Tích hợp kiểm kê phát thải và mô hình hóa lan truyền chất Ô nhiễm phát sinh từ hoạt Động Đốt rơm rạ ngoài Đồng ruộng trên Địa bàn tp hà nội

Tích hợp kiểm kê phát thải và mô hình hóa lan truyền chất Ô nhiễm phát sinh từ hoạt Động Đốt rơm rạ ngoài Đồng ruộng trên Địa bàn tp hà nội

f

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Kim Minh Thúy

TÍCH HỢP KIỂM KÊ PHÁT THẢI VÀ MÔ HÌNH HÓA LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM PHÁT SINH TỪ HOẠT ĐỘNG ĐỐT

RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TRÊN ĐỊA BÀN

THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội - 2023

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Kim Minh Thúy

TÍCH HỢP KIỂM KÊ PHÁT THẢI VÀ MÔ HÌNH HÓA LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM PHÁT SINH TỪ HOẠT ĐỘNG ĐỐT

RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TRÊN ĐỊA BÀN

THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Hoàng Anh Lê

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình tham gia học tập và nghiên cứu theo chương trình đào tạo Thạc sĩ tại Khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể Trước hết tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy, trang bị kiến thức chuyên môn, định hướng và hỗ trợ nghiên cứu khoa học cho học viên trong quá trình đào tạo tại trường

Tôi cũng xin cảm ơn các cán bộ của dự án “Cập nhật số liệu kiểm kê phát

thải do hoạt động đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại các quận/huyện trên địa bàn Thành phố Hà Nội” của Chi cục Bảo vệ Môi trường Hà Nội và Trường Đại học

Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi khảo sát thực tế, thu thập số liệu để hoàn thành luận văn thạc sĩ

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Hoàng Anh Lê đã tận tình hướng dẫn chuyên môn, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã luôn động viên, khuyến khích tôi trong suốt quá trình học tập

Với thời gian nghiên cứu còn hạn chế, luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp chuyên môn từ các thầy cô giáo và các nhà khoa học

Tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG I DANH MỤC HÌNH ẢNH IIDANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT III

1.2.Tổng quan các hình thức sử dụng, xử l rơm rạ sau thu hoạch tại Việt Nam 5

1.2.1 Làm thức ăn chăn nuôi gia súc 5

1.4.Tổng quan về kiểm kê khí thải 9

1.4.1 Giới thiệu chung về kiểm kê khí thải 9

1.4.2 Tổng quan về một số phương pháp kiểm kê khí thải 9

1.4.3 Tổng quan về kiểm kê khí thải phát sinh từ đốt rơm rạ 10

1.5.Tổng quan về một số mô hình lan truyền chất ô nhiễm 10

1.5.1 Mô hình ADMS 11

1.5.2 Mô hình METI-LIS 12

1.5.3 Mô hình CALPUFF 12

1.6.Tổng quan về mô hình AERMOD 13

1.6.1 Giới thiệu về mô hình AERMOD 13

1.6.2 So sánh mô hình AERMOD và mô hình ISCST3 14

1.6.3 Một số yêu cầu đầu vào của mô hình AERMOD 15

1.6.4 Một số ứng dụng của mô hình AERMOD trong tính toán lan truyền chất ô nhiễm 17

1.6.5.Nguồn diện trong mô hình AERMOD 18

1.6.6 Một số lựa chọn kết quả đầu ra của mô hình AERMOD 19

1.7.Một số yếu tố ảnh hưởng lan truyền chất ô nhiễm trong khí khí 19

1.7.1 Đặc điểm nguồn thải 19

1.7.2 Các yếu tố môi trường 20

1.8.Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội thành phố Hà Nội 20

1.8.5 Điều kiện tự nhiên 20

1.8.6 Tình hình kinh tế - xã hội 24

CHƯƠNG 2 26

ĐỐI TƯ NG, PHẠM VI V PHƯƠNG PH P NGHI N CỨU 26

2.1.Đối tượng nghiên cứu 26

2.2.Phạm vi nghiên cứu 26

2.3.Phương pháp nghiên cứu 26

2.3.1 Phương pháp tổng hợp lý thuyết, thu thập số liệu thứ cấp 26

2.3.2 Phương pháp kiểm kê kh thải 27

2.3.3 Phương pháp mô hình hóa AERMOD 28

CHƯƠNG 3 33

KẾT QUẢ NGHI N CỨU V THẢO LUẬN 33

3.1 Hiện trạng canh tác lúa và xử l rơm rạ sau thu hoạch tại Hà Nội 33

3.1.1 Hoạt động canh tác lúa trên địa bàn thành phố Hà Nội 33

3.1.2 Phương thức xử lý nguồn rơm rạ sau thu hoạch trên địa bàn thành phố Hà Nội 35 3.2 t qu i m ê h th i ph t sinh t hoạt động đốt rơm rạ ngo i đồng ruộng 36

3.2.Đánh giá lan truyền ô nhiễm bụi phát sinh từ hoạt động đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng 38

3.2.1 nh gi n tru n nhi m ụi ph t sinh t hoạt động đốt rơm rạ vụ

ng Xuân 39

3.2.2 nh gi n tru n nhi m ụi ph t sinh t hoạt động đốt rơm rạ vụ Hè Thu 393.3 Đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động của ô nhiễm không kh do hoạt động đốt rơm rạ 45

KẾT LUẬN V KIẾN NGH 48

Kết luận 48

T I LI U THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 55

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Một số ví dụ về các nguồn phát sinh khí thải và dạng nguồn thải tương

Bảng 2 Các thông số sử dụng trong tính toán lượng khí thải phát sinh do đốt

Bảng 3 Kết quả kiểm kê khí thải từ hoạt động đốt rơm rạ tại Hà Nội 37

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 Một số lựa chọn hình dạng nguồn thải dạng diện trong mô hình

Hình 3 Bản đồ vùng tính toán của mô hình AERMOD 30

Hình 4 Biểu đồ diện tích gieo trồng và sản lượng lúa cả năm tại Hà Nội 34

Hình 5 Thời gian canh tác của hai vụ lúa tại thành phố Hà Nội 34

Hình 6 Biểu đồ so sánh sản lượng và lượng PM phát sinh trong vùng tính toán

Hình 7 Biểu đồ so sánh giá trị nồng độ PM10 và PM2.5 cao nhất theo vụ với giá trị quy định trong QCVN 05:2013/BTNMT (trung bình 24h) 40

Hình 8 Kết quả lan truyền PM 10 từ hoạt động đốt rơm rạ sau thu hoạch tương

Hình 12 Khảo sát hiện trạng đốt rơm rạ sau thu hoạch vụ Đông Xuân tại 55

Hình 13 Khảo sát hiện trạng đốt rơm rạ vụ Hè Thu tại huyện Mỹ Đức, Hà Nội 56

PM

Particulate Matter (Bụi mịn)

PM2.5

PM10

MỞ ĐẦU

Sản xuất nông nghiệp là một trong những nguồn phát thải lớn gây ảnh hưởng đến chất lượng môi trường sống và sức khỏe cộng đồng [20], đặc biệt là tại các quốc gia có nên nông nghiệp lâu đời, phát triển như Việt Nam Một số hoạt động trong sản xuất nông nghiệp phát sinh nhiều khí thải độc hại như chăn nuôi, sử dụng phân bón hóa học, sử dụng nhiên liệu đốt dùng cho máy móc phục vụ sản xuất…[23], [45] Khác với các hoạt động trên, đốt rơm rạ hay phụ phẩm nông nghiệp ngoài đồng ruộng sau thu hoạch thường chỉ phát sinh tương ứng theo các mùa vụ canh tác Các loại khí thải phát sinh chủ yếu bao gồm CO, NOx, SOx, PM,

CH4 và chủ yếu phát sinh từ các vùng ngoại thành có canh tác lúa [27] Tuy nhiên, đây là nguồn đốt khó kiểm soát, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng không khí cục

bộ, đồng thời tác động đến các yếu tố môi trường khác và sức khỏe cộng đồng, kể

cả ở các vùng lân cận do yếu tố lan truyền trong không khí

Vấn đề này đã được nghiên cứu bởi nhiều công trình nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước Tuy nhiên, đặc th sản xuất lúa có t nh m a vụ, diện tích gieo trồng và tỉ lệ đốt có sự thay đổi qua các năm Ngoài ra, các nghiên cứu mới về hệ số phát thải riêng cho khí thải phát sinh từ hoạt động đốt rơm rạ tại Việt Nam đã được công bố Do đó, việc kiểm kê phát thải cần được thực hiện thường xuyên, có t nh cập nhật

Năm 2020, UBND thành phố Hà Nội đã ban hành Chỉ thị 15 CT-UBND về việc thực hiện giảm dần và tiến tới không đốt rơm rạ và các phụ phẩm nông nghiệp không đúng quy định trên địa bàn thành phố [11] Điều đó cho thấy sự quan tâm của các cấp chính quyền, các nhà quản lý, các nhà khoa học và cộng đồng tới vấn đề này Tuy nhiên trong thực tế, vùng không canh tác lúa, không có lúa gặt và không

có hoạt động đốt rơm rạ vẫn phải chịu ảnh hưởng tiêu cực từ nguồn ô nhiễm từ các khu vực có hoạt động đốt rơm rạ sau mỗi vụ mùa, do các chất ô nhiễm lan truyền trong môi trường không kh dưới tác động của địa hình bề mặt, bởi điều kiện khí tượng như gió, nhiệt, độ ẩm… Điều này đã gây nên nhiều khó khăn cả trong công

khoa học hỗ trợ cho các nhà quản lý trong quá trình ra quyết định, cần thiết phải

t nh toán được vùng chịu ô nhiễm và mức độ ảnh hưởng tới chất lượng không khí của hoạt động đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng Năm 2021, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã có Công văn hướng dẫn kỹ thuật xây dựng Kế hoạch quản lý chất lượng môi trường không khí cấp tỉnh, trong đó chỉ ra việc sử dụng công cụ mô hình hóa AERMOD trong việc ước tính mức độ ảnh hưởng của hoạt động đốt rơm rạ hay phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch [1]

Trong nội dung bản luận văn tốt nghiệp này, mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong không khí AERMOD, với khả năng tính toán lan truyền các chất ô nhiễm có t nh đến yếu tố địa hình, khí hậu, phù hợp với thực tế hơn các mô hình lan truyền trước đây Kết quả mô hình hóa là các bản đồ lan truyền khí thải, là một trong những công cụ quan trọng nhằm đưa ra các bằng chứng khoa học và cảnh báo, nâng cao nhận thức cho cộng đồng; từ đó góp phần hiện thực hóa mục tiêu của chính quyền

Với các mục tiêu cấp thiết như trên, học viên thực hiện đề tài ch h p

i m ê ph t th i và mô h nh h n tru n ch t ô nhi m ph t sinh t ho t ng

t r m r ngoài ng ru ng trên àn thành ph Hà N i nhằm mục đ ch

đánh giá mức độ và phạm vi ảnh hưởng của việc lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng Các kết quả nghiên cứu thu được s đưa ra mức phát thải ước t nh, đồng thời đưa ra các bản đồ lan truyền trực quan, các đánh giá và đề xuất giải pháp Ý nghĩa khoa học và nghĩa thực tiễn của nghiên cứu s góp phần phục vụ quá trình ra quyết định và là nguồn tài liệu tham khảo cho các cảnh báo tới cộng đồng

Chương 1

T NG QUAN 1.1 Tổng quan về đặc điểm của rơm rạ

1.1.1 Tính ch t vật lý củ r m r

Rơm rạ là phần gốc và thân cây của các loại cây lương thực sau khi thu hoạch Rơm rạ từ cây lúa bao gồm vỏ trấu, phiến lá, thân lúa, mắt và rễ rơm Tổng lượng sinh khối rơm rạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống lúa, chất lượng đất và chế độ dinh dưỡng, thời tiết Sau khi thu hoạch, rơm rạ thường được chất thành đống hoặc rải trên cánh đồng t y theo phương pháp thu hoạch như sử dụng máy tuốt cố định tại chỗ hay máy gặt lúa liên hoàn Năng suất tổng sinh khối rơm rạ dao động từ 7,5-8 tấn ha, trong đó 2,7-8 tấn ha (tương ứng 50-100%) rơm rạ bị thải bỏ [22]

Các t nh chất vật l bao gồm mật độ khối, nhiệt dung và độ dẫn nhiệt Mật độ

có liên quan nhất đến việc xử l và bảo quản rơm rạ T nh chất nhiệt và nhiệt trị liên quan khi sinh khối được chuyển đổi thành năng lượng

Rơm rạ được thu gom trực tiếp từ ruộng có thể có khối lượng riêng từ 13-18 kg/m3rơm khô Rơm nghiền nhỏ từ 2-10 nm có thể có mật độ từ 50-120 kg/m3 rơm khô t y thuộc thiết bị cắt Khối lượng rơm rạ có thể giảm qua quá trình chế biến, tuy nhiên, quá trình này cần sử dụng năng lượng Các phương pháp giảm k ch thước khác

nhau có thể làm tăng mật độ rơm rạ Đối với rơm đóng nén, t y thuộc vào thiết bị đóng

kiện được sử dụng, k ch thước rơm đóng nén và tỷ lệ nén mà mật độ khối s thay đổi khác nhau V dụ, một cuộn rơm tròn có chiều dài 70 cm và đường k nh 50 cm có mật

độ khối từ 60 đến 90 kg/m3 rơm khô Với rơm rạ ở dạng viên nén, có mật độ rơm rạ đường k nh 90 mm và độ dày từ 7-15 mm là 350–450 kg/m3

[30] So với trấu có khối lượng riêng từ 86 đến 114 kg m3 thì rơm rạ chưa qua chế biến có mật độ thấp Điều này

có nghĩa rằng thể t ch mỗi cân chất khô cao hơn, hay chi ph vận chuyển và xếp dỡ cao hơn, cũng như phức tạp hơn trong chế biến, vận chuyển, bảo quản và đốt

Độ ẩm của rơm rạ là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi xác định cách

rạ, điều này rất quan trọng khi sử dụng rơm rạ như một loại năng lượng sinh học Ngoài ra, nếu giảm khối lượng rơm rạ, độ ẩm trước khi nén phải từ 12 đến 17% Độ

ẩm có thể dao động rất lớn do phương pháp và thời gian lưu trữ rơm rạ

Về tính chất nhiệt:

Nhiệt trị là thông số thể hiện giá trị năng lượng của rơm rạ khi sử dụng làm năng lượng sinh học Hiệu quả năng lượng của rơm rạ có thể được t nh toán bằng cách chia sản lượng năng lượng cho nhiệt trị, giá trị này có thể được biểu thị bằng nhiệt trị cao (HHV), trong đó bao gồm ẩn nhiệt của nước, hoặc nhiệt trị thấp (LHV) Rơm rạ có HHV nằm trong khoảng từ 14,08-15,09 MJ/kg, bằng 1 3 nhiệt trị của dầu hỏa (46,2 MJ kg) [37]

Quá trình đốt cháy rơm rạ, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), nước, nito, lưu huỳnh là các chất bay hơi đầu tiên Rơm rạ từ lúa được đặc trưng bởi tỉ lệ các chất dễ bay hơi cao (60,55–69,70%) so với các phụ phẩm nông nghiệp khác như

bã mía, thân ngô…[32] Trong các ứng dụng năng lượng sinh học, cụ thể là trong đốt cháy, rơm rạ có ưu điểm là đánh lửa và đốt cháy dễ dàng hơn; nhưng nó cũng dẫn đến quá trình đốt cháy nhanh chóng, khó kiểm soát hơn Trong rơm rạ, hàm lượng carbon t hơn so với nhiên liệu hóa thạch Ngược lại, hàm lượng oxy và hydro cao hơn

1.1.2 hành phần h học

Rơm rạ thuộc nhóm sinh khối lignocelluloza, có cấu tạo từ ba thành phần chính là: lignin (12%), cellulose (38%) và hemi-cellulose (25%) Cellulose và hemi-cellulose là nguồn chất xơ hữu cơ, lignin là thành tế bào thực vật Hàm lượng các hợp chất này phụ thuộc giống lúa, giai đoạn sinh trưởng và điều kiện phát triển Các thành phần hóa học này giúp xác định giá trị dinh dưỡng của rơm rạ, cần thiết khi sử dụng rơm rạ làm thức ăn chăn nuôi hoặc làm nguyên liệu cải tạo đất So với gỗ mềm, rơm

rạ có hàm lượng xenlulo và lignin thấp hơn; trong khi hàm lượng hemicellulose cao hơn

Do được cấu tạo từ các nguồn xơ hữu cơ, rơm rạ rất giàu chất hữu cơ (80%) và Carbon hữu cơ có khả năng oxi hóa (34%) [32], tỷ lệ C N cao (xấp xỉ 50%), là điều kiện

khả thi để các vi sinh vật có thể tồn tại trong điều kiện ủ phân Những t nh chất này giúp cho rơm rạ có cấu trúc ph hợp để trộn với b n thải, khiến các vật liệu này có độ pH, tỷ

lệ C N và độ ẩm ph hợp cho sự phát triển của vi sinh vật có liên quan đến quá trình ủ phân

1.2 Tổng quan các hình thức sử dụng, ử l rơm rạ sau thu hoạch tại Việt Nam

Sau khi cây trồng được thu hoạch, phần rơm rạ còn lại trên cánh đồng có thể được xử l bằng các hình thức khác nhau như làm thức ăn chăn nuôi và ủ ấm chuồng trại cho gia súc, làm nguyên liệu trồng nấm, làm phân hữu cơ hay đốt trực tiếp ngoài đồng ruộng

1.2.1 Làm thức ăn chăn nuôi gi súc

Rơm rạ có thể được thu gom để giữ ấm chuồng và làm thức ăn cho gia súc như trâu, bò Tuy nhiên, rơm rạ thô được xem là loại thức ăn chăn nuôi không hiệu quả do có giá trị dinh dưỡng không cao và yêu cầu nhiều năng lượng cần thiết để tiêu hóa chúng [46] Do đó, một số biện pháp kỹ thuật cần được thực hiện để làm tăng khả năng tiêu hóa được của rơm rạ và bổ sung nguồn dinh dưỡng có trong rơm

Có nhiều phương pháp để chế biến rơm thành thức ăn chăn nuôi gia súc bao gồm: phương pháp ủ rơm tươi, ủ rơm cho vào túi nilong và phương pháp kiềm hóa

1.2.2 Làm nguyên liệu tr ng n m

Trồng nấm được xem là một trong những phương pháp sinh học giúp tận dụng nguồn rơm rạ hiệu quả nhất vì phần rơm rạ có thể tận dụng sử dụng lại nhiều lần và đem lại giá trị kinh tế cao cho người nuôi trồng Nấm là một loại thực phẩm giàu đạm thực vật, nhu cầu và sản lượng trồng nấm liên tục tăng trong những năm gần đây Mô hình trồng nấm trong nhà bằng rơm, rạ đã được áp dụng phổ biến trên thế giới và tại Việt Nam

Việc sử dụng rơm, rạ để trồng nấm có kỹ thuật đơn giản, giá thành rẻ, giúp tăng thu nhập cho người nông dân, đồng thời giúp giải quyết nguồn phụ phẩm nông nghiệp

dư thừa Trồng nấm là một giải pháp thay thế hữu hiệu để giảm nhẹ các vấn đề ô nhiễm

môi trường liên quan đến việc đốt rơm rạ, xem rơm rạ như một nguồn nguyên liệu có giá trị và có thể phát triển thành các cơ sở kinh doanh để sản xuất nấm ở quy mô lớn

1.2.3 Làm phân hữu c

Phân bón ủ từ rơm rạ rất có lợi vì chúng thường chứa các vi chất dinh dưỡng, enzyme và vi sinh vật không được tìm thấy trong các loại phân bón vô cơ thông thường Quy trình làm phân bón hữu cơ từ rơm rạ về cơ bản bao gồm các bước: Thu gom rơm rạ, thêm vào các loại chế phẩm sinh học (enzyme), phân tổng hợp NPK (bổ sung chất dinh dưỡng), nước (tạo độ ẩm tối ưu); đồng nhất hóa hỗn hợp trên và

ủ, thời gian ủ tùy thuộc vào các loại chất thêm vào và công nghệ ủ được áp dụng Sau khi được ủ xong, thành phẩm là phân hữu cơ được hình thành, chúng có thể được sử dụng để bón cho cây trồng hoặc để tăng dinh dưỡng cho đất Loại phân hữu

cơ này s giúp cải thiện chất dinh dưỡng và thành phần hữu cơ trong đất [22]

1.2.4 Đ t t i ng ru ng

Sau mỗi vụ canh tác, rơm rạ thường được phơi khô và tận dụng để đun nấu Trong thời gian gần đây do lượng rơm rạ lớn cùng với sự phát triển chung của xã hội, có nhiều loại nhiên liệu khác thay thế trong việc đun nấu, nhu cầu sử dụng rơm

rạ giảm dần Do đó tình trạng đốt rơm rạ ngay tại đồng ruộng trở nên phổ biến ở các vùng canh tác lúa [3], [27]

Đốt rơm rạ sau thu hoạch đã trở thành thói quen phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới [26], đây được coi như là một biện pháp giúp loại bỏ nấm và trứng sâu bệnh hại, giúp giảm xói mòn và đảm bảo chất lượng đất cho mùa vụ sau Hiện nay, toàn thế giới có khoảng 60% quy trình thu hoạch lúa là thủ công, dẫn đến tỉ lệ đốt sinh khối hở vẫn cao ở các vùng đất canh tác (>1 ha/lần đốt) [34]

Mặc dù có nhiều tác động tiêu cực tới môi trường và sức khỏe, vẫn còn tình trạng đốt rơm rạ trực tiếp tại đồng ruộng, do sự dư thừa rơm rạ và để giảm chi phí vận chuyển hay xử lý chúng Đốt rơm rạ gây ra sự mất mát Nito, Photpho, Kali và Sunfua trong đất canh tác [19] Lượng dinh dưỡng mất đi tuỳ thuộc vào cách thức đốt rơm rạ

Ở những vùng có phương pháp thu hoạch cơ giới hoá, hầu như tất cả rơm rạ được để lại trên đồng và đốt tại chỗ, vì thế mà lượng Sunfua, Photpho và Kali mất đi tương đối nhỏ Một số nơi khác rơm rạ được để thành đống ở chỗ tuốt lúa và được đốt sau khi thu

hoạch, vì thế tro không được rải đều trên đồng, nên gây ra sự mất mát khoáng chất rất lớn Các nguyên tố Kali, Silic, Canxi, Magie dễ bị rửa trôi từ đống tro Tuy việc đốt rơm rạ gây ra ô nhiễm không khí và mất mát dinh dưỡng, nhưng lại là biện pháp giảm giá thành xử lý phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch và giảm thiểu sâu bệnh hại cho mùa vụ tiếp theo

Theo thống kê tại Hà Nội năm 2020, các quận, huyện như Hoài Đức, Thường

T n, Đông Anh, Mê Linh, Gia Lâm là những địa phương có tỷ lệ phát hiện đốt rơm rạ ở mức cao, từ khoảng 75 - 92% Các huyện Thanh Trì, Quốc Oai, Hà Đông, Thanh Oai, Chương Mỹ, Thạch Thất và Phúc Thọ, tỷ lệ đốt nằm trong khoảng từ 50 – 70% [27]

1.3 Một số tác động của hoạt động đốt rơm rạ sau thu hoạch

1.3.1 c ng ến môi trường

Đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng sau thu hoạch là nguồn đốt hở khó kiểm soát Nguồn thải này cộng gộp với các nguồn thải khác góp phần làm giảm chất lượng không kh và gây ra các vấn đề môi trường khác Đây là quá trình đốt không kiểm soát và đốt không cháy hoàn toàn nên dễ phát sinh nhiều chất ô nhiễm không khí như bụi hay vật chất dạng hạt PM2.5, PM10, black-cacbon, Dioxit cacbon (CO2), Cacbon monoxit (CO), metan (CH4), các oxit Nito (NOx, N2O), oxit sulphur (SO2

và SOx), Non-Methan Hydrocacbon (NMHC), Polycyclic Aromatic Hydrocacbons (PAHs) Trong đó, CO2 chiếm tỷ lệ lớn nhất [18], [34] Ngoài ra, CO2, CH4, N2O, NMHC là những khí gây hiệu ứng nhà kính s tích tụ trong khí quyển và phá huỷ tầng ôzôn làm trái đất nóng lên và gây biến đổi khí hậu Các khí SO2, NOx có thể s tích tụ trong khí quyển gây ra hiện tượng mưa axit gây hại cho cây trồng và con người

Từ đó có thể gây ra các vấn đề môi trường khác ở cấp độ địa phương như: bụi trong không kh làm suy giảm lượng bức xạ mặt trời xuống thảm thực vật, làm suy giảm khả năng quang hợp của thực vật quanh khu vực đốt rơm rạ; bụi lắng lên mặt lá cũng làm giảm khả năng quang hợp, trao đổi kh và thoát hơi nước của lá, làm giảm khả năng sinh trưởng phát triển của thực vật

Việc đốt rơm ngoài đồng ruộng còn có tác hại lớn là tiêu diệt nhiều vi sinh vật đất có ích, góp phần làm mất cân bằng sinh thái ruộng lúa – một trong những nguyên nhân gây bộc phát sâu bệnh trên đồng ruộng, buộc nông dân phải sử dụng thuốc bảo vệ thực vật để phòng trừ, khiến cho việc sản xuất lúa trở nên khó khăn, chi phí cao, hiệu quả thấp Do đó, đốt rơm rạ có thể gián tiếp gây ra các vấn đề môi trường toàn cầu như sự ấm lên của kh quyển, lắng đọng axit…

1.3.2 c ng ến sức khỏe c ng ng

Quá trình đốt rơm rạ sản sinh ra nhiều chất gây ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân địa phương và cả những người dân sống ở những khu vực không có xảy ra đốt rơm rạ

Hoạt động đốt rơm rạ đã có xu hướng giảm trong những năm gần đây, tuy nhiên đây vẫn là một trong những nguồn đóng góp PM lớn tại Hà Nội [9] Bụi PM10

và PM2.5 là tổng các hạt bụi lơ lửng có đường k nh kh động học nhỏ hơn hoặc bằng tương ứng 10 m và 2,5 µm Năm 2015, PM2.5 trong môi trường không khí xung quanh được công bố là yếu tố có nguy cơ gây tử vong đứng thứ năm [16] Bởi vậy đốt rơm rạ cũng được cho là nguyên nhân gây ra rất nhiều bệnh liên quan đến hô hấp như hắt hơi, người thường xuyên phải tiếp xúc với bụi mịn lâu dài thì s làm gia tăng tỷ lệ giảm chức năng phổi, viêm phế quản mãn tính; kích ứng mắt, họng, phổi; khò khè, khó thở ở những người mắc bệnh hen suyễn, bệnh phổi; gây tắc ngh n mãn tính; các vấn đề về tim mạch (bao gồm những cơn đau tim ở những người đã bị bệnh tim trước đó); tăng tỷ lệ tử vong do ung thư phổi và bệnh tim ở người bệnh; kích ứng phổi, tiếp xúc với da có thể gây ra các nốt đỏ, phồng hoặc bong da…

1.3.3 M t s tác h i khác

Việc đốt rơm rạ không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, sức khoẻ

mà còn gây nguy hiểm cho người tham gia giao thông Khói sinh ra từ quá trình đốt ngoài trời còn gây khói mù và ảnh hưởng đến tầm nhìn Vào những ngày đốt rơm sau thu hoạch, khói bụi do người dân đốt rơm rạ lan truyền đến đường nội thôn, và khu vực đường quốc lộ làm cho tầm nhìn của người điều khiển phương tiện giao

thông bị giới hạn Hiện tượng này diễn ra phổ biến tại các quận/huyện ngoại thành

và xuất hiện chủ yếu vào khoảng cuối ngày và đầu giờ sáng

Ngoài ra, việc đốt rơm rạ còn gây ra một số tác hại khác như: Lửa từ các đống rơm có thể gây cháy nhà, chập điện

1.4 Tổng quan về kiểm kê khí thải

1.4.1 Giới thiệu chung v ki m kê khí th i

Kiểm kê khí thải (KKKT) là việc tính toán tạo cơ sở dữ liệu cung cấp thông tin lịch sử về nguồn thải, lượng phát thải phát sinh vào khí quyển trong một năm hoặc một khoảng thời gian [36] Đây là phương pháp ước tính phát thải từ nhiều nguồn ô nhiễm khác nhau trong một khu vực địa lý Các dữ liệu kiểm kê theo thời gian cần được thực hiện định kì để cập nhật, làm cơ sở để:

 Phân t ch xu hướng chất lượng không khí ở quy mô vùng (quốc gia, châu lục) hay quy mô địa phương;

 Đánh giá tác động của chính sách Các nhà quản lý sử dụng dữ liệu về KKKT như là một công cụ quản l môi trường, nhằm xác định các nguồn gây ô nhiễm ch nh Đồng thời có thể sử dụng để nâng cao nhận thức của cộng đồng về các nguồn gây ô nhiễm;

 Là dữ liệu đầu vào quan trọng cho các mô hình tính toán nhằm ước tính nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí xung quanh

Chương trình kiểm kê thường xem xét đến các chất ô nhiễm liên quan đến các vấn đề chất lượng không khí trong khu vực Ví dụ, KKKT để hỗ trợ việc quản

lý ôzôn ở tầng mặt nên bao gồm các nguồn phát sinh ôx t nitơ (NOx) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs)

1.4.2 Tổng quan v m t s phư ng ph p i m kê khí th i

Các phương pháp thường được sử dụng để xác định phát thải bao gồm: quan trắc liên tục phát thải từ một nguồn; quan trắc ngắn hạn được ngoại suy cho một khoảng thời gian dài hơn; và sử dụng các hệ số phát thải Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào sự sẵn có của dữ liệu, thời gian, nhân công và kinh phí [41]

KKKT được xây dựng dựa trên việc tổng hợp dữ liệu từ các công trình nghiên cứu khoa học, với cách tiếp cận từ dưới lên [41] Phương pháp kiểm kê thường được sử dụng là tính toán bằng cách nhân số liệu về mức độ hoạt động (mức

độ mà một hoạt động của con người diễn ra) với hệ số phát thải Hệ số phát thải là một giá trị đại diện cho lượng chất ô nhiễm phát sinh bởi mức hoạt động liên quan đến việc phát thải chất ô nhiễm đó Ví dụ như hệ số phát thải là kilogam hạt vật chất thải ra trên mỗi megagram than được đốt cháy

Công thức ước tính phát thải được thể hiện dưới đây:

Phát thải = Số liệu hoạt động × Hệ số phát thải

1.4.3 Tổng quan v ki m kê khí th i phát sinh t t r m r

KKKT phát sinh từ hoạt động đốt rơm rạ thường xét đến các thông số như

PM, Black cacbon, các khí thải như CO, CO2, NOx, CH4, SO2 và NH3 [7], [10]

KKKT phát sinh từ hoạt động đốt rơm rạ sau thu hoạch được ước tính theo cách tiếp cận từ dưới lên; dựa trên dữ liệu về canh tác lúa, các dữ liệu liên quan đến hoạt động đốt ngoài đồng ruộng ở các quốc gia, hay khu vực cụ thể Do đó, việc xây dựng dữ liệu phải được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm xét đến các tài liệu khoa học, dữ liệu thống kê của FAO, dữ liệu tổng hợp từ chính phủ và các tổ chức phi chính phủ ở từng quốc gia địa phương

Đối với hoạt động đốt sinh khối, hệ số phát thải thường được t nh bằng lượng (gam) chất ô nhiễm thải ra trên một đơn vị (kilogram) chất khô bị đốt cháy T y theo mức độ sẵn có về hệ số phát thải riêng biệt đối với từng khu vực cụ thể, các hệ

số phát thải khác nhau s được lựa chọn để thực hiện kiểm kê

1.5 Tổng quan về một số mô hình lan truyền chất ô nhiễm

Trong quá trình sản xuất, phát triển của xã hội có thể có một hoặc nhiều hoạt động gây tác động đến chất lượng môi trường không khí Tần suất, cường độ tác động ở mức độ khác nhau tùy thuộc quy mô, giai đoạn tiến hành xây dựng dự án hoặc các hoạt động phát triển, từ việc giải phóng mặt bằng, xây dựng và vận hành loại hình dự án đó Để đánh giá, dự báo mức độ ô nhiễm và sự lan truyền của các chất ô nhiễm trong môi trường không khí, công cụ mô hình khuyếch tán chất ô

nhiễm không kh thường được cân nhắc sử dụng Việc áp dụng mô hình khuyếch tán để mô phỏng, đánh giá diễn biến chất lượng không khí cần xem xét sự phù hợp của kiểu mô hình với phạm vi áp dụng (vùng, quốc gia, địa phương), mức độ sẵn có của các loại số liệu đầu vào d ng cho mô hình, t nh năng thương mại của từng mô hình (miễn phí, phải trả phí), sai số và độ chính xác của mô hình Danh mục và hướng dẫn sử dụng một số mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường không

khí khác có thể tham khảo từ Cục Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US EPA)

(https://www.epa.gov/scram/air-quality-dispersion-modeling-alternative-models)

hoặc từ Cơ quan môi trường châu Âu

(https://www.eea.europa.eu/publications/TEC11a/page011.html)

1.5.1 Mô hình ADMS

Mô hình khuyếch tán khí quyển ADMS (Atmospheric Dispersion Modelling

System) là hệ thống tích hợp nhiều mô hình ADMS đơn cho từng đối tượng khác

nhau ADMS được xây dựng và phát triển bởi Công ty Tư vấn nghiên cứu môi

trường Cambridge (Cambridge Environmental Research Consultants - CERC, Anh

Quốc) [14] ADMS mô phỏng sự khuếch tán của chất thải dựa trên mô hình Gauss,

mang lại cân bằng giữa độ chi tiết, chích xác và thời gian t nh toán, độ đòi hỏi của thông tin đầu vào phù hợp [21] Ngoài ra, thay vì dựa vào phương phát phân cấp

Pasquill (Pasquill stability category), ADMS sử dụng chiều dài Monin-Obukhov để

mô tả lớp ranh giới khí quyển (atmospheric boundary layer) một cách chi tiết và ưu

việt hơn so với các mô hình cổ điển đã có trước đây Tương tự, vì được tích hợp với nhiều t nh năng khác v dụ như t nh lắng đọng vật lý, phản ứng hóa học, mô phỏng hình ống, hay tính toán dựa trên hệ số thải thay đổi theo thời gian, ADMS được cho

là một trong những mô hình Gauss tiên tiến nhất thế giới hiện nay [25] Được xây dựng như một công cụ mô hình hóa dành cho tất cả các cấp quản lý (từ cơ sở đến trung ương), ADMS có t nh th ch ứng cao Không chỉ có khả năng t nh nồng độ khí thải phát ra từ tất cả các loại nguồn bao gồm điểm (point), diện (area), khối (volume), lưới (grid), hoặc đường (road/ line); ADMS còn có thể cho ra kết quả với

phút tới 1 năm, hay t ch hợp hàng nghìn nguồn thải trong cùng một lần chạy mô hình ADMS có thể giúp biểu diễn các vấn đề về ô nhiễm không khí một cách trực quan, đem lại thông tin quan trọng về mối quan hệ giữa nguồn thải, phương thức quản lý và ảnh hưởng tới môi trường Điểm hạn chế của mô hình ADMS đó là giá trị bản quyền, giá trị thương mại hóa khá cao, gây khó khăn cho người sử dụng

1.5.2 Mô hình METI-LIS

Mô hình METI-LIS dựa trên thuật toán Gauss, giả định các điều kiện các trạng thái diều kiện kh tượng là ổn định Mô hình này có lợi thế mạnh nhất trong việc mô phỏng nguồn ô nhiễm dạng điểm [31] Mô hình METI-LIS đã áp dụng dựa trên nền tảng của mô hình ISC của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA), nhưng các thông số trong độ rộng phân tán được cải tiến cho đơn giản, dễ ứng dụng hơn Một điểm đặc trưng khác của METI-LIS khác với ISC/AERMOD là thời gian đánh giá ảnh hưởng đến độ rộng phân tán đặc biệt là theo hướng gió quẩn trong luồng khói có thể được điều chỉnh để mô phỏng quan sát phân tán trong thời gian ngắn Do vậy mô hình này phù hợp cho những nhiệm vụ đánh giá lan truyền ô nhiễm không khí không quá phức tạp, không đòi hỏi khắt khe ở các dự án đã được sàng lọc, nhận định là không quá phức tạp về vấn đề ô nhiễm không khí, hoặc ở những khu vực không quá nhạy cảm đối với vấn đề môi trường Và một điểm quan trọng là mô hình này có phiên bản miễn ph để người dùng dễ dàng tiếp cận và sử dụng

1.5.3 Mô hình CALPUFF

CALPUFF là một hệ thống tích hợp các mô hình kh tượng và chất lượng không khí không ở trạng thái ổn định tiên tiến được phát triển bởi các nhà khoa học tại Exponent, Inc Mô hình này đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) liệt kê là một mô hình thay thế để đánh giá quá trình vận chuyển tầm xa của các chất ô nhiễm và tác động của chúng đối với các khu vực cần đánh giá [39]

CALPUFF là một mô hình phân tán ở trạng thái ổn định gồm nhiều lớp, mô phỏng tác động của các điều kiện kh tượng thay đổi theo thời gian và không gian đối với việc vận chuyển, chuyển đổi và loại bỏ ô nhiễm CALPUFF có thể áp dụng

trên quy mô hàng chục đến hàng trăm kilomet Một số t nh năng nổi bật của mô hình CALPUFF [35], [46]:

- Có khả năng t nh được quá trình lắng đọng khô, lắng đọng ướt, biến đổi hóa học trong quá trình di chuyển của vật chất trong môi trường

- Có khả năng áp dụng đa nguồn, đa loại (nguồn đường, nguồn điểm, nguồn diện)

- Thích hợp cho việc tính các nguồn thải có kiểu phát thải dạng đường, không liên tục

- Khả năng linh hoạt cho việc áp dụng hệ số khuếch tán rối có sẵn hoặc tự ước tính và phân loại ở các v ng địa l khác nhau (đô thị, nông thôn)

- Áp dụng tốt trong điều kiện kh tượng và phát thải không ổn định

- Tích hợp thuật toán cho các hiệu ứng quy mô lưới phụ (chẳng hạn như cản trở địa hình)

1.6 Tổng quan về mô hình AERMOD

1.6.1 iới thiệu v mô hình AERMOD

Mô hình ISC (Industrial Source Complex) với phiên bản cuối cùng ISC3,

được sử dụng trong giai đoạn từ tháng 4 1989 đến tháng 3/1992 [44] Sau giai đoạn

đó mô hình ISC được tích hợp (và thay thế) bởi mô hình AERMOD (The AMS/EPA

Regulatory Model) AERMOD được bắt đầu phát triển từ năm 1991 bởi m0t cơ

quan của US EPA là Hiệp hội Kh tượng thủy văn Hoa Kỳ/Ủy ban Cải tiến Mô hình

Quy định Cơ quan Bảo vệ Môi trường (American Meteorological

Society/Environmental Protection Agency Regulatory Model Improvement Committee - AERMIC) [15] Mô hình AERMOD đã được công bố là mô hình t nh

toán sự lan truyền không kh dựa trên cấu trúc nhiễu động của các lớp khí quyển và

có khả năng t nh toán, xử l cả các nguồn thấp bề mặt và nguồn trên cao, với cả địa hình đơn giản và phức tạp Từ ngày 09 12 2006, mô hình AERMOD được công bố đầy đủ thay thế cho mô hình ISC3 uất hiện c ng mô hình là AERMAP, một bộ tiền xử l dữ liệu địa hình và AERMET, một bộ tiền xử l dữ liệu kh tượng

Mô hình AERMOD bao gồm nhiều tùy chọn để thực hiện mô hình hóa các tác động đến chất lượng không khí của các nguồn thải Do đó có thể áp dụng mô hình này cho nhiều trường hợp khác nhau Đồng thời, mô hình cho ra kết quả mô phỏng sự khuếch tán chất ô nhiễm không khí phù hợp hơn thực tế (và vì vậy nó được sử dụng phổ biến) bởi một số t nh ưu việt như sau [43]:

- Có khả năng đánh giá đơn nguồn, đa nguồn và nhiều loại nguồn phát thải khác nhau

- Xử l được sự không đồng nhất theo chiều thẳng đứng của các lớp khí quyển

- Mô phỏng được nguồn phát thải tại trên mặt đất hoặc trên cao

- Mô hình hóa lan truyền chất ô nhiễm theo ba chiều không gian ở tầng đối lưu Đây là mô hình được các nhà khoa học và quản lý ở Việt Nam sử dụng rộng rãi trong nhiệm vụ đánh giá lan truyền chất ô nhiễm không khí

1.6.2 So sánh mô hình AERMOD và mô hình ISCST3

Mô hình AERMOD và ISCST3 là hai mô hình khuyếch tán không khí Gauss plume của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hòa Kỳ (U.S EPA) được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới nhằm mô hình hóa tác động của các loại nguồn thải khác nhau (nguồn dạng điểm, nguồn đường, nguồn diện), và có khả năng đánh giá tổng hợp các loại nguồn đó c ng lúc; đối với địa hình bằng phẳng hoặc phức tạp [8], [44]

4 1989 đến tháng 3/1992

 Mô hình ISC3 được chia thành hai loại là mô hình dành cho trường hợp chạy ngắn hạn (ISCST và ISCEV) và mô hình dành cho trường hợp chạy dài hạn (ISCLT) Mô hình ISC3 là mô hình được U.S EPA khuyến nghị sử dụng cho đến năm 2007 trước khi bị thay thế bằng mô hình AERMOD

Mô hình AERMOD:

 Mô hình AERMOD được bắt đầu phát triển từ năm 1991 bởi Hiệp hội Khí tượng thủy văn Hoa Kỳ thuộc U.S EPA

 Mô hình AERMOD đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (U.S EPA) khuyến nghị sử dụng thay thế cho mô hình ISCST3 kể từ tháng 12/2007

 AERMOD có nhiều t nh năng đặc biệt, có thể cho ra kết quả mô phỏng sự khuếch tán chất ô nhiễm không khí phù hợp hơn thực tế so với ISCST3 như (1) Xử l được sự không đồng nhất theo chiều thẳng đứng của các tầng khí quyển

(2) Xử l được sự phát thải thấp/tại mặt đất

(3) Xử l được các nguồn phát thải dạng diện

(4) Mô hình hóa lan truyền chất ô nhiễm theo không gian ba chiều

(5) Hạn chế được sự xáo trộn theo chiều thẳng đứng của các tầng khí quyển

1.6.3 M t s yêu cầu ầu vào của mô hình AERMOD

Dữ liệu đầu vào cho mô hình AERMOD bao gồm dữ liệu về kh tượng, địa hình và phát thải [42], [43] (Hình 1)

Hình 1 Dữ iệu ầu vào AERMOD

AERMAP

Dữ liệu địa hình

Mô hình số hóa độ cao

Dữ liệu yếu tố ô nhiễm

Mức phát thải

Tham số khác

Cụ thể một số yêu cầu về dữ liệu đầu vào và yêu cầu phần cứng máy t nh như sau:

Yêu cầu cơ bản về dữ liệu đầu vào

Một trong những yêu cầu cơ bản về dữ liệu đầu vào cho AERMOD là tệp điều khiển (control file) có chứa các lựa chọn về mô hình hóa, vị trí nguồn thải, các thông số kh tượng, vị tr nơi tiếp nhận, các tùy chọn đầu ra

Ngoài ra, AERMOD yêu cầu hai loại tệp dữ liệu kh tượng, đã được xử lý bởi bộ tiền xử l kh tượng AERMET Trong đó, một tệp dữ liệu bao gồm dữ liệu

kh tượng bề mặt, và một tệp bao gồm dữ liệu kh tượng theo độ cao Mô hình có thể ước t nh được nồng độ các chất ô nhiễm theo hướng xuôi chiều của nguồn thải,

và tuân theo một phân bố chuẩn theo phương ngang và phương thẳng đứng được mặc định Hoặc tối ưu hóa theo các bộ dữ liệu được nhập vào mô hình

AERMOD cũng yêu cầu bộ dữ liệu địa hình được xử lý bởi bộ tiền xử lý AERMAP trước khi nhập vào mô hình AERMAP sử dụng dữ liệu độ cao số USGS Các thành phần không bắt buộc khác của hệ thống bao gồm AERSCREEN (phiên bản hiển thị của AERMOD), AERSURFACE (bộ tiền xử l các đặc trưng kh tượng bề mặt)

Yêu cầu phần cứng máy tính

Phiên bản hiện tại của mô hình AERMOD được phát triển trong Microsoft cùng hệ điều hành Windows Mô hình được thiết kế để sử dụng trên PC Windows

có đủ bộ nhớ và ổ cứng để thực hiện các tùy chọn trong khi sử dụng mô hình Một

số lựa chọn tệp đầu ra có dung lượng lớn, do đó chất lượng sản phẩm đầu ra phụ thuộc nhiều vào dung lượng ổ cứng của thiết bị

Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả của mô hình

Sai số các điều kiện biên sử dụng cho tính toán có thể gây sai số đối với kết

quả lan truyền chất ô nhiễm Một số yếu tố ảnh hưởng như: sai số trong quá trình quan trắc tự động, liên tục điều kiện kh tượng; sai số bản đồ trong quá trình chuyển đổi các yếu tố địa hình (phạm vi, diện tích vùng nghiên cứu, đặc điểm địa hình…);

sai số trong quá trình kiểm kê, liên quan đến sai số trong hệ số phát thải và các hệ số khác được sử dụng;

Sai số do tham số hóa do không phải tất cả mọi quá trình vật lý và hóa học

đều được chi tiết hóa trong mô hình;

Sai số do tính toán xấp xỉ, được sử dụng khi chia ô lưới xấp xỉ giá trị 3x3

km, giá trị nồng độ bụi được mô hình hiển thị làm tròn…

1.6.4 Một số ứng dụng của mô hình AERMOD trong tính toán lan truy n chất ô nhi m

Mô hình AERMOD cho phép người sử dụng lựa chọn mô hình hóa cho một hoặc nhiều dạng nguồn thải khác nhau, tương ứng với đặc điểm riêng của nguồn phát sinh khí thải Các lựa chọn này bao gồm: nguồn thải dạng điểm (POINT), nguồn thải dạng đường (LINE), nguồn thải dạng diện (AREA) Tương ứng với mỗi dạng nguồn thải này là nhiều hình dạng chi tiết về nguồn thải khác nhau, phù hợp với rất nhiều loại nguồn trong thực tế Đây cũng là một trong những ưu điểm của

mô hình AERMOD so sánh với các mô hình khác, bởi sự phù hợp hơn với thực tế

1 Ống khói các nhà máy sản xuất công

2 Khí thải phát sinh từ nguồn di động (hoạt

động giao thông)

Nguồn thải dạng đường/dạng diện

3

- Khí thải phát sinh từ đốt rừng, canh tác lúa

ngập nước, đốt sinh khối hở (đốt rơm rạ và

1.6.5 Ngu n diện trong mô h nh AERMOD

Để phù hợp với mục tiêu nghiên cứu dưới đây, học viên tập trung trình bày

về nguồn thải dạng diện trong mô hình AERMOD

Theo thuật toán của mô hình AERMOD, nguồn thải dạng diện (AREA) được

sử dụng để mô hình hóa các nguồn thải dạng diện ở tầng thấp hoặc bề mặt đất (như khí thải phát sinh từ hoạt động đốt bãi rác, đốt sinh khối…) Để t nh toán tác động của nguồn thải dạng diện, mô hình AERMOD sử dụng cách tiếp cận t ch hợp số hóa Khi lựa chọn FASTAREA hoặc FASTALL, chu trình t ch hợp cho nguồn diện được tối ưu hóa để giảm thiểu thời gian chạy mô hình Điều này được thực hiện bằng cách kết hợp phương pháp tiếp cận ba lớp, bao gồm t ch phân số Romberg, phương pháp cầu phương Gauss hoặc một nguồn điểm đại diện dựa trên vị tr điểm tiếp nhận của nguồn thải Trong chế độ mặc định, t ch phân số Romberg được áp dụng cho tất cả các điểm tiếp nhận

Mô hình có các t y chọn khác nhau để xác định hình dạng của nguồn diện như:

 Lựa chọn góc quay Bắc-Nam để tạo nguồn diện có hình dạng đặc biệt;

 Loại nguồn AREALINE: kéo dài nguồn diện ban đầu và không góc quay;

 Loại nguồn AREAPOL : d ng cho nguồn diện là đa giác không đều, tối đa

20 cạnh

 Loại nguồn AREACIRC: nguồn diện hình tròn

 Loại nguồn OPENPIT: d ng để tạo nguồn là các hố hình chữ nhật, mở (như

1.6.6 M t s lựa chọn kết qu ầu ra của mô hình AERMOD

Một số kết quả đầu ra cơ bản mặc định của AERMOD bao gồm:

 Thể hiện điểm tiếp nhận có các giá trị cao (cao nhất, cao thứ hai…) chia theo từng thông số, khoảng thời gian trung bình tùy chọn hoặc theo nhóm nguồn thải;

 Thể hiện giá trị chung cao nhất cho mỗi khoảng thời gian trung bình và nhóm nguồn thải;

 Bảng tổng hợp giá trị tại các điểm tiếp nhận cho mỗi khoảng thời gian trung bình hoặc giá trị theo ngày của từng nhóm nguồn thải Những giá trị nồng độ này cũng có thể được xuất ra các tệp ở hệ nhị phân

Mô hình AERMOD cho phép xuất thông tin về các điểm tiếp nhận ở dạng bảng và bảng giá trị cao nhất chia theo nhóm nguồn thải hoặc nguồn riêng lẻ, hoặc

cả hai Ngoài ra, khi lấy giá trị cao nhất của nguồn riêng lẻ là đầu ra, ta có thể lựa chọn các giá trị này là giá trị cao nhất cho mỗi nguồn, hoặc chỉ là nguồn đóng góp vào giá trị cao nhất của nhóm nguồn thải, hoặc cả hai

Ngoài ra, các giá trị trên còn có thể được xuất thành các tệp hệ nhị phân Các tệp này thường được sử dụng để xử lý hậu kì (post-processing) đặc biệt cho dữ liệu

1.7 Một số yếu tố ảnh hưởng lan truyền chất ô nhiễm trong khí khí

1.7.1 Đặc i m ngu n th i

Dạng nguồn thải

Tùy dạng nguồn thải mà s có đặc trưng lan truyền chất ô nhiễm khác nhau Trong đó, chiều cao nguồn càng lớn thì chất ô nhiễm phát tán càng xa và ngược lại Tương tự, đường kính cột khói và vận tốc khí thải trước khi thoát ra khỏi nguồn các lớn thì phát tán chất ô nhiễm càng xa

Đặc tính vật lý, hóa học của chất ô nhiễm

Các đặc tính vật l như: dạng tồn tại (lỏng, khí), trọng lượng, nhiệt độ khí

và nhanh hơn các vật chất dạng lỏng; chất có trọng lượng lớn thì dễ lắng đọng gần nguồn hơn; khí thải có nhiệt độ chênh lệch với nhiệt độ không khí bên ngoài cao thì quá trình lan truyền càng xa hơn

Một số chất ô nhiễm có xảy ra phản ứng hóa học khi phát sinh ra ngoài không khí, làm thay đổi đặc điểm lan truyền

1.7.2 Các yếu t môi trường

Một số yếu tố kh tượng gây ảnh hưởng đến quá trình lan truyền chất ô nhiễm là gió, nhiệt độ, độ ẩm…Trong đó, gió và nhiệt độ là hai yếu tố có ảnh hưởng chính

Gió là yếu tố kh tượng cơ bản nhất ảnh hưởng đến lan truyền chất ô nhiễm

Các chất ô nhiễm phát sinh s lan truyền xuôi theo hướng gió Ngoài ra, tốc độ gió càng cao thì khuếch tán chất ô nhiễm càng nhanh và phạm vi càng rộng Tuy nhiên, gió có đặc trưng là không ổn định về hướng và vận tốc mà thường mang t nh địa phương, bị ảnh hưởng bởi yếu tố vật cản của địa hình Do đó chất ô nhiễm cũng có thể bị xáo trộn theo sự thay đổi của hướng và vận tốc gió

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lan truyền không khí Có hai

hiện tượng thay đổi nhiệt độ theo chiều cao: trong điều kiện dãn nở hoặc nén ép đoạn nhiệt; trong lớp khí quyển sát mặt đất Khi một nguồn ô nhiễm phát sinh khí thải vào khí quyển, bốc lên cao theo phương thẳng đứng, nó s chịu tác động của áp suất và giảm nở, nhiệt độ của khối khí bị hạ thấp Ngược lại, khí khối không khí hạ dần độ cao thì áp suất tăng và nhiệt độ tăng Ngoài ra, trong các ảnh hưởng của nhiệt độ, nghịch nhiệt đóng vai trò quan trọng giúp không khí trở nên ổn định và cản trở quá trình khuếch tán các chất ô nhiêm theo phương đứng và phương ngang

1.8 Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế, hội thành phố Hà Nội

1.8.5 Đi u kiện tự nhiên

Tọa độ địa lí: Hà Nội hiện nay có vị trí từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc và 105°44' đến 106°02' kinh độ Đông, tiếp giáp với các tỉnh Thái Nguyên - Vĩnh Phúc

ở phía Bắc; Hà Nam - Hòa Bình ở phía Nam; Bắc Giang- Bắc Ninh- Hưng ên ở

ph a Đông và Hòa Bình- Phú Thọ ở phía Tây [2] Hà Nội có nhiều lợi thế về điều kiện tự nhiên, tài nguyên cho phát triển kinh tế, xã hội và văn hóa Hà Nội có vị trí địa lý - chính trị quan trọng, là đầu não chính trị - hành chính Quốc gia, trung tâm lớn về văn hóa, khoa học, giáo dục, kinh tế và giao dịch quốc tế; là đầu mối giao thương bằng đường bộ, đường sắt, đường hàng không và đường sông tỏa đi các vùng khác trong cả nước và đi quốc tế

Diện tích tự nhiên:

Thủ đô Hà Nội sau khi được mở rộng năm 2018 có diện tích tự nhiên 334.470,02 ha, lớn gấp hơn 3 lần trước đây và là một trong 17 Thủ đô có diện tích rộng nhất Thế giới; dân số tăng hơn gấp rưỡi, hơn 6,2 triệu người, hiện nay là hơn 7 triệu người; gồm 30 đơn vị hành chính cấp quận, huyện, thị xã, 577 xã, phường, thị trấn [5]

Tổng diện t ch đất tự nhiên 92.097 ha, trong đó, diện t ch đất nông nghiệp chiếm 47,4%, diện t ch đất lâm nghiệp chiếm 8,6%, đất ở chiếm 19,26% [5] Phần lớn diện t ch đất đai ở nội Thành Hà Nội được đánh giá là không thuận lợi cho xây dựng do có hiện tượng t ch nước ngầm, nước mặt, sụt lún, nứt đất, sạt lở, trôi trượt dọc sông, cấu tạo nền đất yếu

Đặc điểm địa hình:

Địa hình Hà Nội khá đa dạng với núi thấp, đồi và đồng bằng Hà Nội hiện nay vừa có núi, có đồi và địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam theo hướng dòng chảy của sông Hồng, từ Tây sang Đông, trong đó đồng bằng chiếm tới 3/4 diện tích tự nhiên của thành phố Độ cao trung bình của Hà Nội từ 5 đến 20 mét so với mặt nước biển, các đồi núi cao đều tập trung ở phía Bắc và Tây Các đỉnh cao nhất là Ba Vì 1.281 mét; Gia Dê 707 mét; Chân Chim 462 mét; Thanh Lanh 427 mét và Thiên Trù 378 mét…Khu vực nội đô có một số gò đồi thấp, như gò Đống Đa, núi N ng Điều này cũng ảnh hưởng nhiều đến quy hoạch xây dựng và phát triển kinh tế - xã hội của Thành phố

Khu vực nội Thành và phụ cận là v ng trũng thấp trên nền đất yếu, mực nước sông Hồng về m a lũ cao hơn mặt bằng Thành phố trung bình 4 - 5m Hà Nội

có nhiều hồ, đầm thuận lợi cho phát triển Thủy sản và du lịch, nhưng do thấp trũng nên khó khăn trong việc tiêu thoát nước nhanh, gây úng ngập cục bộ thường xuyên vào mùa mưa V ng đồi núi thấp và trung bình ở phía Bắc Hà Nội thuận lợi cho xây dựng, phát triển công nghiệp, lâm nghiệp và tổ chức nhiều loại hình du lịch [4]

Thủy văn:

Hà Nội được hình thành từ châu thổ sông Hồng Hiện nay, có 7 sông chảy qua Hà Nội: sông Hồng, sông Đuống, sông Đà, sông Nhuệ, sông Cầu, sông Đáy, sông Cà Lồ Trong đó, đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội dài tới 163km (chiếm 1/3 chiều dài của con sông này chảy qua lãnh thổ Việt nam) Trong nội đô ngoài 2 con sông Tô Lịch và sông Kim ngưu còn có hệ thống hồ đầm là những đường tiêu thoát nước thải của Hà Nội

Hệ thống sông, hồ Hà Nội thuộc hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình, phân bố không đều giữa các vùng, có mật độ thay đổi trong phạm vi khá lớn 0,1 - 1,5 km/km2 (chỉ kể những sông tự nhiên có dòng chảy thường xuyên) và 0,67 - 1,6 km/km2 (kể cả kênh mương) Do yêu cầu đô thị hóa nên nhiều ao hồ đã bị san lấp

để lấy đất xây dựng Tuy nhiên, vẫn còn tới hàng trăm hồ đầm lớn nhỏ được phân

bổ ở khắp các phường, xã Nổi tiếng nhất là các hồ Hoàn Kiếm, Hồ Tây, Quảng Bá, Trúc Bạch, Thiền Quang, Bảy Mẫu, Thanh Nhàn, Linh Đàm, ên Sở, Giảng Võ, Đồng Mô, Suối Hai…Diện tích ao, hồ, đầm của Hà Nội hiện còn lại vào khoảng 3.600 ha Hồ, đầm của Hà Nội đã tạo nên nhiều cảnh quan sinh thái đẹp cho Thành phố, điều hòa tiểu khí hậu khu vực, rất có giá trị đối với du lịch, giải trí và nghỉ dưỡng

Khí hậu - Thời tiết:

Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, khí hậu Hà Nội có đặc trưng nổi bật là gió mùa ẩm, nóng và mưa nhiều về mùa hè, lạnh và t mưa về m a đông; được chia thành bốn mùa rõ rệt trong năm: uân, Hạ, Thu, Đông M a xuân bắt đầu vào tháng

2 (hay tháng giêng âm lịch) kéo dài đến tháng 4 Mùa hạ bắt đầu từ tháng 5 đến

tháng 8 Mùa thu bắt đầu từ tháng 8 đến tháng 10 M a đông bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau Ranh giới phân chia bốn mùa chỉ có tính chất tương đối, vì Hà Nội có năm rét sớm, có năm rét muộn, có năm nóng kéo dài

Hà Nội quanh năm tiếp nhận được lượng bức xạ mặt trời khá dồi dào Tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm khoảng 120 kcal/cm², nhiệt độ trung bình năm 24,9°C, độ ẩm trung bình 80 - 82% Lượng mưa trung bình trên 1700 mm năm (khoảng 114 ngày mưa năm) [6] Hà Nội có m a đông lạnh rõ rệt so với các địa phương khác ở phía Nam: số ngày nhiệt độ thấp đáng kể, nhất là số ngày rét đậm, rét hại nhiều hơn, m a lạnh kéo dài hơn và mưa ph n cũng nhiều hơn Nhờ mùa đông lạnh nên trong cơ cấu cây trồng của Hà Nội cũng như đồng bằng Bắc Bộ, có một vụ đông khác với vùng nhiệt đới ở phía Nam

Tài nguyên sinh vật

Hà Nội có một số kiểu hệ sinh thái đặc trưng như hệ sinh thái v ng gò đồi ở Sóc Sơn và hệ sinh thái hồ, điển hình là hồ Tây, hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái đô thị Trong đó, các kiểu hệ sinh thái rừng v ng gò đồi và hồ có t nh đa dạng sinh học cao

Khu hệ thực vật, động vật trong các hệ sinh thái đặc trưng của Hà Nội khá phong phú và đa dạng Cho đến nay, đã thống kê và xác định có 655 loài thực vật bậc cao, 569 loài nấm lớn (thực vật bậc thấp), 595 loài côn tr ng, 61 loài động vật đất, 33 loài bò sát-ếch nhái, 103 loài chim, 40 loài thú, 476 loài thực vật nổi, 125 loài động vật Thủy sinh, 118 loài cá, 48 loài cá cảnh nhập nội Trong số các loài sinh vật, nhiều loài có giá trị kinh tế, một số loài quý hiếm có tên trong Sách Đỏ Việt Nam

Hà Nội hiện có 48 công viên, vườn hoa, vườn dạo ở 7 quận nội Thành với tổng diện tích là 138 ha và 377 ha thảm cỏ Ngoài vườn hoa, công viên, Hà Nội còn

có hàng vạn cây bóng mát thuộc 67 loại thực vật trồng trên các đường phố, trong đó

có 25 loài được trồng tương đối phổ biến như bằng lăng, sữa, phượng vĩ, săng đào, lim xẹt, xà cừ, sấu, muồng đen, sao đen, long nhãn, me