó, tại khu vực Bắc Bộ và Trung Bộ, các nhà máy nhỏ với quy mô không quá 10 MW, thông số hơi thấp lần lượt được xây dựng

Tới tháng 10/1954, tổng công suất nguồn điện miền Bắc chỉ khoảng 31,5 MW với sản lượng điện khoảng 53 triệu kWh/năm Để đáp ứng nhu cầu điện năng, cùng với việc sửa chữa, cải tạo, nâng cấp các nhà máy điện do Pháp để lại, trong các năm 1955 - 1960, Việt Nam đã khởi công xây dựng và đưa vào vận hành một số nhà máy nhiệt điện than mới có công suất nhỏ và vừa, thông số hơi trung áp (áp suất/nhiệt độ đến 3,43 MPa (35 bar)/435oC), công nghệ lò ghi xích và lò than phun

Năm 1961, với sự giúp đỡ của Liên Xô, Việt Nam khởi công xây dựng nhà máy nhiệt điện Uông Bí - nguồn điện chủ lực của miền Bắc Bên cạnh đó, Nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình công suất 100 MW do Trung Quốc giúp đỡ cũng được đưa vào

vận hành từ 1974 Đây là những nhà máy điện than có công suất lên tới hàng trăm MW đầu tiên do Việt Nam đầu tư xây dựng

Tuy nhiên, trong suốt cuộc chiến tranh chống Mỹ, các nhà máy điện luôn là trọng điểm bắn phá của máy bay Mỹ Mặc dù cán bộ công nhân viên ngành Điện đã không ngại hy sinh, bám lò, bám máy, duy trì sản xuất, nhưng do hầu hết các cơ sở phát điện ở miền Bắc đều bị bắn phá ác liệt, nhiều nhà máy bị hư hỏng nặng, có những nhà máy bị phá hoại hoàn toàn, nên sản lượng nhiệt điện than liên tục giảm Ở miền Nam, đến cuối năm 1974, có một số nhà máy nhiệt điện than được vận hành với tổng công suất hơn 250 MW, trong đó, quy mô lớn nhất là Nhiệt điện Thủ Đức với công suất 165 MW [11]

b) Thời kỳ 1976 - 1990

Sau khi đất nước thống nhất, Việt Nam bắt đầu thực hiện Tổng sơ đồ phát triển điện giai đoạn I từ năm 1981 - 1985 Để khắc phục tình trạng mất cân đối trầm trọng về cung cầu điện, miền Bắc tập trung đẩy nhanh tiến độ xây dựng nhà máy nhiệt điện than Phả Lại 1 gồm 4 tổ máy (4x110 MW) và thực hiện sửa chữa, nâng cấp các nhà máy khác Nhờ được bổ sung, củng cố nguồn phát điện, trong giai đoạn 1980 - 1990, sản lượng điện sản xuất của các nhà máy nhiệt điện than luôn chiếm khoảng 40% tổng sản lượng toàn hệ thống điện [11]

c) Thời kỳ 1991 - 2010

Thời kỳ này, Việt Nam tập trung khai thác mạnh mẽ nguồn thủy điện Trong suốt 20 năm, Việt Nam chỉ có thêm 5 nhà máy nhiệt điện quy mô vừa và lớn được đưa vào vận hành thương mại Do vậy, sản lượng từ nguồn nhiệt điện than trong giai đoạn này chỉ chiếm 10-16% tổng sản lượng điện toàn quốc [11]

d) Thời kỳ từ 2011 đến nay

Theo điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011- 2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII điều chỉnh), đến năm 2020, tổng công suất các nhà máy nhiệt điện than khoảng 26.000 MW (chiếm 42,7% công suất nguồn toàn hệ thống), sản xuất khoảng 131 tỷ kWh (chiếm 49,3% sản lượng điện) Theo đó, từ

2011, hàng loạt nhà máy nhiệt điện than công suất lớn (600 - 1.200 MW) trên cả nước liên tục được đưa vào vận hành Nhiệt điện than ngày càng khẳng định vai trò là nguồn điện chủ lực, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia

Cùng với sự phát triển cả về số lượng nhà máy và quy mô công suất, công nghệ nhiệt điện than cũng ngày càng hiện đại, cho phép vận hành các tổ máy với hiệu suất, độ an toàn và tính kinh tế cao Nhiều nhà máy nhiệt điện than được đầu tư công nghệ đốt than phun với thông số hơi cận tới hạn, siêu tới hạn Việt Nam cũng đã ứng dụng thành công hệ thống điều khiển và tự động hóa các nhà máy nhiệt điện than

Đặc biệt, các nhà máy nhiệt điện than được đầu tư công nghệ xử lý môi trường hiện đại, đạt hiệu quả cao như: Hệ thống ESP lọc bụi tĩnh điện, khử SOx, NOx…, đáp ứng các quy định theo tiêu chuẩn môi trường của Việt Nam Vấn đề đảm bảo môi trường trong quá trình vận hành nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam ngày càng được quan tâm và thực hiện rất hiệu quả

Quý I/2022, sản lượng điện sản xuất toàn hệ thống đạt 63,06 tỷ kWh, tăng 7,8% so với cùng kỳ Số liệu được Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) công bố ngày 6/4/2022 cho thấy phụ tải tháng 3/2022 tiếp tục tăng và cao hơn trung bình khoảng 4,2 triệu kWh/ngày so với phương án dự kiến.Trong tổng sản lượng điện sản xuất toàn hệ thống, thủy điện đạt 16,48 tỷ kWh, chiếm 26,1%; Nhiệt điện than đạt 28,37 tỷ kWh, chiếm 45%; Tua bin khí đạt 7,56 tỷ kWh, chiếm 12%; Năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối) đạt 10,01 tỷ kWh, chiếm 15,9% tổng sản lượng điện sản xuất toàn hệ thống (điện mặt trời đạt 6,86 tỷ kWh, điện gió đạt 2,95 tỷ kWh); Điện nhập khẩu đạt 451 triệu kWh, chiếm 0,7% [11]

1.1.2 Tác động của nhiệt điện than tới sinh thái, môi trường và xã hội

1.1.2.1 Tác động đến môi trường không khí

Các nhà máy nhiệt điện than là nguồn phát thải lớn nhất trong lĩnh vực năng lượng và là nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí Tất cả các giai đoạn trong vòng đời sản xuất điện than từ khai thác, chế biến, vận chuyển, xử lý tro xỉ và đặc biệt là quá trình đốt than đều thải ra các chất gây ô nhiễm không khí bao gồm các loại

bụi, khí độc (SO2, NOx, CO …) và các loại khí nhà kính (CO2, CH4 …) Khí SO2 phát thải sẽ gây mưa axit và do đó tác động lớn đến hệ sinh thái Khí CO2 từ nhà máy điện đốt than gây hiệu ứng khí nhà kính, làm tăng nhiệt độ trái đất và dẫn đến biến đổi khí hậu Do đó, các nhà máy nhiệt điện than đều phải áp dụng công nghệ và hệ thống thiết bị nhằm kiểm soát nồng độ đầu ra các chất này dưới các giới hạn cho phép b) Tác động đến môi trường nước

Nước thải phát sinh từ nhà máy nhiệt điện than chủ yếu là nước làm mát các hệ thống thiết bị, nước vệ sinh các xưởng, các loại nước thải xỉ,… cần phải được thu gom và xử lý theo quy định đáp ứng quy chuẩn môi trường

Lượng nước làm mát bình ngưng của các nhà máy rất lớn (khoảng 120÷150 lít/kWh) Hiện nay có hai phương án sử dụng nước để làm mát bình ngưng là phương án làm mát trực lưu sử dụng nguồn nước sông, biển và phương án làm mát bằng tháp làm mát Nếu áp dụng phương án trực lưu, nước làm mát đầu ra sẽ có nhiệt độ cao hơn đầu vào khoảng 7oC

c) Tác động của chất thải rắn, đặc biệt là tro xỉ than

Các chất thải rắn sinh ra trong quá trình đốt gồm tro bay, xỉ với một lượng lớn tùy theo thành phần tro có trong nhiên liệu than được vận chuyển và lưu chứa trong các bãi thải xỉ có thể gây ra vấn đề lớn về chiếm diện tích, ô nhiễm bụi, nước thải Tái chế, tái sử dụng tro xỉ là cách thức khôn ngoan nhất đang được các nước trên thế giới thực hiện như đã nêu trên

Đến nay, các tiến bộ kỹ thuật đang cho phép sử dụng nhiều hơn tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện Chẳng hạn, sử dụng tro bay làm phụ gia khoáng cho xi măng, làm nguyên liệu sản xuất clinke xi măng, làm gạch xi măng cấp phối, gạch nhẹ; sử dụng tro xỉ làm lớp nền và lớp lót cho đường giao thông, gia cố nền đường, v.v

Các biện pháp cắt giảm các nguồn phát thải bằng cách dừng các nhà máy hiệu suất thấp, nâng cấp các nhà máy lên hiệu suất cao hơn, áp dụng các công nghệ tiên tiến có hiệu suất cao hoặc thu gom/xử lý các khí nhà kính đã được đặt ra ở tất cả các quốc gia Chính phủ các quốc gia đều xây dựng các chương trình hành động riêng,

có thể áp dụng đồng loạt các biện pháp hoặc từng biện pháp riêng lẻ tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của mình

1.2 Tổng quan về đánh giá ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí 1.2.1 Thuật ngữ chất lượng không khí xung quanh

Các thuật ngữ chất lượng không khí xung quanh được định nghĩa như sau: - Không khí xung quanh: là không khí ngoài trời mà con người, thực vật, động vật hoặc vật liệu có thể tiếp xúc với nó

- Chất lượng không khí xung quanh: là trạng thái của không khí xung quanh được biểu thị bằng độ nhiễm bẩn

- Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh: Chất lượng không khí xung quanh được quy định có tính pháp lí, thường được xác định thống kê bằng cách đặt một giới hạn nồng độ của một chất ô nhiễm không khí trong một thời gian trung bình quy định [2]

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí

Chất lượng không khí xung quanh bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên và con người Trong đó yếu tố con người là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất: [6,10]

a) Yếu tố tự nhiên

- Ảnh hưởng của gió: Gió gây ra dòng chảy rối của không khí ở lớp sát mặt đất Nhờ có gió chất ô nhiễm được khuếch tán rộng ra làm cho nồng độ chất ô nhiễm giảm xuống rất nhiều so với ban đầu Tốc độ gió càng lớn thì thể tích không khí trong một đơn vị thời gian càng lớn và nồng độ các chất càng nhỏ hơn Nồng độ các chất gây ô nhiễm phụ thuộc theo hướng gió cường độ, tốc độ của dòng khí Điều kiện tối ưu nhất để ô nhiễm không khí cao là khi có gió yếu, vì trong trường hợp này dịch chuyển có trật tự theo phương ngang và khuếch tán rối là yếu nhất

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Sự lan truyền chất ô nhiễm theo phương thẳng đứng trong không khí chủ yếu phụ thuộc vào mức độ ổn định của khí quyển Đối lưu tự do gây ra sự phát tán mạnh của chất ô nhiễm theo thể tích và độ dày của lớp xáo trộn Do vậy, tốc độ xáo trộn tăng khi bầu trời quang mây hoặc nắng vào mùa hè Và ngược

lại, vì vậy nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến chất lượng không khí

- Ảnh hưởng của độ ẩm và mưa: Trong điều kiện độ ẩm lớn, các chất lơ lửng trong không khí có thể liên kết với nhau thành các hạt to hơn và rơi nhanh xuống đất Từ mặt đất, các vi sinh vật phát tán vào không khí, độ ẩm lớn tạo điều kiện vi sinh vật phát triển nhanh chóng trong không khí lan truyền đi xa, truyền nhiễm bệnh Độ ẩm còn có các tác dụng hóa học với các chất khí thải công nghiệp, ví dụ SO2, SO3 hóa hợp với hơi nước trong không khí tạo thành H2SO3 và H2SO4 Mưa có tác dụng làm sạch môi trường không khí nhưng các hạt mưa kéo theo các hạt bụi và hòa tan một số chất độc hại rồi rơi xuống đất, gây ô nhiễm đất và ô nhiễm nước Mưa làm sạch bụi ở các lá cây, do đó làm tăng khả năng hút bụi của các dải cây xanh cách ly bảo vệ khu dân cư

- Ảnh hưởng của địa hình: Phát tán chất ô nhiễm có biểu hiện phụ thuộc vào địa hình rất rõ nét bởi vì phân bố hướng và tốc độ gió, nhiệt độ rất khác so với địa hình vùng bằng phẳng hay đồi núi, thung lũng

b) Yếu tố con người

Con người là một trong những yếu tố rất quan trọng, có sức ảnh hưởng cao Ví dụ, sự chuyển động của không khí cùng với các nồng độ các chất chứa trong nó khác với ở vùng trống trải (không có vật cản) Nhà cửa, công trình sẽ làm thay đổi trường vận tốc của không khí Ở phía trên công trình vận tốc của chuyển động không khí tăng lên; phía sau công trình, vận tốc không khí giảm xuống và đến khoảng cách xa nào đó vận tốc gió mới đạt tới trị số ban đầu Ở phía trước công trình, một phần động năng của gió biến thành thế năng và tạo thành áp lực dư; ở phía sau công trình có hiện tượng gió xoáy và làm loãng không khí, tạo ra áp lực âm Ngoài ra, trong khu công nghiệp còn có các dòng không khí chuyển động do các nguồn nhiệt công nghiệp thải ra, cũng như các lượng nhiệt bức xạ mặt trời đốt nóng các mái nhà, đường sá và sân bãi gây nên sự chênh lệch nhiệt độ và tạo thành sự chuyển động của không khí ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố các chất ô nhiễm

1.2.3 Các ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe do ô nhiễm môi trường không khí

Các chất gây ô nhiễm môi trường không khí chủ yếu là bụi và khí thải (CO, SO2, NOx, TSP, THC/VOC…) Các chất nghiên cứu có tính chất vật lý - hóa học khác nhau, từ đó hình thành những tác hại riêng biệt và ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe con người Sau đây là sơ lược về 05 chất nghiên cứu: [6,10]

1.2.3.1 Dioxit sunfua (SO2)

Khí SO2 là chất ô nhiễm được xem là quan trọng nhất trong họ sunfua oxit Đây là loại khí không màu, có mùi vị hăng, không cháy, có độ tan lớn, tập trung chủ

yếu ở tầng đối lưu

- Nguồn phát thải: SO2 sinh ra do các hoạt động: núi lửa phun trào, đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh trong sản xuất và trong sinh hoạt, nung và luyện pirit sắt, quặng lưu huỳnh, công nghiệp luyện kim, sản xuất axit sunfuaric, sản xuất sunfit (tẩy len, sợi, tơ lụa, trùng hợp, sản phẩm cao su, phân bón, sản xuất khí lò cao, lò cốc, nhiệt điện than…)

- Tác hại: SO2 rất độc hại đối với sức khoẻ của người và sinh vật, gây ra các bệnh về phổi khí phế quản, hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của rau quả

1.2.3.2 Cacbon monoxit (CO)

Khí CO là loại khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí, nhiệt độ sôi -192oC Ở nồng độ thấp, CO không độc đối với thực vật vì cây xanh có thể chuyển hóa CO thành CO2 Nhưng ở nồng độ cao CO là loại khí rất độc

- Nguồn phát thải: Khí CO sinh ra do quá trình đốt nhiên liệu (trong sản xuất công nghiệp và trong sinh hoạt), khí sinh ra nhiều hơn trong trường hợp cháy không hoàn toàn từ các ống khói nhà máy, ống xả của xe máy, ô tô Khí thải từ các động cơ xe máy là nguồn gây ô nhiễm CO chủ yếu ở các thành phố Hàng năm trên toàn cầu sản sinh khoảng 600 triệu tấn CO

- Tác hại: Khí CO không độc với thực vật vì cây xanh có thể chuyển hoá CO

thành CO2 và sử dụng nó trong quá trình quang hợp Vì vậy, thảm thực vật được xem là tác nhân tự nhiên có tác dụng làm giảm ô nhiễm CO Tuy nhiên, khi con người ở trong không khí có nồng độ CO khoảng 250 ppm sẽ bị tử vong Đối với người thường xuyên hít thở không khí có nồng độ CO, thậm chí không cao ví dụ nồng độ thường có trên đường phố có xe cộ hoạt động với cường độ cao thường bị ngộ độc CO mãn tính ảnh hưởng đến ngực, phổi, tuyến giáp và tâm thần

1.2.3.3 Nitơ oxit (NOx)

Có nhiều loại Nitơ oxit như NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5 do hoạt động của con người thải vào khí quyển nhưng chỉ NO và NO2 là có số lượng quan trọng nhất trong khí quyển Chúng được hình thành do phản ứng hóa học của khí Nitơ với oxi trong khí quyển khi đốt cháy ở nhiệt độ cao

- Nguồn phát thải: Môi trường không khí bị ô nhiễm chất khí NOx chủ yếu là ở các thành phố và khu công nghiệp

- Tác hại: NO2 là loại khí gây hiệu ứng nhà kính, được sinh ra trong quá trình đốt các nhiên liệu hoá thạch Một lượng nhỏ NO2 khác xâm nhập vào khí quyển do kết quả của quá trình nitrat hoá các loại phân bón hữu cơ và vô cơ NO2 xâm nhập vào không khí sẽ không thay đổi dạng trong thời gian dài, chỉ khi đạt tới những tầng trên của khí quyển nó mới tác động một cách chậm chạp với nguyên tử oxy Con người tiếp xúc với NO2 khoảng 0,06 ppm đã bị trầm trọng thêm các bệnh về phổi 1.2.3.4 Tổng bụi lơ lửng (TSP)

TSP là tập hợp các hạt bụi có kích thước ≤ 10μm Do kích thước nhỏ nên tốc độ rơi của hạt bụi không đáng kể, coi như bằng 0 Bụi lơ lửng có thể chia thành các loại bụi sau:

- Bụi PM10 là tập hợp các hạt bụi có kích thước ≤ 10μm - Bụi PM5 là tập hợp các hạt có kích thước ≤ 5μm - Bụi PM2.5 là tập hợp các hạt có kích thước ≤ 2,5μm - Bụi PM1 là tập hợp các hạt có kích thước ≤ 1μm - Nguồn phát thải: Từ các hoạt động khai mỏ, luyện kim, đánh bóng, các lò

đốt, lò nấu, dệt sợi Các phát thải công nghệ thoáng như xử lý vật liệu, bốc dỡ tải, vận chuyển Các quá trình công nghệ nhanh: bụi đường, hoạt động nông nghiệp, xây dựng, cháy Giao thông vận tải: ống xả xe cộ, các hoạt động liên quan đến quá trình cháy nổ, do khớp nối và sự mài mòn khi ngừng hoạt động

- Tác hại: Tổn thương đường hô hấp Các bệnh đường hô hấp như viêm mũi, viêm họng, viêm phế Một số bụi như bụi kim loại, sỏi đá, các hydrocacbon thơm đa chức là những tác nhân gây bệnh ung thư đối với người và động vật Bụi gây tác hại làm gỉ kim loại, bẩn nhà cửa, quần áo, vải vóc Ngoài ra còn gây thiệt hại cho một số công nghiệp vô trùng như công nghiệp dược phẩm và công nghệ thực phẩm

1.2.3.5 Volatile Organic Compounds (VOCs)

VOCs thực chất là các hóa chất có gốc Carbon, bay hơi rất nhanh Khi đã lẫn vào không khí, nhiều loại VOCs có khả năng liên kết lại với nhau hoặc nối kết với các phần tử khác trong không khí tạo ra các hợp chất mới Một số hỗn hợp có nguồn gốc thiên nhiên, một số khác không độc hại lắm Ví dụ: Một quả cam vừa được cắt cũng có thể thải ra không khí các VOCs

- Nguồn thải: Có đến 9% hợp chất gây ô nhiễm môi trường là do hàm lượng VOCs từ trong sơn thải ra Tất cả các loại sơn đều có 04 thành phần chính: Tinh bột, chất liên kết, phụ gia và dung môi Trong đó, dung môi và phụ gia là 02 thành phần chính thải ra VOCs Tại thị trường Việt Nam hiện nay, nhiều loại sơn có tác hại xấu đến sức khỏe và môi trường sống vẫn đang được sử dụng để sơn nhà ở, nơi làm việc, các tòa cao ốc, các căn hộ cao cấp Đó là những loại sơn có hàm lượng VOCs rất cao như sơn dầu, sơn Polyurethane, sơn Nitro Cellulose Thậm chí, nhiều thương hiệu sơn có tên tuổi vẫn sản xuất những dòng sơn dầu hoặc sơn nước độc hại gây ô nhiễm môi trường

- Tác hại: Nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằng: Một số hóa chất được tìm thấy trong những dòng sơn không tốt đã gây tác hại xấu đến thai nhi Con người dễ bị dị ứng, đau đầu, chóng mặt, nhức mắt, khó thở khi vừa tiếp xúc với các loại sơn đó Theo báo cáo của của Hiệp hội các bệnh về phổi ở Mỹ (American

Lung Association), VOCs có thể gây khó chịu mắt và da, các vấn đề liên quan đến phổi và đường hô hấp, gây nhức đầu, chóng mặt, các cơ bị yếu đi hoặc gan và thận bị hư tổn

1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.3.1 Vị trí địa lý

Vị trí khu vực nghiên cứu nằm tại TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh Hiện nay, Cẩm Phả được xếp hạng là đô thị loại II và là đô thị lớn thứ hai của tỉnh Quảng Ninh TP Cẩm Phả nằm cách trung tâm thủ đô Hà Nội khoảng 200km về phía Đông Bắc, cách trung tâm TP Hạ Long 30km, có vị trí địa lý như sau:

- Phía Đông giáp huyện đảo Vân Đồn; - Phía Tây giáp TP Hạ Long;

- Phía Nam giáp huyện đảo Vân Đồn và TP Hạ Long (ranh giới trên vịnh Bái Tử Long);

- Phía Bắc giáp huyện Ba Chẽ và huyện Tiên Yên

Hình 1.1 Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Ninh (nguồn: quangninh.gov)

1.3.2 Điều kiện tự nhiên

1.3.2.1 Điều kiện địa hình

TP Cẩm Phả là đô thị loại II trực thuộc tỉnh Quảng Ninh, thuộc tuyến phía Đông của tỉnh với tổng diện tích tự nhiên 48.623 ha Địa hình chủ yếu là đồi núi, chiếm 55,4% diện tích (Trong đó núi đá chiếm tới 2.590 ha Núi cao nhất là ở Quang Hanh: núi Đèo Bụt 452m, núi Khe Sím hơn 400m); vùng trung du 16,29%, đồng bằng 15,01% và vùng biển chiếm 13,3% Ngoài biển là hàng trăm hòn đảo nhỏ, phần lớn là đảo đá vôi [9,14]

1.3.2.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn

TP Cẩm Phả có nhiệt độ trung bình năm 23oC, độ ẩm trung bình 84,6%, lượng mưa hàng năm 2.307 mm, mùa đông thường có sương mù, thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa Trong năm, khí hậu được phân ra làm 02 mùa rõ rệt: mùa đông được bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau Mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9 trong năm Hướng gió thịnh hành trong khu vực chia ra 02 mùa, mùa hè và mùa đông rõ rệt theo các hướng Tây Bắc và Đông Bắc, hướng gió Tây là hướng gió thường xuất hiện trong mùa hè vào buổi sáng sớm mang đến nền nhiệt cao Đây là hướng gió đặc trưng ở Quảng Ninh vào mùa đông như nhiều tình thành khác trên toàn quốc Khu vực nghiên cứu nói chung có tần suất gió lớn và bão không nhiều Nhìn chung tần suất gió 25% thời gian là gió nhẹ, tần suất gió vừa chiếm 69% thời gian cả năm còn tần suất gió khá mạnh và mạnh chiếm chỉ 3,9% cả năm

Mỗi năm Quảng Ninh (trong đó có TP Cẩm Phả) chịu ảnh hưởng trung bình 5-6 cơn bão, cao nhất 9-10 cơn Bão thường tới cấp 8-9, cá biệt đã có những trận bão cấp 12; tháng 7, tháng 8 là những tháng bão hay đổ bộ vào Quảng Ninh Có những cơn bão đổ bộ vào gây ảnh hưởng trực tiếp nhưng cũng có cơn bão chỉ gây ảnh hưởng gián tiếp với những mức độ khác nhau Các thời kỳ giao thời hai mùa gió, trên biển cũng thường xuất hiện giông tố cục bộ gây ra gió mạnh, gió xoáy Các cơn giông thường xảy ra trong mùa hè thường vào các tháng 6, 7, 8, giông thường xảy ra vào buổi trưa, chiều

Mạng lưới thuỷ văn khu vực TP Cẩm Phả khá phong phú với mạng lưới sông suối phát triển khá dày đặc, mật độ trung bình khoảng 1,5-1,7km2 Lưu lượng nước sông thay đổi mạnh mẽ theo mùa [9,14]

1.3.2.3 Điều kiện kinh tế - xã hội a) Dân cư

Theo Niên giám thống kê năm 2021, dân số TP Cẩm Phả có khoảng 191.500 người với mật độ dân số là 493 người/km2 Dân cư đa số tập trung đông quanh các trục đường giao thông chính

TP Cẩm Phả có số dân xấp xỉ số dân của TP Hạ Long, hầu hết là người Kinh (95,2%), còn lại đáng kể là người Sán Dìu (3,9%) Người các dân tộc khác sống xen kẽ rải rác khó phân biệt Người Cẩm Phả phần lớn là công nhân ngành than, có gốc từ vùng đồng bằng Bắc Bộ [9]

1.3.3 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội

1.3.3.1 Kinh tế

TP Cẩm Phả có rất nhiều tiềm năng về phát triển kinh tế như công nghiệp khai thác chế biến than, sản xuất vật liệu xây dựng, cơ khí, chế tạo thiết bị điện, máy mỏ, xe tải nặng, công nghiệp đóng tàu, thương mại dịch vụ, du lịch

Năm 2022, giá trị sản xuất công nghiệp và xây dựng ước đạt gần 116.000 tỷ đồng, tăng gần 12% so với cùng kỳ; khu vực dịch vụ, thương mại doanh thu ước đạt gần 41.000 tỷ đồng, tăng gần 18% so với cùng kỳ; giá trị sản xuất các ngành nông - lâm - thuỷ sản ước đạt gần 1.100 tỷ đồng, tăng trên 11% so với cùng kỳ Đặc biệt, năm 2022, bất chấp dịch bệnh, thành phố tiếp tục có tốc độ tăng trưởng cao, thu ngân sách cao nhất từ trước đến nay với tổng thu ngân sách nhà nước trên địa bàn ước đạt trên 20.000 tỷ đồng; tổng thu nội địa ước đạt gần 12.800 tỷ đồng, đạt trên 95% kế hoạch tỉnh, gần 93% kế hoạch thành phố và vượt trên 3% so với cùng kỳ Thu ngân sách tỉnh giao địa phương ước thực hiện đạt trên 2.000 tỷ đồng, đạt trên 120% kế hoạch tỉnh, trên 101% kế hoạch thành phố và vượt trên 18% so với cùng kỳ so với cùng kỳ năm 2021 [1]

1.3.3.2 Văn hóa, xã hội

TP Cẩm Phả là thành phố với nhiều cảnh quan thiên nhiên đẹp, đền Cửa Ông hàng năm thường mở hội vào tháng Giêng, thu hút hàng vạn khách tham quan, chiêm bái Động Hang Hanh có cửa vào từ vịnh đi thuyền suốt lòng núi Khu đảo Vũng Đục có nhiều hang động thích hợp cho việc tham quan Ngoài Hòn Hai, đảo Nêm trong vịnh Bái Tử Long đã hình thành một khu nghỉ ngơi của công nhân mỏ Cẩm Phả còn có đảo Rều, một cơ sở nuôi thả hàng nghìn con khỉ vừa là nguồn nguyên liệu cho y dược vừa là một địa chỉ tham quan rất hấp dẫn

Cẩm Phả đang sở hữu nhiều tiềm năng để phát triển du lịch, nghỉ dưỡng cao cấp Đặc biệt với việc sở hữu nguồn nước khoáng nóng tự nhiên, có độ mặn và nhiệt độ cao, tỷ lệ Brom chiếm tới 49% tổng độ khoáng đã giúp nguồn khoáng nóng này trở thành một trong ba địa điểm nước khoáng Brom nổi tiếng nhất trên thế giới

Giống như các địa phương khác của tỉnh Quảng Ninh, Cẩm Phả cũng có những đặc sản giá trị như: hải sâm, bào ngư, tôm, cua, sò, ngán, hà, sá sùng,

1.3.4 Hiện trạng môi trường không khí tại TP Cẩm Phả

Theo Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016- 2020 cho thấy có sự khác biệt lớn về chất lượng không khí tại các khu vực khác nhau trên địa bàn tỉnh Trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh đặc biệt là TP Cẩm phả hiện tập trung 04 mỏ khai thác lộ thiên lớn nhất của tỉnh là mỏ than Cao Sơn, Cọc Sáu, Đèo Nai và Tây Nam Đá Mài Do vậy, môi trường không khí tại TP Cẩm Phả tại các các khu vực chịu ảnh hưởng từ các hoạt động như sau: hoạt động khai khoáng sản, hoạt động xây dựng và sản xuất vật liệu xây dựng, hoạt động sản xuất năng lượng, hoạt động giao thông Báo cáo cũng chỉ ra rằng, có dấu hiệu ô nhiễm bụi lơ lửng ở nhiều mức độ khác nhau và có xu hướng gia tăng so với giai đoạn trước Cụ thể tại khu vực TP Cẩm Phả như sau:

- Khu vực tuyến giao thông chính bị ô nhiễm bởi bụi và tiếng ồn: Hầu hết các tuyến giao thông chính trên địa bàn TP Cẩm Phả nói chung và tỉnh Quảng Ninh nói chung đều có dấu hiệu bị ô nhiễm bụi và tiếng ồn tuy nhiên các thông số ô nhiễm có

xu hướng giảm so với giai đoạn 2016 - 2020 Do hoạt động vận chuyển than trên các tuyến giao thông chính bị hạn chế tối đa nhưng vẫn vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép Các khu vực tại TP Cẩm Phả thường xuyên bị ô nhiễm bụi lơ lửng theo kết quả quan trắc bao gồm: trường THCS Suối Khoáng, ngã tư Km6 Quang Hanh, ngã tư đường vận chuyển than ra cảng 10/10 và ngã tư Quốc lộ 18A-đường vận chuyển than ra cảng Khe Dây Trong số các điểm quan trắc khu vực các tuyến giao thông chính thì khu vực ngã ba UBND TP Cẩm Phả có chất lượng tốt, không bị ô nhiễm bụi lơ lửng

- Khu vực đô thị, khu dân cư tập trung, khu vực lân cận các KCN, CCN: Kết quả quan trắc cho thấy tại các khu đô thị, khu dân cư tập trung trên địa bàn tỉnh không có dấu hiệu ô nhiễm bụi Hàm lượng bụi lơ lửng tại các đợt quan trắc hầu hết nằm đều trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT và QCĐP 4:2020/QN (300µg/m3)

Tại các khu vực lân cận các KCN, CCN: Kết quả quan trắc cho thấy hàm lượng bụi lơ lửng trong các đợt quan trắc hầu hết đều nằm trong giới hạn cho phép của các QCVN05:2013/BTNMT Nhìn chung hoạt động của các KCN, CCN chưa ảnh hưởng bụi đến các khu vực lân cận

- Khu vực chịu tác động của các hoạt động khai thác, vận chuyển than và các khoáng sản khác: Trên địa bàn tỉnh những năm qua tiếp tục bị ô nhiễm bụi và tiếng ồn Điển hình các khu vực tại TP Cẩm Phả là khu vực ngã tư Km6 Quang Hanh - khu vực ngã tư đường vận chuyển than ra cảng 10/10, khu vực ngã tư Quốc lộ18A- đường vận chuyển than ra cảng Khe Dây, nồng độ bụi trung bình luôn ở mức cao (350µg/m3÷600µg/m3) so với ngưỡng cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT và QCĐP 4 :2020/QN (300µg/m3) [14]

1.4 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước

1.4.1 Nghiên cứu trong nước

Các nghiên cứu mô phỏng chất lượng không khí ở phạm vi trong nước đến nay đã được thực hiện khá ít Sau đây là một số đề tài nghiên cứu sử dụng mô hình AERMOD:

- Bùi Tá Long và ctv (2010) “Mô phỏng ô nhiễm không khí từ nguồn thải công nghiệp tại khu vực có địa hình đồi núi -trường hợp nhà máy xi măng Bỉm Sơn, Thanh Hóa” Phương pháp của đề tài là sử dụng mô hình AERMOD để tính toán mô phỏng ô nhiễm không khí từ nhóm các ống khói công nghiệp và đánh giá các yếu tố địa hình ảnh hưởng tới sự lan truyền ô nhiễm không khí tại nhà máy xi măng Bỉm Sơn, Thanh Hóa Kết luận của đề tài là khẳng định mô hình AERMOD có thể áp dụng đối với địa hình Bỉm Sơn, Thanh Hóa

- Nguyễn Thị Lan Anh (2015) “Ứng dụng mô hình AERMOD mô phỏng và đánh giá ô nhiễm không khí từ hoạt động sản xuất của nhà máy gang thép Formosa Hà Tĩnh đến môi trường” Luận văn tập trung nghiên cứu vào các vấn đề sau: Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường không khí tại khu vực dự án, thu thập số liệu về nguồn thải dự kiến của nhà máy, số liệu khí tượng và dữ liệu làm bản đồ địa hình Ngoài ra, còn thu thập thông tin về các khu vực nhạy cảm quanh khu dự án Trên cơ sở kết quả chạy mô hình AERMOD, đã thực hiện dự báo và xây dựng bản đồ phân bố ô nhiễm NO2, SO2, TSP theo các kịch bản để đánh giá ô nhiễm trong trường hợp xấu nhất

- Nguyễn Thị Hồng Nhung (2016) “Ứng dụng mô hình AERMOD và kỹ thuật GIS mô phỏng chất lượng không khí tại khu vực sông Thị Vải” Luận văn đã mô phỏng chất lượng không khí, từ đó đánh giá và thành lập bản đồ chất lượng không khí khu vực nghiên cứu năm 2014 với các chất ô nhiễm các chất SO2, CO, NOx, TSP, THC/VOC

- Huỳnh Anh Kiệt và ctv (2022) “Ứng dụng mô hình AERMOD mô phỏng khuếch tán bụi từ các nhà máy nhiệt điện thuộc Trung tâm điện lực Vĩnh Tân” Bài báo khoa học tập trung nghiên cứu sự khuếch tán chất ô nhiễm không khí từ các ống khói của các nhà máy nhiệt điện tại Trung tâm điện lực Vĩnh Tân chủ yếu với thông số bụi tổng TSP

- Đậu Văn Hùng và ctv (2023) “Ứng dụng mô hình AERMOD mô phỏng sự lan truyền các chất ô nhiễm không khí từ khu công nghiệp Phú Tài tỉnh Bình Định” Bài báo trình bày kết quả ứng dụng mô hình AERMOD mô phỏng sự lan truyền các

chất ô nhiễm không khí từ khu công nghiệp Phú Tài tỉnh Bình Định Phương pháp chính sử dụng trong báo cáo là phương pháp mô hình hoá Sau khi thiết lập mô hình dựa trên kịch bản hiện trạng năm 2022 và thông qua các thông số đánh giá kiểm định mô hình, tiến hành mô phỏng theo bốn kịch bản tính toán: kịch bản hiện trạng (KB1), kịch bản lấp đầy (KB2), kịch bản chưa lấp đầy (KB3), kịch bản sự cố (KB4)

b) Ngoài nước Mô hình AERMOD được phát triển dựa trên mô hình AERMIC bởi cơ quan khí tượng và cục bảo vệ môi trường Hoa Kì Một nhóm làm việc hợp tác của các nhà khoa học từ AMS và EPA, AERMIC bước đầu đã được hình thành trong năm 1991 Sau đó AERMIC phát triển thành AERMOD và được chính thức sử dụng vào ngày 9/12/2005 Kết quả mô phỏng dưới dạng hình ảnh không gian 2 chiều hoặc 3 chiều, giúp người sử dụng dể dàng nhận thấy những tác động của khí thải lên nơi khảo sát Sau đây là một số ứng dụng trên thế giới:

đánh giá tác động môi trường của phát thải NO2 từ khu liên hợp xi măng” Áp dụng mô hình Mô hình quản lý của Cơ quan Bảo vệ Môi trường-Hiệp hội Khí tượng Hoa Kỳ (AERMOD) làm công cụ phân tích lượng khí thải NO2 từ khu liên hợp xi măng như một phần của đánh giá tác động môi trường Sự phân tán NO2 từ bốn nhà máy xi măng trong tổ hợp xi măng được chọn đã được nghiên cứu bằng cả phép đo và mô phỏng AERMOD trong mùa khô và mùa mưa Kết quả cho thấy nồng độ NO2 không vượt quá giới hạn nồng độ NO2 do Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh quốc gia (NAAQS) của Thái Lan đặt ra

- Vishwa H.Shukla và Varandan (2014) “Performance Study of AERMOD under Indian Condition” Nghiên cứu tập trung vào đánh giá hiệu suất mô hình AERMOD, kết quả phù hợp với mọi địa hình

- Eslamidoost, Z (2023) “Đánh giá chất lượng không khí bằng mô hình AERMOD: một nghiên cứu điển hình ở Trung Đông” Bài báo mô phỏng về sự phân bố khí CO và dự đoán nồng độ chất ô nhiễm này Kết quả chỉ ra rằng trong cả bốn

mùa, nồng độ khí CO mô phỏng tối đa đều thấp hơn quy chuẩn/tiêu chuẩn của Iran và EPA về không khí sạch

Những nghiên cứu trong và ngoài nước đã đánh dấu sự thành công của mô hình AERMOD trong lĩnh vực môi trường đặc biệt là môi trường không khí

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Bụi và khí thải (NOx, SO2) phát sinh từ các nhà máy nhiệt điện than Chất lượng không khí khu vực chịu ảnh hưởng từ hoạt động phát thải khí thải từ các nhà máy nhiệt điện than

2.2 Phạm vi nghiên cứu 2.2.1 Phạm vi không gian

Do nguồn tài nguyên than đá dồi dào, TP Cẩm Phả là địa phương phát triển mạnh về nhiệt điện Tại thành phố hiện đang có 03 nhà máy nhiệt điện hoạt động, có vị trí địa lý như sau:

- Nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả: đường Trần Quốc Tảng, phường Cẩm Thịnh - Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1: Khu 8, Phường Mông Dương

- Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 2: Khu 8, Phường Mông Dương Vị trí cụ thể của các nhà máy trên địa bàn TP Cẩm Phả được thể hiện như trong Hình 2.1

Các nhà máy nhiệt điện tại khu vực nghiên cứu đều nằm cạnh đường Quốc lộ 18; toàn bộ dải phía Đông - Bắc đến Tây Nam của khu vực vị trí các nhà máy là vịnh Bái Tử Long Phía Đông nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 và Mông Dương 2 tiếp giáp sông Mông Dương đổ ra vịnh Bái Tử Long Phía Đông nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả tiếp giáp cảng biển Cẩm Phả Xung quanh khu vực nghiên cứu không có nhiều khu dân cư, chủ yếu tập trung quanh các trục đường giao thông chính

Hình 2.1 Vị trí các nhà máy nhiệt điện tại TP Cẩm Phảa) Nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả [3]

Nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả nằm tại khu vực Cầu 20, phường Cẩm Thịnh, TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh do Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin), Tổng công ty xây dựng công nghiệp Việt Nam (Vinaincon) và các công ty than trên địa bàn thị xã Cẩm Phả làm Chủ đầu tư Tổng công suất của nhà máy là 600 MW và sản lượng điện năng hàng năm là 3,68 tỷ KWh

Nhà máy có 02 tổ máy với 04 lò hơi có công suất 150 MW/lò theo công nghệ lò tầng sôi tuần hoàn (CFB) đốt than và sử dụng nước biển làm nước làm mát Nhà máy sử dụng phương pháp đốt đá vôi cùng với than để khử khí lưu huỳnh và sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) để kiểm soát khí thải theo yêu cầu của về quản lý môi trường Nguyên liệu đầu vào là than cám 6 và than bùn được cung cấp bởi các công ty khai thác than trên khu vực TP Cẩm Phả đưa qua Nhà máy sàng tuyển của

Công ty tuyển than Cửa Ông Tuy nhiên hiện nay Nhà máy chỉ sử dụng than cám 6B, do không tìm được nguồn cung cấp than bùn, khối lượng theo thiết kế sử dụng hàng năm khoảng 2.347.800 tấn than/năm Hệ thống đầu nối với hệ thống điện quốc gia bằng 02 cấp điện áp là 220 KV và 110 KV nhằm cung cấp điện cho khu vực tam giác kinh tế Hà Nội-Quảng Ninh-Hải Phòng và quốc gia

Toàn bộ Nhà máy gồm có 02 dự án: Dự án Nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả 1 đã được khởi công xây dựng từ ngày 15 tháng 4 năm 2006 và Dự án Nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả 2 được khởi công xây dựng vào ngày 28 tháng 12 năm 2007

Tháng 7 năm 2009, tổ máy 01 đã phát điện và đến tháng 10 năm 2010 tổ máy 02 đã phát điện lên hệ thống điện lưới quốc gia

b) Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 [4]

Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 được xây dựng theo mô hình ODA với tổng công suất lắp đặt là 1.080 MW gồm 02 tổ máy, được xây dựng trên diện tích 55ha ở Khu 3, phường Mông Dương, TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh Nhà máy đã đi vào hoạt động và vận hành thương mại vào cuối năm 2015, hàng năm cung cấp sản lượng điện là 6.5 tỷ Kwh

Dự án Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 là một trong hai nhà máy của Trung tâm Điện lực Mông Dương thuộc Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2006-2015 Dự án do Tổng Công ty Phát điện 3 (thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam) làm chủ đầu tư Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 có 2 tổ máy với 04 lò hơi, tổng công suất lắp đặt là 1.080 MW và phát điện lên lưới điện quốc gia thông qua đường dây 500kV mạch kép Mông Dương, trạm biến áp 500kV Quảng Ninh Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 là công trình nhiệt điện đầu tiên của EVN sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB) Đây là công nghệ tiên tiến nhất thế giới hiện nay, đặc biệt trong lĩnh vực xử lý khí thải, đảm bảo thân thiện với môi trường

Công ty Nhiệt điện Mông Dương 1 còn xây dựng hệ thống xử lý tro xỉ, khí thải, nước thải, chất thải rắn, chất thải nguy hại… với công nghệ đồng bộ, có liên kết chặt chẽ, hỗ trợ lẫn nhau Toàn bộ lượng tro xỉ của Nhà máy được chuyển qua hệ

thống trạm bơm và đường ống thải xỉ ra điểm tập kết tại bãi thải xỉ số 1 (cách xa Nhà máy cũng như khu dân cư)

c) Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 2 [5]

Nhà máy Nhiệt điện BOT Mông Dương 2 được đầu tư thông qua các công ty thành viên của Tập đoàn AES (Mỹ), Posco Power (Hàn Quốc) và China Investment Corporation (Trung Quốc), trong đó Tập đoàn AES là cổ đông lớn nhất Ngày 15/9/2011, Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương2 chính thức được khởi công tại phường Mông Dương (thành phố Cẩm Phả) và tháng 4/2015 chính thức phát điện thương mại hoàn thành tiến độ trước 6 tháng Tới nay, nhiệt điện Mông Dương 2 đã phát được hơn 4 triệu kWh kể từ ngày hòa đồng bộ vào lưới điện quốc gia qua đường dây 500kV mạch kép Mông Dương, trạm biến áp 500kV Quảng Ninh Dự kiến, nhà máy sẽ sản xuất khoảng hơn 7,6 tỷ kWh điện mỗi năm

Nhà máy bao gồm 2 tổ máy và 2 lò hơi với tổng công suất thô 1.200MW, mức đầu tư khoảng 2,1 tỷ đô la Mỹ Đây hiện là nhà máy Nhiệt điện BOT đầu tiên và lớn nhất tại Việt Nam sử dụng công nghệ lò hơi đốt than phun (PC) Nhà máy sử dụng hệ thống SCR De-NOx (Khử NOx), hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP và hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) để xử lý lượng khí thải và bụi trước khi đi ra môi trường qua ống khói của nhà máy Khối lượng than đã sử dụng năm 2022 là 3.405.688 tấn/năm, loại than cung cấp là than cám 6 lấy từ các mỏ than xung quanh khu vực

2.2.2 Phạm vi thời gian:

Luận văn được thực hiện từ tháng 12/2021 ÷ tháng 9/2023 + Thu thập tài liệu, khảo sát khu vực: Tháng 12/2021 ÷ tháng 03/2022 + Xử lý, tính toán số liệu, nghiên cứu và chạy mô hình: Tháng 03/2022 ÷ tháng 07/2023

+ Tổng hợp, viết báo, hoàn thành báo cáo: Tháng 7/2021 ÷ tháng 11/2023

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập số liệu kinh tế - xã hội và hiện trạng môi trường không khí tại TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh;

- Nghiên cứu hiện trạng phân bố các nhà máy nhiệt điện và hiện trạng phát thải khí bụi do hoạt động nhiệt điện than tại khu vực TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh;

- Nghiên cứu và ứng dụng mô hình AERMOD để tính toán, mô phỏng lan truyền ô nhiễm khí, bụi từ tổ hợp ống khói các nhà máy Nhiệt điện than tại TP Cẩm Phả;

- Xây dựng bản đồ phạm vi ảnh hưởng do khí thải và bụi từ ống khói của các nhà máy nhiệt điện & Đánh giá ảnh hưởng từ hoạt động của nhà máy nhiệt điện than đến chất lượng không khí khu vực xung quanh từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí từ nguồn phát thải nhiệt điện trên địa bàn TP Cẩm Phả

2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu

Thu thập số liệu thứ cấp: Thu thập thông tin từ các bài báo khoa học, giáo trình, đề tài mang tính chất tương tự Thu thập kế thừa tài liệu, số liệu quan trắc tự động liên tục và dữ liệu môi trường nền khu vực TP Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh; các thông tin về điều kiện tự nhiên, hiện trạng phát triển kinh tế xã hội của thành phố Cẩm Phả; thu thập thông tin các dự án điện đã và đang triển khai trên địa bàn tỉnh; Báo cáo hiện trạng môi trường của tỉnh Quảng Ninh

2.4.2 Mô hình AERMOD

Năm 1991, Hiệp hội Khí tượng Hoa Kỳ (AMS) và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) bắt đầu hợp tác chính thức với mục tiêu là đưa các khái niệm lớp biên hành tinh (PBL) hiện tại vào các mô hình phân tán được chính phủ quy định Ủy ban Cải tiến Mô hình AMS/EPA hay còn gọi là Ủy ban AERMIC, bao gồm các nhà khoa học AMS và EPA đã được thành lập cho nỗ lực hợp tác này

Trong hầu hết các nghiên cứu về phát tán các chất ô nhiễm trong không khí, người ta quan tâm đến sự phân tán trong PBL, tầng không khí rối bên cạnh bề mặt trái đất được kiểm soát bởi sự nóng lên, ma sát bề mặt đất và sự phân tầng khí quyển PBL thường có độ sâu từ vài trăm mét vào ban đêm đến 1-2km vào ban ngày Những tiến triển quan trọng trong việc tìm hiểu PBL bắt đầu từ những năm 1970 thông qua

mô hình số, quan sát thực tế và mô phỏng lại trong phòng thí nghiệm [16] Đối với

lớp ranh giới đối lưu (CBL), Nghiên cứu của Deardorff đã tìm ra cấu trúc thẳng đứng của CBL và các quy mô nhiễu loạn quan trọng [6] Phân tán chất khí trong khí quyển sau đó được nghiên cứu sâu hơn từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, mô phỏng số và quan sát hiện trường [5] Đối với lớp ranh giới ổn định (SBL), các bước tiến diễn ra chậm hơn Tuy nhiên, một khung lý thuyết/thực nghiệm hợp lý cho sự phân tán lớp bề mặt và các phương pháp tiếp cận đối với các nguồn nâng cao đã xuất hiện

vào giữa những năm 1980 [5]

Trong giữa những năm 1980, các nhà nghiên cứu bắt đầu áp dụng thông tin này vào các mô hình phân tán đơn giản cho các ứng dụng Điều này bao gồm các kỹ thuật khuếch tán xoáy để giải phóng bề mặt, lý thuyết thống kê và chia tỷ lệ PBL để ước tính tham số phân tán, phương pháp tiếp cận hàm mật độ xác suất mới (PDF) cho CBL, các kỹ thuật đơn giản để thu được các biến khí tượng (ví dụ: thông lượng nhiệt bề mặt) cần thiết cho nhiễu loạn tham số hóa Đến giữa những năm 1980, các mô

hình phân tán ứng dụng mới dựa trên công nghệ này đã được phát triển gồm PPSP,

OML, HPDM , TUPOS, CTDMPLUS; sau đó, ADMS được phát triển ở Vương quốc

Anh đã được thêm vào cũng như SCIPUF Các thành viên AERMIC đã tham gia vào

việc phát triển ba trong số các mô hình này - PPSP, CTDMPLUS và HPDM [8]

Mô hình mới do AERMIC phát triển nhằm mục đích phân tán tầm ngắn từ các nguồn công nghiệp cố định, kịch bản tương tự được xử lý bởi Mô hình Tổ hợp Nguồn Công nghiệp EPA, ISC3 [8] Mô hình này được xây dựng dựa trên những kết quả và kiến thức từ các hoạt động phát triển mô hình của những năm 1980, đặc biệt là trong việc tham số hóa tín hiệu gió và nhiễu loạn PBL, sự phân tán trong CBL và việc xử lý các tương tác giữa luồng khí và yếu tố địa hình Các kỹ thuật được sử dụng trong mô hình mới để tham số PBL và phân tán CBL tương tự như các kỹ thuật được sử dụng trong các mô hình trước đó Việc mô tả đặc tính hỗn loạn trong CBL thông qua “chia tỷ lệ đối lưu”, theo đề xuất của [6], như được bao gồm trong hầu hết các mô hình được đề cập ở trên (ví dụ: PPSP, OML và HPDM) Các thuật toán được sử dụng trong các mô hình trước đó đã được xem xét cùng với các biến thể và cải tiến của