CÁC TỪ VIẾT TẮT ADT Số lượng xe trung bình ngày AQG Hướng dẫn chất lượng không khí Air Quality Guideline BTNMT Bộ tài nguyên và Môi trường EMEP Chương trình Giám sát và Đánh giá Châu Âu
TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
2.1.1 Khái niệm về ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khí hoặc có sự xuất hiện các khí lạ làm cho không khí không sạch, có sự tỏa mùi, làm giảm tầm nhìn xa, gây biến đổi khí hậu, gây bệnh cho con người và sinh vật
Chất gây ô nhiễm môi trường không khí: Là những chất mà sự có mặt của nó trong không khí gây ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, sự sinh trưởng và phát triển của động thực vật…
+ Chất ô nhiễm sơ cấp: Là chất ô nhiễm xâm nhập trực tiếp vào môi trường từ nguồn phát sinh : SO2, CO2, CO, bụi…
+ Chất ô nhiễm thứ cấp: Là chất thâm nhập vào môi trường thông qua phản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp và phản ứng thông thường của khí quyển: SO3 sinh ra từ SO2 + O2; H2SO4 sinh ra từ : SO2 + O2 + H2O…
2.1.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm không khí 2.1.2.1 Nguồn gốc tự nhiên
Do các quá trình vận động của tự nhiên như động đất, núi lửa, sol khí biển, cháy rừng, bão bụi, bụi thực vật như bụi gỗ, bông, bụi phấn hoa hay bụi động vật như len, long, quá trình phân hủy thối rữa xác động thực vật tự nhiên cũng phát sinh nhiều chất khí…
Bụi và khí thải sinh ra từ các quá trình hoạt động của con người như: hoạt động sản xuất (công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp), giao thông vận tải, sinh hoạt và các hoạt động khác
Ô nhiễm bụi và khí thải do sản xuất công nghiệp
Bụi và khí thải công nghiệp rất đa dạng, sự ảnh hưởng của chúng đến môi trường cũng khác nhau, do đó để nghiên cứu thì cần xét cụ thể cho từng loại công nghiệp, từng loại nhà máy
Các đường ống thải ở các nhà máy thải ra môi trường không khí rất nhiều loại chất độc hại Trong quá trình sản xuất, các chất độc hại thoát ra do bốc hơi, rò rỉ, tổn hao trên dây chuyền sản xuất, trên các phương tiện dẫn tải Đặc điểm của bụi và khí thải từ các quá trình sản xuất là nồng độ rất cao và tập trung trong một khoảng không gian nhỏ, thường ở dạng hổn hợp khí và hơi độc
Mỗi một ngành công nghiệp, tùy theo dây chuyền công nghệ, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng, đặc điểm sản xuất, quy mô sản xuất, loại nguyên liệu và sản phẩm của nó, tùy theo mức độ cơ giới hóa, tự động hóa và mức độ hiện đại tiên tiến của nhà máy mà lượng chất độc hại, loại chất độc hại sẽ khác nhau Một số ngành công nghiệp phát sinh bụi chủ yếu được kể đến như: công nghiệp sản xuất gang thép, công nghiệp sản xuất xi măng, nhà máy nhiệt điện, công nghiệp hóa chất, nhà máy luyện kim, nhà máy lọc dầu, công nghiệp sản xuất giấy, công nghiệp sản xuất nhựa, công nghiệp may mặc, dệt, công nghiệp cơ khí, công nghiệp chế biến thực phẩm…
Ô nhiễm bụi và khí thải do hoạt động giao thông
Hoạt động giao thông vận tải của các loại xe cộ, tàu hỏa, máy bay, tàu thủy cũng gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường Đây cũng là một nguồn ô nhiễm không khí đáng kể trong đó có vấn đề ô nhiễm bụi Ô tô và các xe gắn máy gây ô nhiễm bụi và khí độc hại do cháy nhiên liệu trong động cơ thải qua ống xả Các phương tiện giao thông vận tải là nguồn ô nhiễm thấp, nhưng do cường độ giao thông khá lớn nên lượng bụi phát sinh nhiều
Sự khuếch tán bụi và khí thải do các phương tiện giao thông phụ thuộc nhiều vào địa hình và bố trí quy hoạch xây dựng trong thành phố hoặc khu dân cư Ở các thành phố lớn, các khu dân cư đông đúc, các phương tiện giao thông là nguồn gây ô nhiễm môi trường chủ yếu
Ô nhiễm bụi và khí thải do hoạt động sinh hoạt của con người
Con người đã sử dụng một khối lượng khá lớn các nhiên liệu đốt như than, củi, dầu, khí đốt để đun nấu và phục vụ cho các mục đích khác Trong quá trình cháy chúng sẽ tiêu thụ oxy của khí quyển, đồng thời tạo ra nhiều khói bụi, khí CO, CO2, Những chất thải này thường tập trung trong không gian nhỏ hẹp (nhà bếp), sự thoát khí ra ngoài chậm chạp nên tạo ra nồng độ lớn trong không gian sống của con người
So với hai nguồn là công nghiệp và giao thông, bụi và khí thải phát sinh từ quá trình sinh hoạt không nhiều, song nó gây ô nhiễm cục bộ và vì ở sát cạnh con người nên gây tác động trực tiếp và nguy hiểm
Theo cơ quan y tế Liên Hợp Quốc, một nửa dân số thế giới sử dụng than, gỗ và nhiên liệu rắn khác để đun nấu thực phẩm và sưởi ấm trong nhà Tổ chức Y tế thế giới (WHO) cho biết, phụ nữ và trẻ em Châu Phi và Châu Á bị tổn thương nhiều nhất do ô nhiễm không khí trong nhà do đốt lửa trần và sử dụng các bếp lò thông gió lạc hậu
Nguồn: Bằng, 2010 Hình 2.1 Chu trình ô nhiễm không khí
2.1.3 Tác hại của ô nhiễm không khí Ô nhiễm không khí ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến sức khỏe của hàng triệu người vì phải tiếp xúc với nồng độ cao các chất ô nhiễm độc hại (TSP, PM10 và O3) Mức độ tác động của ô nhiễm phụ thuộc vào nồng độ và hỗn hợp chất ô nhiễm, thời gian phơi nhiễm và độ nhạy cảm của con người, động thực vật Các nghiên cứu về mối quan hệ giữa ô nhiễm không khí và sức khỏe (Le et al, 2008) cho thấy hơn 90% trẻ em dưới 5 tuổi ở Tp.HCM mắc các bệnh khác nhau liên quan đến đường hô hấp
Các chất ô nhiễm không khí bao gồm PM, CO, NOx, SO2, O3, điều gây tác hại đối với sức khỏe con người, ảnh hưởng mãn tính hay cấp tính, có thê gây tử vong Ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe phụ thuộc vào tính chất, nồng độ và kích thước hạt
TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm vùng ĐBSCL, được Đảng, Nhà nước và Chính phủ xác định là trung tâm chính trị - kinh tế - văn hóa - khoa học kỹ thuật của cả vùng.
Thành phố Cần Thơ 04 mặt đều không giáp biển, hầu như không có rừng tự nhiên
Ninh Kiều và Bình Thủy là hai quận nằm ở vị trí trung tâm của Thành phố Cần Thơ
Có địa giới hành chính tiếp giáp với: Phía Đông giáp tỉnh Vĩnh Long Phía Nam giáp huyện Phong Điền và Quận Cái Răng Phía Bắc giáp huyện Ô Môn, phía Tây giáp An Giang Khu vực nghiên cứu có tổng diện tích tự nhiên 100km 2 chiếm 7,14% tổng diện tích vùng Thành phố Cần Thơ
Hình 2.2 Bản đồ hành chính Quận Ninh Kiều và Bình Thủy – TP Cần Thơ
Quận Ninh Kiều với diện tích tự nhiên là 29 km 2 là cửa ngõ giao lưu kinh tế, du lịch của thành phố gồm 13 phường:
Bảng 2.5 Các phường tại Quận Ninh Kiều
Nguồn: Niên giám thống kê TP Cần Thơ, 2013 Quận Bình Thủy có diện tích tự nhiên là 71km 2 , là quận có một hệ thống sông rạch chi chít, sông liền sông, vườn nối vườn gồm 8 phường:
Bảng 2.6 Các phường tại Quận Bình Thủy
2 Bình Thủy 9 Thới An Đông
3 Bùi Hữu Nghĩa 10 Trà An
Nguồn: Niên giám thống kê TP Cần Thơ, 2013
2.3.1 Đặc điểm khí tượng khu vực nghiên cứu
Quận Ninh Kiều và Bình Thủy nằm trong khu vực Tp Cần Thơ nên chịu ảnh hưởng của khí tượng của Tp Cần Thơ
Tp Cần Thơ thuộc vùng ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, khí hậu nóng ẩm nhưng ôn hòa; có hai rõ rệt trong năm gồm mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11) và mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau)
Nhiệt độ trung bình trên địa bàn thành phố Cần Thơ trong những năm gần đây dao động từ 27,2 ÷ 27,7 o C Nhiệt độ không khí trung bình tại trạm Cần Thơ trong năm 2013 là 27,5 o C giảm 0,2 o C so với năm trước Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng 4 với 29,1 o C; vào tháng 12 nhiệt độ đo được là 25,6 o C có giá trị thấp nhất trong năm Hiện tượng hiệu ứng nhà kính làm cho khí hâu trái đất ngày càng nóng lên Nhiệt độ trung bình của thành phố Cần Thơ có xu hướng tăng do tác động của hiện tượng biến đổi khí hậu
Nhiệt độ tăng cao ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân, quá trình canh tác nông nghiệp
Chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa tháng nóng và mát nhất khoảng 3,5 0 C Sự thay đổi nhiệt độ các tháng trong những năm gần đây được thể hiện như sau:
Bảng 2.7 Nhiệt độ trung bình các tháng ở TP Cần Thơ những năm gần đây
Nhiệt độ không khí trung bình các tháng trong năm ( 0 C)
Nguồn: Cục Thống kê TP Cần Thơ, năm 2013
2.3.1.2 Tốc độ gió và hướng gió
Tốc độ gió trung bình 3,5m/s Trong năm có 3 hướng gió chính: Tây – Tây Nam, Đông – Bắc và Đông – Nam, trong năm có các hướng gió khác nhau, bao gồm:
- Hướng gió Đông - Bắc: từ tháng 11 đến tháng 02 năm sau
- Hướng gió Đông - Nam: từ tháng 02 đến tháng 5
- Hướng gió Tây - Tây Nam: từ tháng 5 đến tháng 11 (đây là thời kỳ mưa bão, tốc độ gió đạt ở mức cao)
Bảng 2.8 Vận tốc gió các tháng trong năm
Tháng Hướng chính Hướng phụ Vận tốc trung bình (m/s)
5 Đông Đông Nam Tây Tây Nam 3,4
11 Bắc Đông Bắc Bắc Tây Bắc 3,4
Cả năm Tây Tây Nam 3,5
Nguồn: Cục Thống kê TP Cần Thơ, 2013
Như đã trình bày ở trên, ảnh hưởng của hiện tượng biến đổi khí hậu nên nhiệt độ trung bình của thành phố Cần Thơ tăng lên dẫn đến ẩm độ trung bình của thành phố Cần Thơ có xu hướng giảm qua từng năm Độ ẩm phân hóa theo mùa tương đối rõ rệt, giá trị độ ẩm trung bình thấp nhất vào các tháng mùa khô (tháng 3 và tháng 4) với giá trị đạt từ 74 ÷ 80%, độ ẩm trung bình lớn nhất khoảng 88% vào giai đoạn mùa mưa (tháng 8 và tháng 9) Giá trị độ ẩm trung bình trong các năm gần đây dao động từ 81,2 ÷ 82%
Bảng 2.9 Giá trị ẩm độ tương đối ở TP Cần Thơ những năm gần đây
Tháng Ðộ ẩm không khí trung bình các tháng trong năm (%)
Nguồn: Cục Thống kê TP Cần Thơ, năm 2013 Độ ẩm cao là một trong những điều kiện bất lợi cho việc phòng chống rỉ sét các thiết bị, ngoài ra, độ ẩm cao là điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ
Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào cuối tháng 11 hàng năm với tổng lượng mưa chiếm tỷ lệ khoảng 90% lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau với tổng lượng mưa khoảng 10% lượng mưa cả năm
Những năm gần đây, dưới ảnh hưởng của hiện tượng biến đổi khí hậu, tình hình thời tiết ngày càng diễn biến phức tạp, lượng mưa trung bình qua các năm ở thành phố Cần Thơ luôn có diễn biến tăng giảm không ổn định Lượng mưa tại thành phố Cần Thơ cao nhất vào tháng 9, 10 và thấp nhất vào tháng 03
Lượng mưa ở thành phố Cần Thơ thuộc loại trung bình và được thể hiện trong bảng dưới đây
Bảng 2.10 Lượng mưa các tháng ở TP Cần Thơ những năm gần đây
Lượng mưa các tháng trong năm (mm)
Nguồn: Cục Thống kê TP Cần Thơ, năm 2013
Do vị trí địa lý thuận lợi, Thành phố Cần Thơ khá thành công trong thu hút đầu tư, trên địa bàn có các khu công nghiệp KCN Trà Nóc I và Trà Nóc II, KCN Hưng Phú I, Hưng Phú II A, Hưng Phú II B và KCN Thốt Nốt.Phát triển công nghiệp thành phố Cần Thơ tuy mang những nét đặc thù riêng nhưng phải tương xứng với vai trò là đầu tàu phát triển vùng kinh tế trọng điểm vùng ĐBSCL và là động lực để xây dựng thành phố Cần Thơ cơ bản trở thành một thành phố công nghiệp có cơ cấu kinh tế theo hướng hiện đại.
Tốc độ tăng trưởng công nghiệp bình quân giai đoạn 2011 - 2015: 18,71%/năm; giai đoạn 2016-2020 là 16,70%
Cùng với sự phát triển kinh tế, dân số trên địa bàn khu vực nghiên cứu có tốc độ tăng trưởng nhanh, dân số tăng chủ yếu là người lao động, sinh viên thu hút về để làm việc, học tập Thành phố Cần Thơ là nơi tập trung nhiều trường đại học và trung học chuyên nghiệp như: Trường Đại học Cần Thơ, Trường Đại học Y Dược Cần Thơ, Trường Đại học Tây Đô, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghệ Thành phố Cần Thơ, … các
Trường cao đẳng và dạy nghề
Theo niên giám thống kê năm 2013 của Thành phố Cần Thơ tổng dân số trên địa bàn là 1.232.260 người, trong đó mật độ dân số khu vực Quận Ninh Kiều và Bình Thủy được thể hiện màu theo các cấp độ như Hình 2.4 bên dưới:
Hình 2.3 Bản đồ mật độ dân số khu vực nghiên cứu
Nước ta là một quốc gia đang phát triển nên phần lớn phương tiện giao thông chủ yếu là xe mô tô/ gắn máy chiếm hơn 90 % tổng lượng phương tiện, đa số các phương tiện cũ không được bảo hành thường xuyên và nguồn gốc từ Trung Quốc, Đài Loan nên không đảm bảo chất lượng
Thành phố Cần Thơ có tổng chiều dài mạng lưới đường bộ trên địa bàn thành phố Cần Thơ là 2.120,2 km, tỷ lệ nhựa hóa đạt 59,3% Các tuyến đường hầu như đã được xây dựng từ lâu, bị xuống cấp, việc duy tu bảo dưỡng hàng năm gặp nhiều khó khăn, hệ thống cầu - đường xuống cấp nhanh
Hình 2.4 Tỉ lệ phần trăm các loại xe khu vực nghiên cứu
Hình 2.5 Tình trạng giao thông trên đường 30 tháng 4 vào lúc 11h30 – Quận Ninh Kiều
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH MOBILEV VÀ XÂY DỰNG DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH
GIỚI THIỆU MÔ HÌNH MOBILEV
Mobilev là một mô hình tính toán phát thải cho các phương tiện giao thông trên đường Cấu trúc của dữ liệu hệ số phát thải như sau:
- Các phương tiện được phân chia theo từng danh mục xe chính, các danh mục xe phụ và chia theo từng giai đoạn phát thải (ví dụ Euro I)
- Hệ thống đường xá được chia theo khu vực đô thị và khu vực nông thôn, từng loại đường và tốc độ giới hạn Đối với từng loại đường cụ thể, có 4 hệ số phát thải khác nhau cho 4 mức độ giao thông khác nhau, tùy theo lượng phương tiện lưu thông trên đường
- Ngoài ra còn có thông số độ dốc đường
Hình 3.1 Giao diện chính của mô hình Mobilev Mô hình Mobilev (Heinz Steven, 2010) là một mô hình tính toán phát thải các chất ô nhiễm không khí cho giao thông đường bộ Mô hình này được phát triển ở Châu Âu và đang được sử dụng ở một số nước khu vực Châu Á như: thành phố Chiang Mai, Thai Lan; Iloilo, Philippine; Solo, Indonesia; Phom Penh, Cambodia; Vientaine, Lao, trong khuôn khổ của dự án GIZ-AQSC Mô hình tính toán dựa trên hệ số phát thải lấy từ
Handbook of Emission Factors version 3.1 (INFRAS, 2010)
Mô hình này được phát triển ở Châu Âu, lý thuyết tính toán vẫn theo CORINAR và tính theo Bottom – up Ưu điểm của phương pháp này là có thể hiệu chỉnh tốt theo điều kiện thực tế, bổ sung các phương tiện giao thông đặc trưng của địa phương, chuyên gia sẵn sàng huấn luyện hướng dẫn thao tác sử dụng bên cạnh đó nhược điểm của phương pháp này khó sử dụng, hơi phức tạp trong thao tác thực hiện
Tính cho các chất ô nhiễm: NOX, SO2, NMVOCs, CO, PM10, CO2
Bước đầu tiên các thông tin đầu vào của mô hình (thông tin các tuyến đường, số lượng xe trung bình ngày, thông tin thành phần xe,…) được thiết lập bằng việc sử dụng các đường cong biểu diễn lượng giao thông trong 24 giờ, mức độ giao thông mỗi giờ và các loại xe được phân vào từng danh mục và từng giai đoạn phát thải
Bước thứ hai các hệ số được gán cho từng lớp xe phụ thuộc vào thành phần loại xe và năm tham chiếu
Bước thứ ba là gán hệ số cho từng lớp xe, các hệ số này phù hợp với từng lớp xe (lớp xe là sự kết hợp giữa danh mục xe và giai đoạn phát thải, ví dụ: xe ô tô sử dụng xăng – tiêu chuẩn Euro 3)
Bước cuối cùng là phát thải theo từng giờ được lấy trung bình trong vòng 24 giờ cho kết quả tính toán phát thải cho toàn con đường theo “g chất ô nhiễm/giờ.km”
Mô hình Mobilev chia phương tiện giao thông thành nhiều loại và sau đó lại tách thành các kiểu xe; đời xe chi tiết hơn (hơn 50 kiểu xe) và theo tiêu chuẩn khí thải (ví dụ:
Euro 1 – 1991 ở Châu Âu) Đường giao thông thì chia thành nhiều loại như khu vực đô thị, khu vực nông thôn và tổng cộng là hơn 15 loại đường khác nhau,
Các loại xe được chia ra thành những loại chính sau:
- Xe tải nhẹ ( tối đa 3500kg bao gồm tải trọng xe)
Các loại xe nêu trên được chia theo từng tiêu chuẩn khí thải:
- Euro 2 - Euro 3 - Euro 4 - Euro 5 - Euro 6
Các loại đường và tình trạng giao thông được phân chia như sau:
Bảng 3.1 Bảng phân loại đường và tình trạng giao thông area road category level of service 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 no limit
Speed limit in km/h rural urban
Nguồn: Hướng dẫn sử dụng mô hình Mobilev - GIZ
Với 4 mức độ giao thông:
Một ưu điểm nổi bật là chúng ta có thể chỉnh sửa theo tình trạng giao thông hiện có (có thể thêm hoặc bỏ đi các loại xe) cũng như có thể nhóm các loại xe lại với nhau, sử dụng chung một số liệu, tiết kiệm thời gian và phù hợp với hiện trạng giao thông nước ta (do các thông số của các phương tiện bị thiếu hụt nhiều).
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH MOBILEV
Mô hình Mobilev cho phép người sử dụng có thể thay đổi các kịch bản cho phù hợp từng khu vực nghiên cứu Để thực hiện việc này, trước tiên phải tiến hành thu thập các thông tin cần thiết cho mô hình, sau đó tạo một kịch bản riêng (hay chỉnh sửa kịch bản có sẵn) cho khu vực nghiên cứu Các bước thực hiện dữ liệu đầu vào cho mô hình được thể hiện trong Hình 3.2
Hình 3.2 Sơ đồ các bước thực hiện
CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH
Tính toán lượng phát thải từ phương tiện giao thông đường bộ dựa trên sử dụng hệ số phát thải Trong đó, tổng lượng phát thải sẽ được tính bằng lượng phát thải nóng (khi động cơ đang hoạt động ổn định) và lượng phát thải lạnh (phát ra trong quá trình khởi động động cơ hay còn gọi là giai đoạn làm nóng động cơ khi khởi động) Thực tế, giai đoạn khởi động chiếm tỉ lệ thời gian rất ngắn so với giai đoạn động cơ đang hoạt động, tuy nhiên tỉ lệ phát thải các chất ô nhiễm giai đoạn khởi động cao hơn so với giai đoạn hoạt động ổn định nếu xét cùng thời gian Ngoài ra, sự bay hơi nhiêu liệu cũng như sự mất mát, phát tán của chất ô nhiễm do quá trình khác cũng được đề cập đến
Tổng phát thải từ phương tiện giao thông đường bộ được tính toán bằng tổng hệ số phát thải lạnh và phát thải nóng, theo công thức sau:
Số km xe chạy trung bình ngày
Khảo sát hệ thống đường sá Điều tra thực tế Điều tra bằng GIS, Google Earth Thông tin chiều dài, số làn,
Khảo sát đếm xe Điều tra thành phần và tính chất giao thông
Lưu lượng từng loại xe cho từng loại đường Đường cong tải lượng giao thông
Tổng phát thải trung bình giờ, năm
Phát thải từng ô lưới trong không gian
Et : tổng lượng phát thải của một chất ô nhiễm (g) Eh: lượng phát thải nóng (g)
Ec : lượng phát thải lạnh (g)
Ee : lượng phát thải từ quá trình bay hơi (g) Công thức tính phát thải cho từng chất ô nhiễm:
E hot, i, k, t : lượng phát thải nóng của chất i trên đoạn đường t (g)
Nk: lưu lượng phương tiện cơ giới đường bộ trên đoạn đường có chiều dài t trong một đơn vị thời gian nhất định
Li, t : độ dài đoạn đường t (km) e hot,i,k,t : hệ số phát thải (g/km) của chất i Hệ số phát thải e được tính toán thông qua sử dụng mô hình Mobilev 3.0.
THU THẬP, ĐIỂU TRA VÀ KHẢO SÁT SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Quá trình thu thập, điều tra và khảo sát số liệu đầu vào cho hoạt động giao thông hai Quận Ninh Kiều và Bình Thủy – Tp Cần Thơ trong vòng 3 tháng từ ngày 15/02/2015 đến ngày 15/05/2015
3.4.1 Thu thập thông tin và lựa chọn các tuyến đường chính Đề tài đã triển khai điều tra, tiến hành chọn ra một số việc thu thập số liệu đường chính ở khu vực nghiên cứu, hình thành một mạng lưới đường và tiến hành khảo sát, thu thập thông tin chiều dài đường, số làn đường, tốc độ trung bình và tốc độ tối đa cho phép
3.4.2 Thu thập thông tin lưu lượng xe cho từng đường
Trên mỗi con đường được chọn, tôi triển khai bố trí người tại các tuyến đường để thu thập số lượng từng loại xe theo từng giờ Phương pháp khảo sát: từ 6 giờ sáng đến 18 giờ tối dùng phương pháp đếm xe trực tiếp trên đường; từ 19 giờ tối đến 5 giờ sáng dùng camera ghi hình sau đó tổng hợp lại số liệu trong phòng làm việc (bao gồm các ngày trong tuần và các ngày cuối tuần)
(a) Đếm lưu lượng xe trực tiếp (b) Quay phim đếm lưu lượng xe
Hình 3.3 Phương pháp thu thập số lượng xe trên đường Các loại xe được chia cụ thể như sau:
- Xe tải nhẹ (tối đa 3500kg)
- Xe tải nặng Bảng 3.2 Phân loại xe
Từ các số liệu này, tiến hành xây dựng đường cong giao thông trong 24 giờ cho từng loại đường đại diện
(Phiếu điều tra thu thập thông tin nguồn đường đính kèm trong phụ lục của đề tài này)
3.4.3 Thu thập thông tin loại xe
Khảo sát 5 loại xe chính lưu thông trên đường, chia 5 loại xe này thành những loại xe cụ thể theo từng hãng sản xuất, đời xe, năm sản xuất, dung tích xylanh, nhiên liệu sử dụng, số km trung bình đi hàng ngày… tùy theo từng loại xe từ đó tra cứu ghi nhận tiêu chuẩn phát thải cho từng loại xe
Trong việc thu thập thông tin xe, tiến hành điều tra khảo sát bằng cách sử dụng bảng câu hỏi (lấy mẫu ngẫu nhiên) Để đảm bảo tính đại diện, số lượng phiếu điều tra cho từng loại phương tiện của nguồn giao thông được tính bằng công thức dưới đây: n = N /(1 + N (e) 2 ) Trong đó: n = số lượng mẫu cần điều tra, khảo sát được tính N = Tổng số mẫu trong phạm vi nghiên cứu e = mức độ chính xác mong muốn (sai số cho phép), % Sử dụng công thức trên với yêu cầu độ chính xác 95%, số lượng mẫu cần thực hiện là 384
Tuy nhiên, do điều kiện kinh phí, thời gian và nhân lực trong phạm vi đề tài không cho phép nên không thể lấy tới 384 mẫu, vì vậy đề tài sẽ tiến hành giảm số mẫu xuống còn 300
Bảng 3.3 Số lượng xe khảo sát
Loại xe Tổng số xe Số mẫu khảo sát và điều tra
Tỉ lệ % số mẫu khảo sát và điều tra so với thực tế
Phỏng vấn được tiến hành ở các bãi giữ xe, trường học, siêu thị, chợ,…đối với xe máy; xe buýt được khảo sát tại trạm xe buýt, bến xe buýt Các loại xe còn lại được phỏng vấn tại kho xăng, bãi xe và dọc các tuyến đường nếu có xe dừng
(Các phiếu điều tra từng loại xe được đính kèm trong phụ lục của đề tài này)
3.4.4 Thu thập thông tin nhiên liệu sử dụng
Khảo sát, thu thập thông tin các loại nhiên liệu đang được sử dụng, từ đó tra cứu ghi nhận thành phần nhiên liệu dựa theo QCVN 01:2009/BKHCN: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng, dầu diesel và nhiên liệu sinh học.
THỐNG KÊ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Sau khi thu thập đầy đủ các số liệu, thực hiện xử lý, phân tích thống kê theo từng loại để phục vụ cho mô hình
3.5.1 Thống kê, xử lý số liệu đường
Từ các số liệu đường đã thu thập được, đồng thời dựa vào Luật giao thông đường bộ năm 2008, Chương III – Điều 39 – Kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ cùng với vị trí, phân loại đường (theo chức năng của con đường và sự khác nhau về số lượng phương tiện giao thông lưu thông trên các loại đường) Trong đề tài này, phân thành 4 loại chính: đường quốc lộ, tỉnh lộ, đường nội thị chính, đường nội thị phụ o Quốc lộ: là đường nối liền Thủ đô Hà Nội với trung tâm hành chính cấp tỉnh; đường nối liền trung tâm hành chính cấp tỉnh từ ba địa phương trở lên; đường nối liền từ cảng biển quốc tế, cảng hàng không quốc tế đến các cửa khẩu quốc tế, cửa khẩu chính trên đường bộ; đường có vị trí đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của vùng, khu vực Tất cả các loại phương tiện giao thông đường bộ đều có thể tham gia lưu thông trên đường quốc lộ trong mọi khung giờ
Ví dụ: Quốc lộ 1A, Quốc lộ 91, o Tỉnh lộ: đường tỉnh là đường nối trung tâm hành chính của tỉnh với trung tâm hành chính của huyện hoặc trung tâm hành chính của tỉnh lân cận, đường có vị trí quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Tỉnh lộ cho phép tất cả các phương tiện lưu thông vào tất cả khung giờ
Ví dụ: Tỉnh lộ 923, Liên tỉnh 5, o Nội thị chính: là các con đường thuộc trung tâm thành phố, trải dài qua nhiều quận huyện, lưu lượng xe đông đúc Đường nội thị chính thường cấm các xe tải nặng lưu thông vào các khung giờ cố định hoặc cấm tuyệt đối
Ví dụ : Đường 30 tháng 4, Đại lộ Hòa Bình, Cách Mạng Tháng 8,… o Nội thị phụ: là các con đường dẫn vào khu dân cư Tùy vào đường cụ thể mà có thể cấm hay không cấm xe tải nặng (Bộ Giao thông vận tải, 2008) Ví dụ : Lý Tự Trọng, Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Hai Bà Trưng
Ngoài ra, khi lựa chọn tuyến đường khảo sát phải đại diện cho từng loại đường, số lượng đường trong cùng loại và trải đều khu vực nghiên cứu, không tập trung cục bộ tại một vị trí đặc biệt nào Đồng thời, phân loại đường theo mô hình và tiến hành phân loại dữ liệu cho từng đường
Tên đường Phân loại theo Luật Giao thông đường bộ
Phân loại theo mô hình
Ba tháng hai Đường quốc lộ Đường đô thị/Trục đường chính/ Đường ngoại thành Thủ Khoa Huân Đường nội thị phụ Đường đô thị/ Đường khu dân cư
Nguyễn Văn Cừ Đường nội thị chính Đường đô thị/ Đường liên quận/ Đường trung tâm thành phố
CMT8 Đường liên tỉnh Đường nông thôn/ Đường mô tô
Về tốc độ xe lưu thông, được thực hiện bằng cách dùng xe lưu thông trên đoạn đường và ghi nhận vận tốc đạt được hiển thị trên công – tơ – mét Đồng thời, dựa vào Chương II – Điều 6 – Thông tư số 13/2009/TT-BGTVT, quy định tốc độ tối đa trên đường bộ trong khu vực đông dân cư là 40 km/h, ngoài khu vực đông dân cư là 50 – 60 km/h (dựa trên quy định cho xe máy vì đây là loại xe chiếm chủ yếu khi lưu thông trên đường)
(Thông tin lưu lượng xe và tốc độ được trình bày trong phụ lục của đề tài này)
3.5.2 Thống kê, xử lý số liệu lưu lượng xe cho từng loại đường
Từ số liệu lưu lượng xe thu thập được, xây dựng hệ số phân bố giao thông cho từng loại xe, từng loại đường chính gọi là đường cong tải lượng xe
Kết quả thu thập lưu lượng xe trung bình ngày được trình bày trong Bảng 3.5, các đường trong bảng mang tính đại diện cho từng loại đường
Bảng 3.5 Thông tin đường và tỉ lệ các loại xe
Tốc độ trung bình (km/ h)
Lưu lượng xe trung bình ngày
Sau đó, dựa vào kết quả Bảng 3.5 xây dựng các đường cong lưu lượng xe trong 24 giờ cho từng loại đường Các đường cong này được trình bày từ Hình 3.4 đến Hình 3.7 như sau:
Hình 3.4 Đường cong lưu lượng xe trên đường Quốc lộ (Ba tháng hai)
Hình 3.5 Đường cong lưu lượng xe trên đường nội thị chính (Nguyễn Văn Cừ)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Đường cong lưu lượng xe đường Quốc lộ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Đường cong lưu lượng xe đường nội thị chính
Hình 3.6 Đường cong lưu lượng xe trên đường tỉnh lộ (CMT8)
Hình 3.7 Đường cong lưu lượng xe trên đường nội thị phụ (Thủ Khoa Huân)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Đường cong lưu lượng xe trên đường tỉnh lộ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Đường cong lưu lượng xe đường nội thị phụ
Lập tỷ số giữa ngày cuối tuần và ngày trong tuần ta được bảng hệ số cuối tuần cho các loại đường
Bảng 3.6 Thông tin hệ số từng loại xe vào ngày thứ bảy so với ngày trong tuần
Loại đường Xe máy Xe ô tô Xe buýt Xe tải nặng Xe tải nhẹ
Bảng 3.7 Thông tin hệ số từng loại xe vào ngày chủ nhật so với ngày trong tuần
Loại đường Xe máy Xe ô tô Xe buýt Xe tải nặng Xe tải nhẹ
Hình 3.8 Thành phần phần trăm của từng loại xe theo giờ tại đường Ba tháng hai
Kết quả đếm lưu lượng xe trên đường 3 tháng 2 được mô tả trong Hình 3.8 Thời gian ghi nhận là 24 giờ trong ngày Xe máy chiếm đa số với tỉ lệ hơn 90 % trong số loại xe lưu thông trên đường này, chiếm từ 72% (vào lúc 4h sáng) đến 95% (vào lúc 6h sáng và 18, 19h tối) Xe buýt xuất hiện nhiều nhất là khoảng thời gian 1h sáng đến 5h sáng Xe tải nặng hoạt động vào khoảng thời gian từ 1h sáng đến 17h chiều, chiếm phần trăm cao nhất là 9 % vào lúc 4h sáng
3.5.3 Thống kê, xử lý số liệu xe
Thông tin về các loại xe, chia theo từng giai đoạn phát thải Euro (hệ thống tiêu chuẩn khí thải của Châu Âu) được tra cứu theo trang wedsite của các hãng xe, nếu các dữ liệu này không có thì dựa vào Quyết định số 249/2005/QĐ-TTG về Quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với phương tiện giao thông cơ giới đường bộ, quy định các xe cơ giới được sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu chuẩn Euro 2 từ ngày 01 tháng 07 năm 2007
Xe máy Xe ô tô Xe buýt Xe tải nặng Xe tải nhẹ Thời gian (h)
Phần trăm từng loại xe lưu thông
Các loại xe được phân chia theo khối lượng, phân khối, dung tích xy lanh, loại nhiên liệu sử dụng và tiêu chuẩn khí thải Từng loại phương tiện được thống kê trong bảng sau:
Bảng 3.8 Thống kê dữ liệu xe máy/ mô tô
Loại xe Phân khối Euro 1 Euro 2 Euro 3
Dựa vào kết quả điều tra khảo sát ghi nhận ở Bảng 3.7 cho thấy 100% xe gắn máy là xe 4 thì Hiện nay trên thị trường nói chung có hai loại động cơ 2 thì và 4 thì, động cơ 4 thì thường sử dụng nhiên liệu là xăng, còn động cơ 2 thì sử dụng nhiên liệu là xăng pha nhớt vì vậy hệ số phát thải của các động cơ này cũng khác nhau Nhiên liệu chính sử dụng cho xe máy là xăng Hầu hết các xe máy sử dụng tại Tp Cần Thơ không phải là quá cũ, mặc dù xe mới nhưng công nghệ sản xuất lạc hậu (thấp hơn tiêu chuẩn EURO III) hay một số lượng xe sử dụng được nhập từ Trung Quốc, Đài Loan có giá thành rẻ nên được người dân ưa chuộng
Bảng 3.9 Thống kê dữ liệu xe ô tô
Dung tích xylanh Loại nhiên liệu Tiêu chuẩn Tỉ lệ
Dung tích xylanh Loại nhiên liệu Tiêu chuẩn Tỉ lệ
Dung tích xylanh Loại nhiên liệu Tiêu chuẩn Tỉ lệ
Dựa vào kết quả điều tra khảo sát ghi nhận ở Bảng 3.8 cho thấy 70% xe ô tô sử dụng nhiên liệu là xăng và phần còn lại sử dụng nhiên liệu là dầu diesel Tình hình áp dụng tiêu chuẩn khí thải cho ô tô còn nhiều khó khăn, hiện tại chỉ yêu cầu phát thải đến EURO III Thời điểm hiện nay thì trên thế giới đã ra đời tiêu chuẩn khí thải EURO VI
Bảng 3.10 Thống kê dữ liệu xe buýt/ xe khách
Loại xe Pre Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3
Bảng 3.11 Thống kê dữ liệu xe tải nặng
Loại xe Pre Euro 1 Euro 1 Euro 2
Bảng 3.12 Thống kê dữ liệu xe tải nhẹ
Loại nhiên liệu Pre Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3
Các tiêu chuẩn phát thải của từng loại xe được thống kê từ Bảng 3.9 đến Bảng 3.12 được tổng hợp lại như Hình 3.9 bên dưới:
Hình 3.9 Tỷ trọng các loại xe của TP Cần Thơ theo từng Euro
CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN BẰNG MÔ HÌNH MOBILEV
Mô hình Mobilev được viết dựa trên phần mềm Access, giao diện tính toán của mô hình được thể hiện trong mục ADD-INS trên thanh công cụ chính của mô hình (Hình 3.10)
Xe máy Ô tô Xe tải nhẹ Xe tải nặng Xe buýt
Tỷ trọng xe theo Euro
Pre Euro 1 Euro 1 Euro2 Euro 3 Euro 4
Hình 3.10 Giao diện tính toán mô hình Mobilev Để tạo một bảng tính mới và lựa chọn loại mô hình tính toán, vào ADD-INS danh mục lệnh sẽ xuất hiện chọn thẻ Define calculation case sẽ xuất hiện danh mục lệnh con chọn “Calculate case”, bảng menu tính toán sẽ xuất hiện như Hình 3.10
Hình 3.11 Lựa chọn trường hợp tính toán
Sau khi xây dựng kịch bản cho khu vực nghiên cứu, tiến hành chạy mô hình với các dữ liệu từng đường theo các bước như sau: o Bước 1: Chọn trường hợp tính toán - Chọn tính toán cho từng đường đơn (Hình 3.11)
- Tính toán cho một mạng lưới đường tại khu vực nghiên cứu o Bước 2 : Nhập dữ liệu - Chọn tạo một trường hợp mới, người dùng click vào “ Define new case” (Hình
Hình 3.12 Tùy chọn nhập dữ liệu đầu vào
- Sau đó tiến hành nhập thông tin từng đường: tên đường, chiều dài, số làn, tốc độ, ADT,… đã thu thập và thống kê được (Hình 3.13)
Hình 3.13 Bảng nhập thông tin cho từng đường
- Chọn tập hợp các loại xe phù hợp tương ứng với dữ liệu đã thu thập ( Hình 3.14)
Hình 3.14 Hộp thoại lựa chọn các loại xe tính toán
- Sau đó tiến hành thông tin về tỷ lệ phần trăm các loại xe (Hình 3.15)
Hình 3.15 Bảng nhập phần trăm từng loại xe o Bước 3: Chọn điều kiện tính toán - Chọn điều kiện không dừng lại và đi (điều kiện kẹt xe) – “No use of stop + go conditions” trong hộp thoại menu chứa các điều kiện để lựa chọn tính toán như Hình 3.16
Hình 3.16 Hộp thoại menu lựa chọn các điều kiện tính toán
- Trong hộp thoại này, tiến hành chọn Diurnal traffic load variation sau đó chọn User define sẽ hiện ra hộp thoại như Hình 3.17
Hình 3.17 Hộp thoại nhập đường cong lưu lượng xe cho ngày trong tuần, thứ bảy và chủ nhật o Bước 4: Chạy tính toán
Hình 3.18 Hộp thoại cho phép ta đặt tên file kết quả và bắt đầu tính toán
Sau khi chạy tính toán hoàn tất, Vào ADD-INS chọn thẻ Result sẽ xuất hiện danh mục lệnh con chọn “Check/report results” như Hình 3.19
Hình 3.19 Xuất kết quả của đường Ba tháng hai.
PHÁT THẢI TỪ MẠNG LƯỚI CÁC TUYẾN ĐƯỜNG PHỤ
Vì các tuyến đường phụ còn lại nhỏ, chằng chịt, hẻm phức tạp nên trong đề tài này tôi đã sử dụng phương pháp nội suy theo từng loại đường để tính toán phát thải
Phương pháp nội suy này được thực hiện như sau:
- Tiến hành phân loại các tuyến đường phụ này thành 4 loại như các tuyến đường chính
- Lấy trung bình hệ số phát thải cho từng loại đường chính tương ứng với các tuyến đường phụ hay dựa vào lưu lượng lưu thông để sắp xếp vào loại đường tương ứng có được hệ số phát thải của mạng lưới các tuyến đường phụ
- Nội suy lượng phát thải được tính bằng cách nhân hệ số phát thải với chiều dài đường phụ tương ứng
Bảng 3.13 Lượng phát thải mạng lưới tuyến đường phố phụ (đơn vị: tấn/năm)
CO CO 2 MNVOC NOx PM SO 2
Loại đường 1 51,80 1713,22 18753,51 227,28 86,48 24,00 5,83 Loại đường 2 14,30 472,96 5177,13 62,74 23,87 6,63 1,61 Loại đường 3 11,50 380,35 4163,42 50,46 19,20 5,33 1,29 Loại đường 4 133,00 4398,81 48150,89 583,55 222,05 61,63 14,97
PHÁT THẢI TỪ NHỮNG QUÁ TRÌNH KHÁC LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG GIAO THÔNG
Tính toán hệ số phát thải SO 2
Vì mỗi quốc gia sử dụng những nhiên liệu khác nhau và thành phần lưu huỳnh có trong nhiên liệu cũng khác nhau, nên việc tính toán SO2 sử dụng công thức sau:
Ek: hệ số phát thải SO2 (tấn/năm) Kf: %S trong nhiên liệu (%) = 0,05%
FCk: lượng nhiên liệu sử dụng (tấn/năm)
Theo quy định tại QCVN 1:2009/BKHCN, thành phần S có trong nhiên liệu nhập khẩu đối với xăng, dầu là 0,05% khối lượng
Tính toán hệ số phát thải PM
Mô hình Mobilev không phát hiện được lượng PM10 của xe moto cho kết quả bằng 0 ở tất cả các đoạn đường Do đó, để tính lượng phát thải PM10 đề tài đã sử dụng hệ số phát thải của của Hà Nội từ nghiên cứu của Nguyen Thi Kim Oanh cho phát thải moto là EF (mg/km) = 88 mg/km
Sau khi có hệ số phát thải cho từng loại xe với mỗi loại đường, tiến hành tính toán lượng phát thải có được kết quả như bảng 3.14:
Bảng 3.14 Tổng lượng phát thải từ các loại phương tiện (đơn vị: tấn/năm)
Loại xe CO CO 2 MNVOC NO x PM SO 2
Loại xe CO CO 2 MNVOC NO x PM SO 2
Tính toán lượng phát thải PM từ lốp xe và thắng xe
Phát thải PM từ lốp xe và thắng xe được xem là đáng kể so với tổng lượng phát thải PM và bị chi phối bởi các kích cỡ hạt thô Việc ước tính được thực hiện bằng cách sử dụng các hệ số phát thải Tier 1 từ CORINAIR 2013 (Bảng 3.1 phần 1.A.3.b.vi) trong đó chỉ yêu cầu các các dữ liệu của xe - kilomet đi mỗi năm trong khu vực Để tính toán lượng khí thải của PM10 kết hợp từ lốp xe, thắng xe và mặc bề mặt đường, có thể được sử dụng phương trình dưới đây
TE: tổng lượng phát thải của PM10 trong khoảng thời gian xác định và phạm vi không gian (g)
Nj: Số lượng phương tiện trong loại xe j trong phạm vi không gian xác định
Mj = lộ trình trung bình mỗi phương tiện trong loại xe j đã di chuyển trong khoảng thời gian xác định (km),
EFi, j = hệ số phát thải chất gây ô nhiễm và loại xe j (g / km)
Các chỉ số là: i = PM10, TSP j = loại xe (xe gắn máy, xe ô tô, xe tải nhẹ, xe tải nặng, xe khách/xe buýt)
Bảng 3.15 Lượng phát thải từ lốp xe, thắng xe
Loại xe Số lượng xe
Hệ số phát thải (g/km.xe)
Tổng lượng phát thải (tấn/năm)
Tính toán phát thải VOCs từ quá trình bay hơi nhiên liệu
Bốc hơi nhiên liệu được ước tính là kết quả của việc gia tăng nhiệt độ môi trường xung quanh vào ban ngày và sự giãn nở của nhiên liệu trong bồn chứa Chỉ có xe chạy bằng xăng (xe máy, ô tô, xe tải nhẹ) được tính toán vì lượng khí thải bay hơi từ diesel không đáng kể so với xăng
Các hệ số phát thải được lấy từ Tier 1 NMVOC từ Bảng 3.2 tại mục 1.A.3.BV xăng bay hơi, CORINAIR 2013 đã được sử dụng trong đề tài này Phương trình ước tính khí thải bay hơi như sau:
EVOC = phát thải của VOC (g/năm) Nj = số lượng xe trong loại xe j (xe máy, LDV, ô tô)
EFVOC, j = hệ số phát thải của VOC cho loại xe j (g /xe /ngày) J = các loại xe
Bảng 3.16 Lượng phát thải VOCs từ quá trình bay hơi nhiên liệu
Xe máy Ô tô Xe tải nhẹ
Yếu tố phát thải Tier 1
PHÁT THẢI TỪ BẾN XE
Hiện tại, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ có một bến xe đang hoạt động là bến xe 91B nằm trên đường Nguyễn Văn Linh
Bến xe được coi là phát thải nguồn diện tuy nhiên nguồn phát thải chính của bến xe từ các phương tiện giao thông đường bộ, do đó, nguồn này cũng được đưa vào phần phát thải giao thông đường bộ Phát thải chủ yếu từ các quá trình di chuyển trong bến xe, lúc khởi động xe hoặc chờ khách (chạy không tải)
Tất cả các xe khách 35 – 50 chỗ được xem là xe hạng nặng (HDV) và các xe khách 24 - 30 chỗ thuộc xe hạng nhẹ (LDV) sử dụng dầu diesel với hàm lượng lưu huỳnh là 0,05%
Theo kết quả điều tra ghi nhận được, trung bình một ngày có 700 chuyến xe Trong đó: xe khách từ 35 – 50 chỗ (HDV) có 400 chuyến/ ngày; xe khách 24 – 30 (LDV) có 300 chuyến/ngày
Thông thường, tổng thời gian chạy không tải khoảng 15 phút/chuyến Lượng nhiên liệu tiêu thụ chạy không tải ước tính với xe hạng nặng là 0,5 l/chuyến; xe hạng nhẹ 0,375 l/chuyến
Bảng 3.17 Thông tin về các chuyến xe, nhiên liệu tiêu thụ
Phương tiện Lượng nhiên liệu tiêu thụ (l/chuyến)
Số chuyến/năm Nhiên liệu
Hệ số phát thải được tham khảo từ Bảng 3-5 và 3-7 và CO2 được lấy từ Bảng 3-11 của CORINAIR phần 1.A.3.b Lượng khí thải các chất ô nhiễm từ bến xe được tính bằng cách nhân nhiên liệu tiêu thụ với thời gian động cơ chạy không tải và hệ số phát thải tương ứng
Bảng 3.18 Hệ số phát thải cho loại phương tiện (EMEP/EEA, 2013)
Hệ số phát thải (g/xe)
CO NMVOC NO x PM SO 2 CO 2
Phát thải chất ô nhiễm được tính toán bằng cách nhân lượng nhiên liệu tiêu thụ trong thời gian khởi động máy xe với hệ số phát thải của từng chất ô nhiễm ở Kết quả tính toán được thể hiện ở Bảng 3.19 cho thấy khí thải hàng năm từ bến xe trung tâm thành phố tương ứng CO, NMVOC, NOx, PM, SO2, CO2 lần lượt là 0,72; 0,17; 2,561;
Bảng 3.19 Lượng phát thải từ bến xe
Thông số CO NMVOC NO x PM SO 2 CO 2
PHƯƠNG PHÁP GIS
Phương pháp này được sử dụng để phân bố tải lượng ô nhiễm do hoạt động giao thông theo không gian Dựa vào bản đồ phân bố chất ô nhiễm theo không gian, đề xuất các biện pháp giảm thiểu và kiểm soát ô nhiễm
Các bước thực hiện phương pháp này như sau:
- Từ bản đồ giao thông đã được số hóa chồng lớp với bản đô ô lưới ( kích thước mỗi ô là 1 x 1 km) Việc chia kích thước ô lưới phù hợp để chạy mô hình, có độ phân giải thích hợp
- Tiến hành cắt đường có trong ô khi có ô lưới đi qua, sau đó cộng chiều dài các con đường có trong từng ô lưới
- Nội suy và phân bố tải lượng cho từng ô lưới, sau đó thể hiện màu theo các cấp độ ô nhiễm lên bản đồ.
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN PHÁT THẢI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM TỪ HOẠT ĐỘNG GIAO THÔNG
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BẰNG MÔ HÌNH
Sau khi chạy mô hình tính toán phát thải, thống kê phát thải có được kết quả trong Bảng 4.1 và Hình 4.1 như sau:
Bảng 4.1 Tải lượng phát thải giao thông TP.Cần Thơ (đơn vị: tấn/năm)
Loại xe CO CO 2 MNVOC NOx PM SO2
CO2 không phải là chất ô nhiễm ( tuy nhiên với hàm lượng lớn có thể gây ngộp, là chất chất chính gây nên sự nóng lên toàn cầu) và chiếm tỉ lệ rất lớn so với các chất ô nhiễm còn lại Vì vậy, các biểu đồ thể hiện tỉ lệ phát thải của các chất ô nhiễm không thể hiện CO2 như bên dưới:
Hình 4.1 Phần trăm phát thải chất ô nhiễm
Kết quả cho thấy, CO có tải lượng với 6.086,51 tấn/năm chiếm 8% và SO2 có tải lượng thấp nhất với 22,89 tấn/năm chiếm 0,03 %, khí nhà kính CO2 có tải lượng cao nhất với 67.134,43 tấn/năm
Hình 4.2 Phần trăm tải lượng chất ô nhiễm với từng loại xe
Tỷ lệ phát thải từng chất ô nhiễm
CO MNVOC NOx PM SO2
CO MNVOC NOx PM SO2
Thành phần chất ô nhiễm theo từng loại xe
Xe ô tô Xe tải nhẹ Xe buýt/ xe khách Xe mô tô Xe tải nặng
Hầu hết các nguồn thải chủ yếu do xe máy: hơn 96 % CO, hơn 91% phát thải của MNVOC, hơn 45% phát thải của NOx, hơn 84 % phát thải của PM, hơn 69 % phát thải của SO2 trên tổng lượng phát thải của các loại xe Những khí này sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu xăng chủ yếu được sử dụng bởi xe máy Nguyên nhân là do loại xe này sử dụng công nghệ cũ như đời phát thải chủ yếu dưới EURO 2, chất lượng không đảm bảo.
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TỔNG LƯỢNG PHÁT THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG
Phát thải từ hoạt động giao thông đường bộ là tổng phát thải từ xe chạy trên các tuyến đường cộng với phát thải ở bến xe, thống kê tổng lượng phát thải này có được Bảng 4.2 và Hình 4.3 và Hình 4.4 như sau:
Bảng 4.2 Tổng lượng phát thải từ nguồn giao thông đường bộ tại TP.Cần Thơ (đơn vị: tấn/năm)
Nguồn CO CO 2 MNVOC NO x PM SO 2
Có thể thấy, lượng phát thải từ bến xe không đáng kể so với tổng lượng thải mà thành phố Cần Thơ tiếp nhận hàng năm từ hoạt động ging đường bộ trên toàn khu vực
Tổng lượng phát thải của CO là 13.051,76 tấn/năm, trong khi đó mức phát thải của SO2 nhỏ nhất với 46,60 tấn/năm
Hình 4.3 Tổng lượng phát thải giao thông đường bộ
PHÂN BỐ PHÁT THẢI Ô NHIỄM THEO KHÔNG GIAN
Phát thải CO tỷ lệ thuận với mật độ đường, những khu vực có mạng lưới đường cao có nghĩa là có tải lượng phát thải cao, trong khi những khu vực có ít mạng lưới đường giao thông thì có phát thải thấp Tải lượng CO cao là kết quả của quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu và nguồn thải chính là xe máy Do đa phần động cơ xe máy ở thành phố Cần Thơ còn lạc hậu (hệ thống tiêu chuẩn khí thải cũ: chủ yếu Euro 1, Euro 2), hiệu suất đốt cháy nhiên liệu không cao đã góp phần lãng phí nhiên liệu và tạo ra một lượng khí CO (thay vì cháy hoàn toàn sẽ cho ra CO2) Hàng năm, tải lượng phát thải vào khoảng 13.051,76 tấn/năm, với độc tính nguy hiểm gây ảnh hưởng cho sức khỏe con người và môi trường xung quanh
CO MNVOC NOx PM SO2
Tổng lượng phát thải nguồn giao thông
Hình 4.5 là phân phân bố trung bình năm của CO trong không gian (đơn vị: tấn/năm.ô lưới) Tải lượng CO dao động từ trong khoảng từ 50 ÷ 150 tấn, đặc biệt trong khu vực trung tâm có mức phát thải lên 285,73 tấn do đây là khu vực tập trung đông dân cư, đường xá dày đặt, chằng chịt Nhìn vào biểu đồ giúp ta xác định được các khu vực có mức phát thải cao tập trung tại phường An Cơ, An Cư – Quận Ninh Kiều; khu vực có mức phát thải thấp tập trung tại phường Thới An Đông, Long Hòa, Long Tuyền – Quận Bình Thủy
Hình 4.5 Bản đồ phân bố tải lượng CO không gian
4.3.2 Phân bố CO 2 theo không gian
CO2 là sản phẩm của quá trình đốt cháy nhiên liệu của các phương tiện giao thông, chủ yếu là do xe máy Tải lượng CO2 so với CO cao gấp hơn 10 lần Khu vực có tải lượng cao nhất lên tới 3.138,85 tấn/năm tập trung ở khu vực nội thị do tập trung mạng lưới giao thông dày đặc, các khu vực còn lại có nồng độ CO2 dao động trong khoảng từ 500 ÷ 1000 tấn
CO2 tuy không độc nhưng với nồng độ cao có thê gây ngộp, là chất nhà kính gây biến đổi khí hậu Tải lượng CO2 trung bình năm là 143.343,28 tấn/năm, với tải lượng lớn như vậy là mối đe dọa nghiêm trọng đến môi trường trong tương lai
Nhìn vào biểu đồ giúp ta xác định được các khu vực có mức phát thải cao tập trung tại phường An Cơ, An Cư, An Nghiệp, An Lộc – Quận Ninh Kiều; khu vực có mức phát thải thấp tập trung tại phường Thới An Đông, Long Hòa, Trà Nóc – Quận Bình Thủy
Hình 4.6 Bản đồ phân bố tải lượng CO2 trong không gian
4.3.3 Phân bố MNVOC theo không gian
Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi - VOCs thực chất là các hóa chất có gốc Carbon, thành phần của nhiên liệu xăng dầu, bay hơi rất nhanh do chênh lệch nhiệt độ môi trường xung quanh với nhiên liệu Thành phần chủ yếu của nó là MNVOC
MNVOC được sinh ra trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn (cũng như CO), NMVOC chủ yếu do xe máy gây nên vì đây là loại phương tiện dùng xăng chiếm số lượng lớn nhất
Tải lượng MNVOC trong không gian dao động khoảng từ 10 - 30 tấn, khu vực có giá trị cao nhất lên đến 55 tấn, sự phân bố này chủ yếu từ khu vực trung tâm nội thị với lý do là những khu vực này có thành phần xe máy lưu thông cao
Nhìn vào biểu đồ giúp ta xác định được các khu vực có mức phát thải cao tập trung tại phường An Hội, Thới Bình – Quận Ninh Kiều; khu vực có mức phát thải thấp tập trung tại phường Thới An Đông, Long Tuyền, Trà Nóc – Quận Bình Thủy
Hình 4.7 Bản đồ phân bố tải lượng MNVOC theo không gian
4.3.4 Phân bố NO x theo không gian
NOx được sinh ra do nitơ và ôxy trong hỗn hợp không khí - nhiên liệu, khi nhiệt độ của buồng đốt tăng cao trên 1800 o C Nhiệt độ của buồng đốt càng cao, NOx sinh ra càng nhiều Khi hỗn hợp không khí nhiên liệu nghèo, NOx sinh ra nhiều hơn vì tỉ lệ ôxy trong hỗn hợp không khí nhiên liệu cao hơn Như vậy, lượng NOx được sinh ra tùy theo hai yếu tố: nhiệt độ cháy và hàm lượng ôxy
Phát thải NOx chủ yếu do động cơ sử dụng dầu Diesel như xe tải nặng, xe tải nhẹ, xe buýt
Tải lượng NOx phân bố trong không gian tương đối thấp và dao động chủ yếu từ 4 - 6 tấn, khu vực có giá trị cao nhất lên tới 14,09 tấn Những khu vực này có mật đô giao thông cao và có lượng xe tải nặng, xe tải nhẹ và xe buýt lưu thông nhiều
Nhìn vào biểu đồ giúp ta xác định được các khu vực có mức phát thải cao tập trung tại phường An Hội, Thới Bình – Quận Ninh Kiều; khu vực có mức phát thải thấp tập trung tại phường Thới An Đông, Long Tuyền, Trà Nóc, Trà An – Quận Bình Thủy
Hình 4.8 Bản đồ phân bố tải lượng NOx trong không gian
4.3.5 Phân bố PM theo không gian
Phát thải PM là kết quả của sự tượng tác giữa lốp xe với bề mặt đường và quá trình phanh xe để giảm tốc độ với bề
Cũng như các chất ô nhiễm khác, phân bố PM trong không gian chủ yếu tập trung ở trung tâm, có hệ thống đường sá dày đặt, tập trung đông dân cư PM có tải lượng trung bình dao động thấp từ 2 ÷ 3 tấn, có những nơi đạt giá trị cao nhất lên đến 5,9 tấn/năm
Nhìn vào biểu đồ giúp ta xác định được các khu vực có mức phát thải cao tập trung tại phường An Hội, Thới Bình, An Cư – Quận Ninh Kiều; khu vực có mức phát thải thấp tập trung tại phường Thới An Đông, Long Tuyền, Long Hòa, Trà Nóc – Quận Bình Thủy
Hình 4.9 Bản đồ phân bố tải lượng PM trong không gian
4.3.6 Phân bố SO 2 theo không gian
Tổng phát thải SO2 ở mức thấp nhất so với các chất ô nhiễm khác Những khu vực ven hầu như không bị ô nhiễm SO2 do hệ thông đường giao thông ít, phát thải dao động trung bình từ 0,2 – 0,4 tấn, khu vực có giá trị cao nhất lên đến 1 tấn Do phát thải SO2 phụ thuộc vào mức độ tiêu thụ nhiên liệu nên nguồn phát thải chính là xe máy
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM TỪ HOẠT ĐỘNG GIAO THÔNG
Từ kết quả tính toán cho thấy xe máy là phương tiện gây ra nguồn phát thải chính cho hoạt động giao thông với tải lượng lớn Vì vậy để giảm thiểu phát thải giao thông, tôi tập trung vào các giải pháp giảm thiểu cho xe máy
- Kiểm tra, giám sát chất lượng xăng dầu nhập khẩu, pha chế và sản xuất trong nước
Vì thành phần cũng như tỷ lệ giữa các chất trong xăng dầu sẽ quyết định tải lượng phát thải của phương tiện giao thông
- Lên kế hoạch thời gian tới tiến hành thu phí phát thải khí thải từ các phương tiện giao thông
- Xây dựng các tuyến đường vành đai để lượng xe tải nặng, xe tải nhẹ không lưu thông vào nội thành, các khu dân cư tránh việc gia tăng ô nhiễm khu vực nội thành
4.4.2 Biện pháp kỹ thuật 4.4.2.1 Giảm số lượng xe gắn máy, tăng số lượng phương tiện công cộng
Nguyên nhân chính làm xe gắn máy phát thải một lượng lớn chất ô nhiễm là do xe máy có số lượng rất lớn với 374.065 xe (chiếm đến 95% trên tổng số phương tiện) và được sản xuất với công nghệ lạc hậu (hệ thống tiêu chuẩn khí thải cũ: chủ yếu Euro 1, Euro 2) Phương tiện cá nhân rất tiện lợi cho con người, nhỏ gọn, có thể chủ động được thời gian di chuyển và phù hợp với hệ thống đường sá trong khu vực Nhưng với số lượng lớn như hiện tại thì gây hiện tượng ùn tắc trong giờ cao điểm, làm phương tiện này không còn tiện lợi nữa
Giảm và hạn chế phương tiện cá nhân là bài toán nan giải với giao thông của Quận cũng như toàn thành phố Để giảm được phương tiện cá nhân thì trước hết phải phát triển được hệ thống vận tải hành khách công cộng hiện đại, nhất là mạng lưới xe buýt hợp lý, tiện lợi, nâng cao chất lượng dịch vụ cho đại đa số người dân Đây cũng là một trong những giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu tải lượng phát thải từ hoạt động giao thông đặc biệt là phát thải từ phương tiện giao thông xe gắn máy
Nên đưa ra những chính sách khuyến khích người tham gia giao thông giảm sử dụng phương tiện cá nhân (xe gắn máy) thay vào đó là sử dụng các phương tiện công cộng như xe buýt Quận là nơi tập trung đông sinh viên vì có nhiều trường đại học vì vậy nên khuyến khích sinh viên ý thức hạn chế sử dụng xe máy thay vào đó là sử dụng xe buýt hoặc xe đạp, xe đạp điện, cũng phải tiến tới việc đơn giản hóa và đồng hạng giá vé xe buýt,… Ngoài ra còn giúp giảm bớt tai nạn giao thông
Tuy nhiên theo nghiên cứu của tác giả Bằng (Bằng Q.Ho., 2010) thì hiện nay nếu chúng ta tăng lượng xe buýt đời cũ (đời xe có tiêu chuẩn phát thải < EURO II) thì ô nhiễm sẽ trầm trọng hơn là sử dụng xe gắn máy Điều này cho thấy chúng ta cần trang bị lại hệ thống xe buýt của chúng ta mới hơn đạt tiêu chuẩn phát thải Euro 4, hay dùng nhiên liệu sạch như khí thiên nhiên, xe buýt điện,… để hạn chế ô nhiễm
4.4.2.2 Nâng cấp, mở rộng các tuyến đường đáp ứng hoạt động giao thông công cộng
Việc tăng phương tiện công cộng gây nên trở ngại cho hệ thống đường giao thông trên các tuyến đường nội thị chính và nội thị phụ (cơ sở hạ tầng đường sá chật hẹp như hiện nay, chỉ 1/3 tuyến đường đủ rộng để bố trí xe buýt lưu thông) và một số tuyến đường cấm xe buýt chạy qua Vì vậy, cách giải quyết ở đây là phải đưa ra giải pháp thật khả thi nhằm giải quyết những vấn đề trên
Tiến hành nâng cấp, mở rộng hay điều chỉnh hệ thống đường giao thông đáp ứng với việc sử dụng phương tiện công cộng để thay thế Có như vậy thì loại phương tiện này mới có thể lưu thông dễ dàng, tiếp cận khu dân cư tạo thuận tiện cho việc đi lại của người dân
Khi tiến hành nâng cấp, mở rộng các tuyến đường cần chú trọng đến việc sắp xếp lại để tạo thêm quỹ đất xây dựng công trình phúc lợi công cộng, công viên cây xanh, cải thiện môi trường sống cho khu vực
4.4.2.3 Nâng cao chất lượng phương tiện Để giảm thiểu tải lượng chất ô nhiễm, quy định phát thải theo tiêu chuẩn là không thể thiếu Các quy định này có chức năng định hướng cho các đơn vị sản xuất/ nhập khẩu/lắp ráp các loại xe phải đạt tiêu chuẩn phát thải trong thời gian tới, sử dụng các kỹ thuật giảm sự bay hơi nhiên liệu, góp phần giảm phát thải ra môi trường nhờ áp dụng các phương tiện có công nghệ sản xuất mới Đồng thời, cũng định hướng nguồn nhiên liệu mới phù hợp với việc sử dụng trong tương lai cho các loại xe này
Từ 1/7/2007, mô tô, xe gắn máy sản xuất mới và nhóm xe nhập khẩu đã được kiểm soát tương đương mức tiêu chuẩn khí thải Euro 2 theo Quyết định 249/2005/QĐ-TTg ngày 10-10-2005 của Thủ tướng Chính phủ và chất lượng nhiên liệu cũng được thắt chặt tương ứng
Gần đây nhất, căn cứ Quyết định số 49/2011/QĐ-TTg về việc Lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải cho ô tô, mô tô quy định:
- Các loại xe ô tô, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu chuẩn khí thải mức 4 từ ngày 01 tháng 01 năm 2017; tiêu chuẩn khí thải mức 5 từ ngày 01 tháng 01 năm 2022
- Các loại xe mô tô hai bánh sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu chuẩn khí thải mức 3 từ ngày 01 tháng 01 năm 2017
Theo như lộ trình trên, tới năm 2022 nước ta mới bắt đầu áp dụng Euro V cho xe ô tô và Euro 3 cho xe máy/mô tô theo kịch bản 5 năm như Châu Âu, trong khi các nước Châu Âu đã áp dụng Euro V năm 2009 và mới đây năm 2014 đã quy định áp dụng Euro VI năm 2015 Vì vậy, nên đẩy nhanh tiến độ bỏ qua tiêu chuẩn khí thải mức Euro 4, quy định khí thải mức 5 đối với xe ô tô vào năm 2018 để rút ngắn giai đoạn, vừa hạn chế được một lượng lớn xe ô tô/tải lại vừa cải thiện chất lượng không khí và sức khỏe cho cộng đồng
Tuy áp dụng theo tiêu chuẩn Châu Âu sẽ giúp môi trường được cải thiện nhưng tốn nhiều chi phí do phải thay đổi hoàn toàn công nghệ, nhiên liệu sử dụng
4.4.2.4 Nâng cao chất lượng nhiên liệu
Lượng phát thải gây ô nhiễm từ các loại xe cơ giới nói chung và xe gắn máy nói riêng không những phụ thuộc vào số lượng xe cũng như lượng nhiên liệu tiêu thụ mà còn phụ thuộc vào chất lượng nhiên liệu, công nghệ giảm khí thải được áp dụng trên xe, chế độ bảo dưỡng, sửa chữa và chế độ vận hành xe trong sử dụng Thực tế cho thấy trung bình một xe gắn máy tiêu thụ nhiên liệu chỉ bằng 1/5 xe ô tô con nhưng lại có thể thải ra lượng khí độc hại gấp nhiều lần nếu như xe gắn máy đó là loại có kết cấu, công nghệ lạc hậu
Kết luận
Mô hình Mobilev là mô hình tính toán phát thải do hoạt động giao thông bộ đã được áp dụng thành công tại Tp Cần Thơ Tại hai quận Ninh Kiều và Bình Thủy, với số lượng xe gắn máy là 374.065 chiếc chiếm gần 95 % tổng số phương tiện lưu thông, xe gắn máy là nguồn thải chính do hoạt động giao thông tại khu vực nghiên cứu Chất ô nhiễm CO có lượng phát thải là 13.051,76 tấn/năm, SO2 nhỏ nhất 46,60 tấn/năm; trong khi đó khí nhà kính phát thải lớn nhất là CO2 với 143.343,28 tấn/năm Phân bố các chất ô nhiễm này theo không gian cho thấy tải lựợng các chất ô nhiễm tỷ lệ thuận với hệ thống giao thông, tải lượng cao và tập trung ở các khu vực có hệ thống giao thông dày đặc như khu dân cư, trung tâm nội thị …
Mô hình Mobilev có thể sử dụng để tính toán phát thải cho nhiều thành phố, quốc gia, khu vực, từ dó đưa ra giải pháp giảm phát thải, cải thiện chất lượng không khí cho từng khu vực Đồng thời, mô hình còn có thể dự đoán xu hướng phát phải khi tính toán cho các kịch bản giao thông trong trong lai, định hướng cho các nhà quản lý hoạch định chính sách để có được những quyết định đúng đắn và phù hợp Đề tài cũng đã đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm do hoạt động giao thông, góp phần bảo về sức khỏe con người và môi trường xung quanh.
Kiến nghị
Số lượng phương tiện giao thông gia tăng là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm không khí tại các đô thị vì vậy cần quan tâm để có các biện pháp/chính sách giảm thiểu nguồn ô nhiễm này Để góp phần định hướng này, nên xây dựng các kịch bản giao thông cho thành phố trong tương lai bằng cách sử dụng mô hình Mobilev tính toán phát thải, sau đó lựa chọn ra kịch bản tối ưu nhất để áp dụng vào thực tế
Ngoài mô hình Mobilev, nên tiếp tục nghiên cứu thêm các mô hình khác để tính toán, từ đó lựa chọn mô hình nào phù hợp nhất Bên cạnh đó, Sở Giao thông vận tải nên lắp đặt các hệ thống camera quan sát trên các tuyến đường chính (huyết mạch) để thu thập lưu lượng xe, thông tin từng loại đường cung cấp số liệu đầu vào cho mô hình, tiết kiệm thời gian cũng như giảm bớt sai số ngay từ bước đầu
Do đó, hướng phát triển tiếp theo của đề tài: Tiến hành nghiên cứu mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm và đánh giá ảnh hưởng của chất ô nhiễm lên sức khỏe, môi trường Đồng thời nghiên cứu tính toán cho các chất ô nhiễm trên địa bàn toàn thành phố Cần Thơ một cách chi tiết.
