Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí pm10

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM Vương Thu Bắc NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HẠT NHÂN PHỐI HỢP VỚI MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HỖ TRỢ G P PH N GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN Ô NHIỄM BỤI KHÍ PM-10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM Vương Thu Bắc NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HẠT NHÂN PHỐI HỢP VỚI MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HỖ TRỢ G P PH N GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN Ô NHIỄM BỤI KHÍ PM-10 Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử Hạt nhân Mã số: 62 44 05 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Phạm Duy Hiển Hà Nội - 2013 LATS VLNT&HN L ư VTBắc i LATS VLNT&HN L c c c TS c T c c c V c , c V c V T T c c c c c c c c c .TS Tang Seung Mun - T (NUS), GS.TS David D Cohen - V c c c (A ắc c 10; c c T Clarkson c c T c c GT.TS Philip K Hopke c T c c ) c ;c gây c TS Andrzej Markowicz c rf c (IAEA), c c c c PM10 c c c c c c c T c c VTBắc c c c c c c c ii LATS VLNT&HN i ii iii V B V T T T vii x V V T xii 1 c c c c c c c 3.1 c 3.2 4.1 V 4.2 c c c c B c cc T 1.1 1.1.1 cc V B ặc c ấ c c c s phân b 10 c cc t b i khí 1.1.2 Thành ph n tính chất c a ô nhi m b i khí PM10 1.1.3 Tác h i c a ô nhi m b i khí 11 cc 1.2 i khí PM10 16 1.2.1 Ngu n g c phát sinh 16 1.2.2 B i khí nông thôn vùng xa xôi 18 1.2.3 B i khí c c 20 1.3 c 10 1.4 c 10 VTBắc 22 c 27 iii LATS VLNT&HN c 1.5 29 10 1.5.1 Nghiên c u ô nhi m b i khí i v i s c kho 29 1.5.2 Nghiên c u ô nhi m b i khí lan truy n t m xa (LRT) 29 1.5.3 Nghiên c u ô nhi m b i khí s c 1.6 c n bi i khí h u 29 c ấ 30 c c ấ c 30 30 T TV 2.1 32 32 2.1.1 Ch n v trí thu góp m u 32 2.1.2 Thi t b thu góp m u nhi u t ng 33 2.1.3 Thi t b thu góp m u theo quán tính 34 c 2.2 (NATs) 36 2.2.1 K thu t phân tích kích ho 2.2.2 K thu t phân tích huỳ ng c (INAA) 37 ng (ED-XRFA) 43 2.2.3 K thu t phân tích phát x tia X t o chùm proton máy gia t c (PIXEA) 62 c 2.3 c 2.3.1 i qui n tính nhi u bi n (MLR) 67 2.3.2 Phân tích nhân t theo thành ph n (PCFA) 71 2.3.3 Phân tích thừa s ma tr T 3.1 76 T T V T c T 82 82 82 c 82 3.1.3 c B 84 VTBắc 67 B 2.5, PM2.5-10 -B 84 iv LATS VLNT&HN c 3.2 ằ 10 3.2.1 Thi t l p ch 3.2.2 Chuẩn b m u phân tích chi u x m 86 phân tích k thu t INAA 86 88 c 3.2.3 c 3.2.4 ng nguyên t 90 i h n phát hi n (LOD) k thu t INAA 93 c 3.3 ằ 10 E -XRF 95 3.3.1 Ph k ED-XRFA 95 3.3.2 S ởng c c c ặc b cx 96 3.3.3 c 3.3.4 c nh y nguyên t k thu t ED-XRFA 99 3.3.5 c ng nguyên t hóa h c ED-XRFA 101 3.3.6 c nh gi i h n phát hi n k thu t XRFA 103 nh h s hấp th kh i bằ truy n qua 97 c 3.4 ằ 10 E 104 Ph k PIXEA NUS 104 3.4.1 3.4.2 c nh di 3.4.3 c nh gi i h n phát hi n k thu c 3.5 c ỉ ặc c c E 10 c c 3.6 ng nguyên t 106 10 ằ 108 110 c 113 3.6.1 T a giá tr phê chuẩn k t qu phân tích 113 3.6.2 S a nguyên t có ngu n g c 118 3.6.3 So sánh k t qu 3.7 c 3.8 c c c c c c c c c c 2.5 c 2.5 c PM2.5-10 121 PM2.5-10 123 3.8.1 Các y u t 3.8.2 Mô hình h i qui PM2.5 & PM2.5-10 khí theo y u t 3.9 119 n b i khí PM2.5 PM2.5-10 123 2.5 PM2.5-10 c ng 124 999-2001 128 3.9.1 c ặc n ô nhi m b i khí PM10 Hà N i 129 VTBắc v LATS VLNT&HN 3.9.2 Các mô hình ngu n ô nhi m b i khí theo lo 3.9.3 B i khí lan truy o 131 xa (LRT) b i khí t i ch (LB) 135 3.10 2.5 Bắc PM2.5-10 -2002 136 3.10.1 n hoá h c c 2.5 PM2.5-10 thành th nông thôn 137 Mô hình ngu n ô nhi m b i khí thành th , nông thôn 3.10.2 c a chúng 139 s T V 145 145 149 T c B 150 150 c 152 T T T T V 153 153 154 162 VTBắc vi LATS VLNT&HN T ữ v ết t t ế AED Aerodynamic Equivalent Diameter ANSTO Australian Nuclear Science & Technology Organization APM Air Particulate Matter Ave Average BC Black Carbon BT Back Trajectory CA Correlation Analysis ĩa t ế ệt c c K C c B ắ c Asian South-East EA Eigenvector Analysis c éc ED-XRFA Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Analysis c ỳ EM Error Model EPA Environmental Protection Agency ET Emission – Transmission EV Explained Variation c c c Factor loading Factor loading Factor score Factor score FP Fundamental Parameter Fpeak HPGe High Purity Germanium IAEA International Atomic Energy Agency IC VTBắc Ion Chromatography T c T PMF2 c é Germani c ắc vii LATS VLNT&HN INAA Instrumental Neutron Activation Analysis INST Institute for Nuclear Science and Technology LB Local Burning LOD Limit of Detection c c c V Nhân c& c T c Nuclear Reactor LR Light Reflection LRT Long Range Transport MA Minimum Activity Max Maximum MCA Multi-Channel Analyzer Min Minimum MLR Multiple Linear Regression n Neutron NAAQS National Ambient Air Quality Standard c c c T c c Nutritional and Health-Related Environmental Studies c NATs Nuclear Analytical Techniques c NIST National Institute of Standards and Technology NR Nuclear Reactor NRI Nuclear Research Institute V NUS National University of Singapore T P Pressure Áp suấ PCFA Principle Component Factor Analysis NAHRES PIXEA c c c V gia c ẩ c c c c c c Proton Induced X-ray Emission Analysis c PM Particulate Matters B PM10 PM with aerodynamic diameter B less than 10m c VTBắc ẩ c ấ c m viii LATS VLNT&HN PM2.5 PM with aerodynamic diameter B less than 2.5m c PM2.5-10 PM with aerodynamic diameter B c from 2.5m to 10m c  PMFA Positive Matrix Factorization Analysis ppm Part per million PTN Laboratory p-value Statistical significance level QA&QC Quality Assurance and Quality Control QTKT Meteorological Observation Station RAIN Rainfall RH Relative Humidity rotmat Rotational matrix c m c c m c c ấ c ấ T ắc T ẩ Source profile Source profile SUN Sun T Temperature T T T Meteorological Monitoring Station ặ T ) T ắc T c US-EPA United State Environmental Protection Agency VAEC Vietnam Atomic Energy Commission V Nam WS Wind Speed T c y Year  B u B z B VTBắc ắ V c c ix