Đánh giá thực trạng lắng đọng axit ướt vùng Đông Á và định hướng phát triển mạng lưới quan trắc lắng đọng axit tại Việt Nam

Lắng đọng axit có khả năng phá hủy hệ sinh thái tự nhiên, gây ra quá trình axit hóa các hồ, sông suối nước ngọt; tiêu diệt cá loài thủy sinh vật; gây phú dưỡng hồ, vùng cửa sông và các k

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN MINH TUẤN

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG LẮNG ĐỌNG AXIT ƯỚT VÙNG ĐÔNG Á VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI QUAN TRẮC LẮNG ĐỌNG AXIT TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN MINH TUẤN

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG LẮNG ĐỌNG AXIT ƯỚT VÙNG ĐÔNG Á VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI QUAN TRẮC LẮNG ĐỌNG AXIT TẠI VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Phương Loan PGS.TS Dương Hồng Sơn

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện tại bộ môn Sinh thái Môi trường thuộc khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội trong

khuôn khổ chương trình đào tạo thạc sĩ khoa học của nhà trường, dưới sự hướng

dẫn khoa học trực tiếp của TS Nguyễn Thị Phương Loan và PGS TS Dương

Hồng Sơn

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy cô

giáo,TS Nguyễn Thị Phương Loan và PGS TS Dương Hồng Sơn, những người

đã trực tiếp chỉ bảo tận tình, trực tiếp giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và

hoàn thành Bản luận văn thạc sĩ khoa học này

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới tất cả các Thầy Cô, Tập thể cán

bộ Bộ môn Sinh thái Môi trường đã giúp đỡ, dạy bảo, động viên, và trực tiếp đóng

góp, trao đổi những ý kiến khoa học quý báu để có thể hoàn thành Bản luận văn

này.Tôi cũng xin cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa đã quan tâm và tạo mọi điều kiện

thuận lợi giúp đỡ tôitrong suốt thời gian học tập tại trường

Mặc dù đã nhận được nhiều sự giúp đỡ quý báu và bản thân cũng đã rất cố gắng nhưng luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót Tôi rất mong

nhận được sự chỉ dẫn đóng góp nhiều hơn từ phía các thầy cô giáo cũng như các

bạn đọc để hoàn thiện khóa luận được tốt hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 năm 2016

Học viên

Nguyễn Minh Tuấn

MụC LụC

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LẮNG ĐỌNG AXIT 9

1.1.Tổng quan về Lắng đọng axit 9

1.2 Các nghiên cứu giám sát lắng đọng axit trên thế giới 13

1.3 Một số nghiên cứu giám sát lắng đọng axit ở Việt Nam 16

1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu 20

CHƯƠNG 2:ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2.Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3:KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1.Hiện trạng lắng đọng ướt vùng Đông Á Error! Bookmark not defined 3.3 Hiện trạng lắng đọng axit ở Việt Nam Error! Bookmark not defined 3.3 Định hướng phát triển mạng lưới quan trắc lắng đọng axit tại Việt Nam Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH

Hình 01: Bản đồ mạng lưới các trạm quan trắc lắng đọng axit vùng Đông Á 22 Hình 02: Phân bố lắng đọng H+ trong các năm gần đâyError! Bookmark not defined.

Hình 03: Phân bố lắng đọng nss-SO42- các năm gần đâyError! Bookmark not defined.

Hình 04: Phân bố lắng đọng NO3- trong các năm gần đâyError! Bookmark not defined.

Hình 05 : Kết quả tính xu thế lắng đọng ướt của 3 ion H +, SO42- và NO3- thời

kỳ 2000- 2014 Error! Bookmark not defined.

Hình 06: Biểu đồ so sánh tổng lắng đọng ướt của H+ trong 15 nămtại Hà Nội

và Hòa Bình Error! Bookmark not defined.

Hình 07: Biểu đồ so sánh tổng lắng đọng ướt của nss-SO42- trong 15 nămtại

Hà Nội và Hòa Bình Error! Bookmark not defined.

Hình 08: Biểu đồ so sánh tổng lắng đọng ướt của NO3-trong 15 nămtại Hà Nội

và Hòa Bình Error! Bookmark not defined.

Hình 09: Phân bố lắng đọng H+ tại các trạm quan trắc của Việt Nam trong các

năm gần đây Error! Bookmark not defined.

Hình 10: Phân bố lắng đọng nss-SO42- tại các trạm quan trắc của Việt Nam

trong các năm gần đây Error! Bookmark not defined.

Hình 11: Phân bố lắng đọng NO3- tại các trạm quan trắc của Việt Nam trong

các năm gần đây Error! Bookmark not defined.

Hình 12: Xu thế lắng đọng ướt của H + tại các trạm ở Việt Namtrong thời kỳ

2000- 2014 Error! Bookmark not defined.

Hình 13: Xu thế lắng đọng ướt của nss-SO42- tại các trạm ở Việt Namtrong

thời kỳ 2000- 2014 Error! Bookmark not defined.

Hình 14: Xu thế lắng đọng ướt của NO3-ở Việt Namtrong thời kỳ 2000- 2014

Error! Bookmark not defined Hình 15: Hệ thống mạng lưới giám sát lắng đọng axit khu vực Bắc Mỹ Error! Bookmark not defined.

Hình 16: Hệ thống giám sát ô nhiễm mối trường không khí của Anh Error! Bookmark not defined.

Hình 17: Hệ thống giám sát chất lượng môi trường không khícủa Tây Ban

Nha Error! Bookmark not defined.

Hình 18: Bản đồ vị trí các trạm thuộc mạng lưới EANETError! Bookmark not defined.

Hình 19: Hệ thống trạm quan trắc hóa nước mưa thuộcTrung tâm Khí tượng

Thủy văn Quốc gia Error! Bookmark not defined.

Hình 20: Hệ thống trạm quan trắc môi trường không khí tự động thuộc Trung tâm KTTVQG, Tổng cục Môi trường (TCMT) và các Sở Tài nguyên Môi

trường tỉnh (TNMT) Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC BẢNG

Bảng 01: Tổng lượng lắng đọng ướt của H+ trong các năm gần đây (2010-2014)

Error! Bookmark not defined

Bảng 02: Tổng lượng lắng đọng ướt của Nss-SO42-trong các năm gần đây

(2010-2014) Error! Bookmark not defined

Bảng 03: Tổng lượng lắng đọng ướt của NO3- trong các năm gần đây (2010-2014)

Error! Bookmark not defined Bảng 04: Xu thế biến đổi lắng đọng ướt hàng năm trong thời kỳ 2000- 2014 Error! Bookmark not defined

Bảng 05: Tổng lượng lắng đọng ướt của H+ tại các trạm ở Việt Nam trong giai đoạn

2010 -2014 Error! Bookmark not defined

Bảng 06: Tổng lượng lắng đọng ướt của nss-SO42- tại các trạm ở Việt Nam trong

giai đoạn 2010 -2014 Error! Bookmark not defined

Bảng 07: Tổng lượng lắng đọng ướt của NO3- tại các trạm ở Việt Nam trong giai

đoạn 2010 -2014 Error! Bookmark not defined

Bảng 08: Xu thế biến đổi lắng đọng ướt hàng năm tại Việt Namtrong giai đoạn

2000- 2014 Error! Bookmark not defined Bảng 09: Thông số đo đạc và tần suất lấy mẫu Error! Bookmark not defined

MỞ ĐẦU

Ô nhiễm không khí đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người, hệ sinh thái và các công trình nhân tạo Lắng đọng axit( acid deposition) đang là một trong những vấn đề ô nhiễm không khí có tính thời sự Lắng đọng axit

có khả năng phá hủy hệ sinh thái tự nhiên, gây ra quá trình axit hóa các hồ, sông suối nước ngọt; tiêu diệt cá loài thủy sinh vật; gây phú dưỡng hồ, vùng cửa sông và các khu vực ven biển; rửa trôi các chất dinh dưỡng và các cation cơ bản, thay đổi lớp phủ thực vật Đối với hệ sinh thái đất, quá trình axit hóa đất dẫn đến thay đổi chất lượng đa số các loại đất, đặc biệt là đất nhiều mùn.Lắng đọng axit gây ra nhiều tác động tiêu cực đến hệ sinh thái đất, cây trồng, sông suối, hồ, các vùng nước ven biển, cấu trúc cơ sở hạ tầng và sức khỏe con người Các nhà khoa học có thể quan sát những thay đổi trong các hệ thống và tìm ra nguyên nhân của những thay đổi này Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học trên thế giới đã tiến hành nhiều nghiên cứu sâu rộng để tìm hiểu ảnh hưởng của Lắng đọng axit, (đặc biệt là mưa axit) đến hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo

Đông Á là khu vực tập trung nhiều quốc gia đang phát triển và phát triển của châu Á Đây là nơiđóng góp hơn một phần ba tăng trưởng toàn cầu, cao gấp hai lần tổng mức đóng góp của tất cả các khu vực đang phát triển khác cộng lại Quá trình phát triển của khu vực này, chính là nhờ quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra vô cùng mạnh mẽ Các khu công nghiệp lớn đều tập trung tại khu vực này Tuy nhiên, quá trình phát triển của khu vực cũng kéo theo những vấn đề môi trường

vô cùng nghiêm trọng Lượng các chất ô nhiễm được thải ra ngoài môi trường vô cùng lớn, chúng là nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí, Lắng đọng axit là một trong những hệ quả của quá trình ô nhiễm không khí Khu vực Đông Á cũng không tránh khỏi hệ quả của nó Hiện nay,Lắng đọng axit tại khu vực Đông Á đang diễn ra theo xu thế phát triển mạnh hơn, do vậy, cần có những đánh giá hiện trạng lắng đọng axit và đưa ra nhưng định hướng cho việc giám sát hiện tượng này một cách hiệu quả nhất Nội dung của luận văn sẽ

đề cập đến vấn đề: "Đánh giá thực trạng lắng đọng axit ướt vùng Đông Á và định hướng phát triển mạng lưới quan trắc lắng đọng axit tại Việt Nam"

Mục tiêu của luận văn là Đánh giá xu thế lắng đọng ướt tại khu vực nghiên

cứu và đề xuất hoàn thiện mạng lưới giám sát lắng đọng axít ở Việt Nam

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LẮNG ĐỌNG AXIT 1.1.Tổng quanvề Lắng đọng axit

1.1.1 Khái niệm lắng đọng axit

Lắng đọng axít là một quá trình mà các chất nhiễm bẩn có tính axít trong khí quyển rơi xuống bề mặt trái đất Lắng đọng axít là thuật ngữ bao gồm hai hình thức lắng đọng khô và lắng đọng ướt, được tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm do sự phát thải quá mức các khí SO2, NOx từ các nguồn phát thải công nghiệp và giao thông

Lắng đọng axit bao gồm 2 dạng: lắng đọng khô và lắng đọng ướt Trong đó: Lắng đọng ướt là quá trình axít sunfuric và axít nitric được ngưng tụ cùng với hơi nước trong những đám mây và rơi xuống mặt đất dưới các hình thức như mưa, tuyết và sương mù Khi nước mưa có độ pH<5,6 thì được gọi là mưa axít

Lắng đọng khô xảy ra trong những ngày không mưa, khi các chất nhiễm bẩn mang tính axít được gió vận chuyển đi và rơi xuống mặt đất, cây cối, nhà cửa và xâm nhập vào cơ thể sinh vật qua đường hô hấp

Trong nội dung nghiên cứu, Luận văn tập trung vào nghiên cứu đánh giá hiện trạng của Lắng đọng ướt.Trước khi đánh giá các hiện trạng của quá trình lắng đọng ướt thì cần hiểu rõ cơ chế hình thành và các nguyên nhân gây ra hiện tượng lắng đọng axit tại khu vực nghiên cứu

mức Thực ra, lắng đọng axít gây tác động đến rất nhiều đối tượng như công trình, mùa màng, sinh thái (đất, nước, rừng) và cả sức khỏe cộng đồng Lắng đọng axít là một quá trình phức tạp, có quy mô lớn bởi nguồn phát thải sinh ra từ vùng này có thể ảnh hưởng tới vùng khác, từ quốc gia này lại ảnh hưởng tới quốc gia khác

Hai tác nhân chính gây ra lắng đọng axit là sulfua dioxit (SO2) và nito oxit(NOx) SO2 là một chất khí không màu, nặng hơn không khí, là sản phẩm phụ của quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh (S) Ngoài ra SO2 cũng được sinh ra do các hoạt động của núi lửa, sự thối rữa của một số loài động thực vật

và từ các phương tiện giao thông,…

Nito oxit bao gồm các dạng như NO2, N2O,….NOx được hình thành do các hoạt động nhận tạo như giao thông, công nghiệp, nông nghiệp,… Ngoài ra NOx

cũng được sinh ra từ một số các nguồn tự nhiên như: các hoạt động của vi khuẩn trong đất, cháy rừng, hoạt động của núi lửa, sét,…

Lắng đọng ướt là một vấn đề phát triển cùng với ngành công nghiệp đang bùng nổ khắp thế giới Hoạt động công nghiệp ngày càng phát triển mạnh, đi kèm với nó là một lượng lớn các khí thải được thải ra môi trường, trong đó bao gồm các khí axit Mỗi ngành công nghiệp tạo ra một loại chất thải đặc thù, và mỗi loại chất thải đều gây ra tác hại riêng của nó Các khí SO2 và NOx… tồn tại trong khí quyển

sẽ tương tác với hơi nước trong khí quyển tạo thành axit sulfuric (H2SO4) và axit nitric (HNO3), sau đó chúng trở lại bề mặt trái đất theo nhiều cách khác nhau: mưa, tuyết, sương mù,…

Axit sulfuric và axit nitric là thành phần chủ yếu trong các dạng lắng đọng axit (mưa, sương mù, và tuyết axit….) Quá trình lắng đọng axit diễn ra theo 2 hình thức: lắng đọng khô và ướt.Trong đó lắng đọng ướt, H2SO4 và HNO3 tạo thành được tích tụ trong các đám mây rồi rơi xuống mặt đất theo mưa, sương hoặc tuyết Lắng đọng khô, các axit trong không khs dưới dạng khí hoặc hạt bụi được gió thổi đi và rơi xuống cây cối, nhà cửa, mặt đất Hoặc các oxit axit SO2 và NOx xâm nhật vào

ao, hồ, sông, suối, sau đó chúng sẽ phản ứng với nước để tạo ra các axit làm giảm

pH của nước trong ao, hồ

H2SO4 và HNO3 là những axit mạnh có thể hòa tan được một số bụi kim loại

và oxit kim loại có trong không khí, đất như oxit chì, cadimi… làm cho nước mưa trở nên độc hơn đối với cây cối, vật nuôi và con người cũng như các hệ sinh thái tự nhiên

1.1.3 Các nguyên nhân gây ra hiện tƣợng lắng đọng ƣớt

Các khí SO2 và NOx trong khí quyển được sinh ra từ hai hoạt động chính: từ các quá trình tự nhiên và hoạt động sống của con người

Quá trình tự nhiên: như hoạt động phun trào của núi lửa, hiện tượng giông

sét, các quá trình phân hủy của các chất hữu cơ, cháy rừng,… Do trong không khí

có sẵn khí nitơ và oxi nên khi xảy ra giông sét, đây là điều kiện phù hợp cho phản ứng tạo ra oxit nito Khói bụi từ hoạt động phun trào của núi lửa và các vụ cháy rừng chứa không ít các oxit axit, đặc biệt là oxit lưu huỳnh Tất cả các quá trình này tạo ra một lượng lớn các oxit axit là tiền chất của lắng đọng ướt Môi trường là một

hệ thống có khả năng xử lý các chất ô nhiễm vượt quá khả năng chuyển hóa, chịu tải của môi trường sẽ dẫn đến sự dư thừa và gây ra các tác động tiêu cực Mưa axit

là một hình thức ô nhiễm môi trường và có ảnh hưởng trên quy mô rộng lớn

Quá trình nhân tạo: các khí axit chủ yếu do các hoạt động sống của con

người trong các lĩnh vực: nông nghiệp, công nghiệp, giao thông, sinh hoạt,…

Trong lĩnh vực công nghiệp: việc đốt các loại nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất năng lượng như than đá, dầu mỏ là nguồn phát thải khí axit hàng đầu Trong than đá và dầu mỏ thường chứa một lượng lưu huỳnh, còn trong không khí lại có rất

nhiều khí nitơ Trong quá trình đố nhiên liệu hóa thạch, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, Lưu huỳnh (S) trong nhiên liệu sẽ kết hợp với Oxy (O2) trong không khí sinh ra khí sunfua đioxit (SO2) và nitơ kết hợp với O2 tạo thành nitơ oxit (NOx) Oxit lưu huỳnh phát thải chủ yếu từ ác lò nấu quặng, các nahf máy nhiệt điện than bùn và công nghiệp khí đốt Các chất thải này vượt quá mức chịu tải của môi trường nên không thể trung hòa, chúng tồn tại trong môi trường và biến đổi thành những chất độc hại hơn gây hại cho con người và sinh vật trên trái đất

Nền công nghiệp phát triển đang là mối đe dọa cho môi trường sống của con người Các nước công nghiệp hàng năm thải ra một khối lượng khổng lồ oxit lưu huỳnh Trung bình mỗi năm nước Mỹ thải ra gần 18 triệu tấn và Canada là 2,7 triệu tấn Vì vậy, khu vực Bắc Mỹ là một trong những khu vực hay xảy ra những trận mưa axit trên thế giới

Chỉ trong năm 1977, nước Mỹ đã thải vào bầu khí quyển 31 triệu tấn oxit lưu huỳnh và 22 triệu tấn oxit nitơ, 80% oxit lưu huỳnh là do hoạt động của các thiết bị tạo năng lượng, 15% là do hoạt động đốt cháy của các ngành công nghiệp khá nhau

và 5% từ các nguồn khác Còn đối với oxit nitơ, 1/3 là do hoạt động của các máy phát năng lượng,1/3 khác là do hoạt động đốt nhiên liệu để chuyển hóa thành năng lượng và phần còn lại cũng do các nguồn khác nhau Trung Quốc và Nga cũng là những cường quốc trong phương diện này

Axit sulfuric và axit nitric được cho là nguyên nhân chính của hiện tượng axit hóa trong khí quyển Axit sulfuric là một trong những thành phần quan trọng nhất được sử dụng để đánh giá lắng đọng axit Trong một số thành phố lớn ở Đông

Á, sự lắng đọng hàng năm của lượng sunfat lớn hơn 100kg/ha Các axit này có khả năng vận chuyển đến các khu vực xung quanh và có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái

tự nhiên của các vùng lân cận

Trong lĩnh vực nông nghiệp: các hóa chất độc hại như thuốc bảo vệ thực vật,

thuốc kích thích tăng trưởng, thuốc trừ sâu, diệt cỏ,… có chứa rất nhiều oxit axit sau quá trình sử dụng còn lưu lại trong bao bì, chai lọ chứa đựng chúng không được vứt

đọng trong nguồn đất, nước,… Việc đốt các phế phẩm nông nghiệp cũng gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng do lượng khói, bụi nhiều

Hoạt động giao thông vận tải:là nguồn đóng góp phần lớn trong việc sản

sinh ra các oxit axit, đặc biệt là là oxit nitơ Ngày nay, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa phát triển mạnh nên lượng phương tiện giao thông cũng tăng lên nhanh chóng Lượng phương tiện giao thông này tạo ra rất nhiều khí thải gây ô nhiễm môi trường cũng như khí gây ra mưa axit

Hoạt động dân sinh: như việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong đun nấu,

sưởi ấm, góp phần đáng kể gây gia tăng các khí axit là tiền đề của lắng đọng axit

1.2 Các nghiên cứu giám sát lắng đọng axit trên thế giới

Tại châu Âu, mưa axit lần đầu tiên được Robert Angus Smith ghi nhận tại Anh vào năm 1872 khi quan sát hiện tượng các công trình bằng đá và gạch bị ăn mòn Tại London, mưa axit tàn phá nghiêm trọng các công trình nghệ thuật bằng đá

từ thế kỉ XVIII, XIX, như Nghị viện Anh, Tu viện Westminter và nhà thờ Saint Paul Các cơn mưa axit hầu hết diễn ra ở vùng Perth (Scotland) với độ axit cao gấp

500 lần so với axít trong tự nhiên[13]

Năm 1962, Svante Oden đã chỉ ra rằng mưa axít được di chuyển theo dòng khí từ miền Trung và Tây châu Âu đến Scandinavia Năm 1967, Svante Oden đặt nghi vấn rằng mức độ axít hóa ngày càng tăng ở các sông hồ Thụy Điển là do ô nhiễm không khí di chuyển từ lục địa châu Âu và Anh đến Oden gọi đó là “cuộc chiến tranh hóa học ngầm”, và cảnh báo rằng nó sẽ làm giảm quần thể cá, gây nguy hại rừng, gia tăng dịch bệnh cho các loại cây trồng, và phá hủy vật liệu Cuộc chiến với mưa axít ở châu Âu đã trải qua thời kỳ bế tắc kéo dài cho đến năm 1982 với nhiều quan điểm xung đột, với một bên là Thụy Điển, Na Uy bị mưa axít chứa hợp chất lưu huỳnhgây ô nhiễm và làm thiệt hại nặng nề nguồn nước các hồ, sông suối

và một bên là phần còn lại của châu Âu, nơi phát thải lượng lớn SO2 [10] Vấn đề

đã được Thụy Điển đưa ra tại Hội nghị Stockholm về Môi trường con người năm

1972 Thụy Điển và Na Uy đã thuyết phục Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD) thực hiện các nghiên cứu về hiện tượng này, ban hành các nguyên tắc về ô