Xây dựng cơ sở dữ liệu phát thải khí ô nhiễm của các nguồn điểm tại KCN giao long, tỉnh bến tre

Bến Tre tuy không nằm trong danh sách các tỉnh thành có nồng độ ô nhiễm không khí cao, tuy nhiên với tình hình phát triển kinh tế - xã hội theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã kéo

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TP.HCM, ngày …, tháng …, năm 2016

Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TPHCM, ngày …, tháng …, năm 2016

Giảng viên phản biện

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN TIẾNG VIỆT

TÓM TẮT LUẬN VĂN TIẾNG ANH

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC BẢNG 2

DANH MỤC HÌNH 3

MỞ ĐẦU 6

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 6

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 7

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 7

4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 7

5 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 9

1.1 TỔNG QUAN VỀ KHÔNG KHÍ 9

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA 27

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42

2.1 KHU VỰC NGHIÊN CỨU 42

2.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 46

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ 56

3.1 TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG KHÍ THẢI CỦA CÁC NGUỒN ĐIỂM TẠI KCN GIAO LONG, BẾN TRE 56

3.2 MÔ HÌNH HÓA LAN TRUYỀN Ô NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG

MÔ HÌNH AERMOD VIEW 59

3.3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ HIỆU QUẢ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TẠI KCN GIAO LONG 96

KẾT LUẬN 98

KIẾN NGHỊ 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

PHỤ LỤC 101

QCVN 05:2013/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không

khí xung quanh

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nguồn ô nhiễm công nghiệp tạo ra trong không khí 14

Bảng 1.2 Đặc trưng của một số thông số dung trong đánh giá ô nhiễm môi trường không khí 14

Bảng 1.3 Tỷ lệ đô thị hóa của một số thành phố ở Việt Nam 22

Bảng 1.4 Diễn biến đô thị hoá ở nước ta trong ¼ thế kỷ qua và dự báo đến 2020 23

Bảng 1.5 Diễn biến công nghiệp hóa 23

Bảng 1.6 Ước tính tải lượng một số thông số ô nhiễm không khí từ hoạt động công nghiệp trên cả nước năm 2009 24

Bảng 1.7 Nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình 25

Bảng 1.8 Phân loại độ bền vững khí quyển theo Pasquill 33

Bảng 2.1 Danh sách các doanh nghiệp tại KCN Giao Long 43

Bảng 2.2 Kết quả giám sát chất lượng KKXQ tại KCN Giao Long tháng 10/2015 45

Bảng 2.3 Danh sách các đối tượng nghiên cứu tại KCN Giao Long 47

Bảng 2.4 Hệ số phát thải với các loại nhiên liệu theo WHO 51

Bảng 2.5 Tình hình sử dụng nhiên liệu của các nguồn thải 53

Bảng 2.6 Phân loại nhóm nhiên liệu 54

Bảng 3.1 Tải lượng khí ô nhiễm phát thải từ các nguồn điểm tại KCN Giao Long, tỉnh Bến Tre 56

Bảng 3.2 Tải lượng chất ô nhiễm sau khi qua hệ thống xử lý khí thải của các nguồn điểm tại KCN Giao Long, tỉnh Bến Tre 58

Bảng 3.3 Thống kê chế độ gió năm 2015 60

Bảng 3.4 Thống kê chế độ gió năm 2016 62

Bảng 3.5 Số liệu nguồn thải đầu vào cho mô hình 64

Bảng 3.6 Nồng độ các thông số ô nhiễm cao nhất trong 1h năm 2016 tại các điểm nhạy cảm 94

Bảng 3.7 So sánh kết quả giám sát chất lượng KKXQ tại KCN Giao Long tháng 10/2015 với kết quả mô phỏng lan truyền ô nhiễm 2016 96

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Thành phần không khí trong khí quyển 9

Hình 1.2 Lịch sử ô nhiễm không khí 11

Hình 1.3 Nguồn gốc và tác động của các loại khí trong khí quyển 16

Hình 1.4 Khoảng 92% dân số trên thế giới đang sống trong làn không khí ô nhiễm 18

Hình 1.5 Bản đồ minh họa chất lượng không khí 18

Hình 1.6 Bản đồ thể hiện mức độ ô nhiễm không khí tại Việt Nam do Forbes Việt Nam minh họa 20

Hình 1.7 Cấu trúc mô hình hóa môi trường 28

Hình 1.8 Mối liên hệ giữa khoa học môi trường và các yếu tố khác 29

Hình 1.9 Ý tưởng thể hiện vai trò các mô hình hóa môi trường trong QLMT 30

Hình 1.10 Sơ đồ chùm phân tán chất ô nhiễm không khí được sử dụng trong nhiều mô hình phân tán không khí 32

Hình 1.11 (a) Một số hiệu ứng từ phát thải do nguồn cao với những đám khói có hình dáng khác nhau tại các thời điểm khác nhau 34

Hình 1.12 Sơ đồ mô hình khuếch tán Gauss 38

Hình 1.13 Các bước và nội dung thực hiện khi ứng dụng mô hình 39

Hình 2.1 Vị trí KCN Giao Long 42

Hình 2.2 Phạm vi nghiên cứu và lưới tính toán 46

Hình 2.3 Sơ đồ các bước thực hiện luận văn 49

Hình 2.4 Hệ thống mô phỏng quá trình dùng mô hình đánh giá chất lượng không khí 55

Hình 3.1 Hoa gió quý 1/2015 59

Hình 3.2 Hoa gió quý 2/2015 59

Hình 3.3 Hoa gió quý 3/2015 59

Hình 3.4 Hoa gió quý 4/2015 59

Hình 3.5 Hoa gió quý 1/2016 61

Hình 3.6 Hoa gió quý 2/2016 61

Hình 3.8 Hoa gió quý 4/2016 61

Hình 3.9 Bản đồ phân bố nồng độ TSP 1h cao nhất năm 2015 65

Hình 3.10 Diễn biến giá trị TSP 1h cao nhất theo trục X năm 2015 65

Hình 3.11 Bản đồ phân bố nồng độ TSP 1h cao nhất năm 2016 66

Hình 3.12 Diễn biến giá trị TSP 1h cao nhất theo trục X năm 2016 66

Hình 3.13 Bản đồ phân bố giá trị TSP trung bình 24h cao nhất năm 2015 67

Hình 3.14 Diễn biến giá trị trung bình 24h TSP cao nhất theo trục X năm 2015 67

Hình 3.15 Bản đồ phân bố giá trị TSP trung bình 24h cao nhất năm 2016 68

Hình 3.16 Giá trị trung bình 24h TSP cao nhất theo trục X năm 2016 68

Hình 3.17 Bản đồ phân bố giá trị TSP trung bình tháng cao nhất năm 2015 69

Hình 3.18 Diễn biến giá trị trung bình tháng TSP cao nhất theo trục X năm 2015 69

Hình 3.19 Bản đồ phân bố giá trị TSP trung bình tháng cao nhất năm 2016 70

Hình 3.20 Diễn biến giá trị TSP trung bình tháng cao nhất theo trục X năm 2016 70

Hình 3.21 Bản đồ phân bố giá trị SO2 1h cao nhất năm 2015 71

Hình 3.22 Diễn biến giá trị SO2 1h cao nhất theo trục X năm 2015 71

Hình 3.23 Bản đồ phân bố giá trị SO2 1h cao nhất năm 2016 72

Hình 3.24 Diễn biến giá trị SO2 1h cao nhất theo trục X năm 2016 72

Hình 3.25 Bản đồ phân bố giá trị SO2 trung bình 24h cao nhất năm 2015 73

Hình 3.26 Diễn biến giá trị trung bình 24h cao nhất của SO2 theo trục X năm 2015 73

Hình 3.27 Bản đồ phân bố giá trị SO2 trung bình 24h cao nhất năm 2016 74

Hình 3.28 Diễn biến giá trị trung bình 24h cao nhất của SO2 theo trục X năm 2016 74

Hình 3.29 Bản đồ phân bố giá trị trung bình tháng cao nhất của SO2 năm 2015 75

Hình 3.30 Diễn biến giá trị SO2 trung bình tháng cao nhất theo trục X năm 2015 75

Hình 3.31 Bản đồ phân bố giá trị SO2 trung bình tháng cao nhất năm 2016 76

Hình 3.32 Diễn biến giá trị SO2 trung bình tháng cao nhất theo trục X năm 2016 76

Hình 3.33 Bản đồ phân bố giá trị NOx 1h cao nhất năm 2015 77

Hình 3.34 Diễn biến giá trị NOx 1h cao nhất theo trục X năm 2015 77

Hình 3.35 Bản đồ phân bố giá trị NOx 1h cao nhất năm 2016 78

Hình 3.36 Diễn biến giá trị NOx 1h cao nhất theo trục X năm 2016 78

Hình 3.37 Bản đồ phân bố giá trị NOx trung bình 24h cao nhất năm 2015 79

Hình 3.38 Diễn biến giá trị NOx trung bình 24h cao nhất theo trục X năm 2015 79

Hình 3.39 Bản đồ phân bố giá trị NOx trung bình 24h cao nhất năm 2016 80

Hình 3.40 Diễn biến giá trị NOx trung bình 24h cao nhất theo trục X năm 2016 80

Hình 3.41 Bản đồ phân bố giá trị NOx trung bình tháng cao nhất năm 2015 81

Hình 3.42 Diễn biến giá trị NOx trung bình tháng cao nhất theo trục X năm 2015 81

Hình 3.43 Bản đồ phân bố giá trị NOx trung bình tháng cao nhất năm 2016 82

Hình 3.44 Diễn biến giá trị NOx trung bình tháng cao nhất theo trục X năm 2016 82

Hình 3.45 Bản đồ phân bố giá trị CO 1h cao nhất năm 2015 83

Hình 3.46 Diễn biến giá trị CO 1h cao nhất theo trục X năm 2015 83

Hình 3.47 Bản đồ phân bố giá trị CO 1h cao nhất năm 2016 84

Hình 3.48 Diễn biến giá trị CO 1h cao nhất trục X năm 2016 84

Hình 3.49 Bản đồ phân bố giá trị CO trung bình 24h cao nhất năm 2015 85

Hình 3.50 Diễn biến giá trị CO trung bình 24h cao nhất trục X năm 2015 85

Hình 3.51 Bản đồ phân bố giá trị CO trung bình 24h cao nhất năm 2016 86

Hình 3.52 Diễn biến giá trị CO trung bình 24h cao nhất trục X năm 2016 86

Hình 3.53 Bản đồ phân bố giá trị CO trung bình tháng cao nhất năm 2015 87

Hình 3.54 Diễn biến giá trị CO trung bình tháng cao nhất trục X năm 2015 87

Hình 3.55 Bản đồ phân bố giá trị CO trung bình tháng cao nhất năm 2016 88

Hình 3.56 Diễn biến giá trị CO trung bình tháng cao nhất trục X năm 2016 88

Hình 3.57 Biểu đồ thể hiện diễn biến nồng độ chất ô nhiễm qua các năm 2015 – 2016 89

Hình 3.59 Nồng độ SO2 cao nhất theo giờ năm 2015 - 2016 90

Hình 3.58 Nồng độ TSP cao nhất theo giờ năm 2015 - 2016 90

Hình 3.61 Nồng độ NOx cao nhất theo giờ năm 2015 - 2016 90

Hình 3.60 Nồng độ CO cao nhất theo giờ năm 2015 - 2016 90

Hình 3.62 Các điểm nhạy cảm chịu tác động trực tiếp từ các nguồn điểm tại KCN Giao Long 92

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Theo đánh giá của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bến Tre ô nhiễm môi trường không khí đang có chiều hướng gia tăng trong những năm gần đây Bến Tre tuy không nằm trong danh sách các tỉnh thành có nồng độ ô nhiễm không khí cao, tuy nhiên với tình hình phát triển kinh tế - xã hội theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã kéo theo việc nồng độ chất ô nhiễm trong không khí diễn biến theo chiều hướng gia tăng, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống người dân trong khu vực Sản xuất công nghiệp trên địa bàn tỉnh Bến Tre ngày càng phát triển với các dự án triển khai xây dựng mới và mở rộng diện tích các khu công nghiệp hiện tại (dự án xây dựng KCN Phú Thuận, huyện Bình Đại đã được xúc tiến cùng dự án mở rộng KCN Giao Long và KCN An Hiệp, huyện Châu Thành giai đoạn 2) sẽ là một trong những nguyên nhân tác động đáng kể tới chất lượng môi trường khu vực Việc mở rộng diện tích đất công nghiệp đồng nghĩa với việc gia tăng diện tích bê tông hóa do xây dựng các

cơ sở hạ tầng, làm giảm diện tích tự nhiên, ảnh hưởng đến khả năng điều hòa không khí Nhưng yếu tố chính tác động đáng kể tới môi trường không khí tại các khu công nghiệp là việc phát thải từ các hoạt động sản xuất của các nhà máy đã thải các chất ô nhiễm, khói bụi vào môi trường không khí

Đã có nhiều nghiên cứu khoa học đã được tiến hành để đánh giá mức độ ô nhiễm

do khí thải công nghiệp và các hoạt động đô thị hóa, tuy nhiên vấn đề chất lượng không khí tại các khu công nghiệp trên địa bàn tỉnh Bến Tre nói chung và tại KCN Giao Long nói riêng vẫn chưa được quan tâm đúng mực Bằng chứng là công tác thanh kiểm tra hiện tại hầu hết chú trọng vào khâu xử lý nước thải và chất thải nguy hại Các thông tin

về các nguồn công nghiệp phát thải khí ô nhiễm tại KCN Giao Long vẫn chưa được thống kê một cách đầy đủ, chưa chú trọng công tác tính toán quản lý lượng khí ô nhiễm phát sinh

Trước tình hình hiện tại, để xác định cụ thể các đối tượng phát thải khí ô nhiễm tại KCN tác động của chúng đến chất lượng môi trường không khí như thế nào, đưa ra biện pháp hạn chế sự ảnh hưởng của các chất ô nhiễm không khí đến mức thấp nhất,

nghiên cứu “Xây dựng cơ sở dữ liệu phát thải khí ô nhiễm của các nguồn điểm tại KCN Giao Long, tỉnh Bến Tre” cần được triển khai ngay từ bây giờ trước khi những tác động

âm thầm của ô nhiễm không khí trở nên đáng ngại

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu tổng quát

Xây dựng cơ sở dữ liệu phát thải khí ô nhiễm tại các nguồn điểm tại KCN Giao Long, Bến Tre, tạo cơ sở để đưa ra những đánh giá diễn biến chất lượng môi trường tại khu vực nghiên cứu

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Hình thành cơ sở dữ liệu thông tin về hiện trạng phát thải khí ô nhiễm của các nguồn điểm tại KCN Giao Long, Bến Tre bao gồm cơ sở dữ liệu khí tượng và cơ sở dữ liệu ô nhiễm

- Đánh giá tác động của các nguồn điểm công nghiệp đến chất lượng môi trường không khí từ đó đưa ra các biện pháp quản lý chất lượng môi trường tại KCN Giao Long

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội dung 1: Xây dựng cơ sở dữ liệu khí tượng Thu thập các số liệu khí tượng tại

tỉnh Bến Tre và xử lý dữ liệu đầu vào cho mô hình

Nội dung 2: Thu thập và tính toán xây dựng cơ sở dữ liệu phát thải ô nhiễm trong

khí thải của các nhà máy sản xuất tại KCN Giao Long

Nội dung 3: Vận dụng phương pháp mô hình hóa môi trường trong việc mô phỏng

lan truyền ô nhiễm trong không khí của các nguồn điểm tại KCN Giao Long, tỉnh Bến Tre

Nội dung 4: Đánh giá tác động của các nguồn điểm công nghiệp đến chất lượng

môi trường không khí tại KCN Giao Long, Bến Tre và khu vực lân cận

4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Đề tài nghiên cứu đã kết hợp nhiều phương pháp, có thể liệt kê một số phương pháp được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài dưới đây:

Nội dung 1: Xây cơ sở dữ liệu khí tượng Thu thập các số liệu khí tượng tại tỉnh

Bến Tre và xử lý dữ liệu đầu vào cho mô hình

Trong nội dung này, sẽ tiến hành thu thập thông tin khí tượng của KVNC, xử lý

dữ liệu thu thập được theo định dạng đầu vào của mô hình

Nội dung 2: Thu thập và tính toán xây dựng cơ sở dữ liệu phát thải ô nhiễm trong

khí thải của các nhà máy sản xuất tại KCN Giao Long

Trong nội dung này phần thu thập thông tin được thực hiện theo các phương pháp

a) Phương pháp thu thập thông tin dữ liệu được áp dụng để thu được các số liệu cần thiết cho nội dung nghiên cứu này Các thông tin bao gồm:

- Các thông số kỹ thuật: chiều cao, đường kính ống khói; công suất hoạt động;

- Các thông tin về nhiên liệu sử dụng: loại nhiên liệu sử dụng; mức tiêu thụ nhiên liệu, loại hình đốt;

- Thời gian hoạt động, hiệu quả hệ thống xử lý khí thải

b) Phương pháp sử dụng để kiểm tra, phân tích các số liệu:

- Kiểm tra, đánh giá mức độ tin cậy của nguồn số liệu;

- Sử dụng các phương pháp thống kê toán học và kiểm tra thủ công để loại bỏ các số liệu không hợp lý

Có được những số liệu về nguồn thải sẽ tiến hành tính toán tải lượng ô nhiễm trong khí thải của các nhà máy tại KCN Giao Long, Bến Tre

Nội dung 3: Vận dụng phương pháp mô hình hóa môi trường trong việc mô phỏng

lan truyền ô nhiễm trong không khí của các nguồn điểm tại KCN Giao Long, tỉnh Bến Tre

Mô hình AERMOD View được áp dụng trong việc mô hình hóa mô phỏng lan truyền ô nhiễm trong không khí Dựa trên kết quả và bản đồ phân bố ô nhiễm, đánh giá tác động của các thông số TSP, SO2, NOx, CO đến môi trường không khí KCN Giao Long và khu vực lân cận

Nội dung 4: Nghiên cứu đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả chất lượng không

khí tại KCN Giao Long, Bến Tre và khu vực lân cận

Từ kết quả chất lượng không khí thu được, điều kiện của khu vực, đề xuất các biện pháp thích hợp quản lý hiệu quả chất lượng môi trường

5 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Trong báo cáo nghiên cứu này, nguồn điểm công nghiệp tại KCN Giao Long được

xem là tâm điểm được quan tâm tính toán

6 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Cấu trúc luận văn gồm 3 chương chính cùng với phần mở đầu, kết luận, kiến nghị

và tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ KHÔNG KHÍ

1.1.1 Một số khái niệm về môi trường không khí

Không khí là hỗn hợp nhiều loại chất khí và hơi nước bao quanh Trái Đất, không màu không mùi, không vị Trong đó, chứa 78% N2, 21% O2, 1% các khí khác

Thành phần phần trăm của không khí khô theo thể tích - ppmv: phần triệu theo thể tích (theo NASA)

Không khí ẩm thường có thêm

khoảng 1%

Nếu trong môi trường không khí có lẫn một số loại chất khác có gây ảnh hưởng đến đời sống của con người, động vật và thực vật thì môi trường không khí đó bị coi là

ô nhiễm Khi đó, ô nhiễm không khí được hiểu là sự có mặt của chất lạ hoặc sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa

Ô nhiễm môi trường không khí được xác định bằng sự biến đổi môi trường theo hướng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộ sống của con người, của động vật, và thực vật, mà sự ô nhiễm đó phần lớn do hoạt động của con người gây ra với quy mô, phương thức và mật độ khác nhau, trực tiếp hoặc gián tiếp tác dụng, làm thay đổi mô hình, thành phần hóa học, tính chất vật lý và sinh học của môi trường không khí

Theo phương diện pháp lý, căn cứ và khái niệm về “ô nhiễm môi trường” được quy đinh tại Khoản 8 – Điều 3 – Luật Bảo vệ môi trường năm 2015 thì “Ô nhiễm môi trường không khí” được hiểu là sự thay đổi tính chất của môi trường không khí, vi phạm tiêu chuẩn môi trường không khí được quy định

Ô nhiễm không khí có thể có nguồn gốc từ tự nhiên như núi lửa, lửa, đại dương, bụi, phấn hoa, thực vật, vi sinh vật hoặc do chính các hoạt động của con người như sản xuất hóa chất, hạt nhân, khai khoáng, nông nghiệp

Một số trường hợp ô nhiễm không khí xuất hiện có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo như nền nông nghiệp thương mại làm tăng khuếch tán khí cùng với quá trình phân hủy chất thải hữu cơ và bụi hình thành từ những cánh đồng được cày xới hoặc khô

Có nhiều nguồn gây ô nhiễm không khí:

Tự nhiên

Do các hiện tượng tự nhiên gây ra: núi lửa, cháy rừng Tổng hợp các yếu tố gây ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên rất lớn nhưng phân bố tương đối đồng đều trên toàn thế giới, không tập trung trong một vùng Trong quá trình phát triển, con người đã thích nghi với các nguồn này

Nhân tạo

Công nghiệp

Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất của con người Các quá trình gây ô nhiễm là quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch: than, dầu, khí đốt tạo ra: CO2, CO, SO2, NOx, các chất hữu cơ chưa cháy hết: muội than, bụi, quá trình thất thoát, rò rỉ trên dây chuyền công nghệ, các quá trình vận chuyển các hóa chất bay hơi, bụi

Đặc điểm: nguồn công nghiệp có nồng độ chất độc hại cao, thường tập trung trong một không gian nhỏ Tùy thuộc vào quy trình công nghệ, quy mô sản xuất và nhiên liệu

sử dụng thì lượng chất độc hại và loại chất độc hại sẽ khác nhau

Giao thông vận tải

Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn đối với không khí đặc biệt ở khu đô thị và khu đông dân cư Các quá trình tạo ra các khí gây ô nhiễm là quá trình đốt nhiên liệu động cơ:

CO, CO2, SO2, NOx, Pb, CH4 Cát bụi đất đá cuốn theo trong quá trình di chuyển Nếu xét trên từng phương tiện thì nồng độ ô nhiễm tương đối nhỏ nhưng nếu mật độ giao thông lớn và quy hoạch địa hình, đường sá không tốt thì sẽ gây ô nhiễm nặng cho hai bên đường

Sinh hoạt

Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu là các hoạt động đun nấu sử dụng nhiên liệu nhưng đặc biệt gây ô nhiễm cục bộ trong một hộ gia đình hoặc vài hộ xung quanh Tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu: CO, bụi, khí thải từ máy móc gia dụng, xe cộ,…

1.1.2 Lịch sử về ô nhiễm không khí

Trong quá trình tiến hoá của sự sống thì ô nhiễm không khí đã có từ thời Hy Lạp,

La Mã, khi con người tăng sử dụng lửa để luyện kim và nguồn năng lượng sử dụng chủ yếu là gỗ

Thời kỳ Trung cổ (thế kỷ thứ XII - XIII): ở Luân Đôn, than được dùng thay cho

gỗ, làm phát sinh bồ hóng, khói King Edward I ban hành chính sách khuyến khích sử dụng gỗ thay cho than; Shakespeare kết luận quan sát thấy ô nhiễm ở các thôn xóm Đến thời kỳ công nghiệp hóa, từ những năm đầu 1900, dấu hiệu rõ rệt nhất do dùng than là hiện tượng "khói sương mù" và hàm lượng khí CO2 tích lũy trong nhiều trong không khí do quá trình đun nước lấy hơi để chạy máy Con người đã tạo ra CO2vượt quá khả năng chứa của không khí

Đến thời đại thông tin, thế kỷ thứ 20, thời đại văn minh, xe máy và máy nổ được phát minh Giai đoạn 1940-50, người ta quan sát thấy hiện tượng khói sương mù ở Los Angeles Khói sương mù tạo thành khi không khí lạnh và ứ đọng gần mặt đất, với độ

ẩm cao, lớp sương sẽ giữ các chất ô nhiễm và làm chúng không phân tán được trong không khí Ở Luân Đôn, khói sương mù đã làm chết 4000 người.Đến những năm 70, người ta phát hiện CFC’s làm suy thoái ozone ở tầng bình lưu Đến năm 1980, theo tính toán, lượng CO2 nhiều gây sự nóng lên toàn cầu Như vậy đến những năm 70, 80, ô nhiễm không khí đã xuất hiện với quy mô toàn cầu Mức độ ô nhiễm không khí hiện nay còn tùy thuộc vào quy mô dân số, tiêu thụ tài nguyên và hiệu quả sử dụng tài nguyên

1.1.3 Các chất gây ô nhiễm không khí

Bụi, sol khí có thể được phân biệt dựa vào kích thước của chúng

- d < 0,3 μ m là những nhân ngưng tụ vận động như thể khí, xuất hiện nhờ quá trình ngưng tụ, tách khỏi các hạt lớn nhờ hấp thụ

- d = 0,3 – 3 μ m hình thành do quá trình kết hợp các hạt nhỏ, chuyển động theo quy luật Brown, được tách khỏi không khí nhờ mưa Thời gian lưu của chúng trong không khí ngắn hơn thời gian hợp thành hạt lớn

- d > 3 μ m xuất hiện do phân tán cơ học của những hạt lớn và được thu hồi qua quá trình lắng

Tác hại chính của bụi và sol khí là khả năng tạo hợp chất với một số kim loại hiếm Bụi và sol khí còn được coi là phương tiện chứa kim loại nặng trong khí quyển Một số kim loại (Cd, Pb, Zn, Cu, Sb-Antrinomy) tích tụ dạng hạt nhỏ có d ≤ 2,5 μ m Một số kim loại khác (Fe, Mn, Cr) tích tụ ở dạng lớn hơn

Bụi và sol khí gây ảnh hưởng tới cân bằng sinh thái, là nguồn gốc gây nên sương

mù, cản trở phản xạ tia mặt trời, làm thay đổi pH trên mặt đất (tro bụi có tính kiềm); tích tụ chất độc (kim loại nặng, hydrocacbon thơm ngưng tụ ) trên cây cối; gây ăn mòn da; làm hại mắt và cơ quan hô hấp

- SO 2 (Dioxide lưu huỳnh, sulfurơ) là chất chủ yếu làm nhiễm bẩn không khí –

có hại cho quá trình hô hấp Do tính acid, SO2 có hại cho đời sống của thủy sinh vật cũng như các vật liệu khác SO2 vượt quá mức thì hạn chế quang hợp, gây mưa acid, là chất không màu, hơi cay, hơi nặng, bay là là mặt đất

- NO x (Oxide Nitơ): đáng lưu ý là NO và NO2, có tính acid như SO2, 70% NOxtrong không khí là sản phẩm của các phương tiện vận tải, hoặc do đốt nhiên liệu nhiệt độ cao, do sấm sét oxy hóa nitơ không khí Tính khó tan của chất thải này, cùng với sự gia tăng các phương tiện vận tải giao thông đã làm tăng

ô nhiễm môi trường ở các thành phố

- CO (mono oxide cacbon) phát sinh nhiều từ khí thải xe hơi (80%) hoặc chính

xác hơn là các xe chạy bằng xăng tạo sản phẩm đốt không hoàn toàn CO là chất khí không màu, không mùi Con người nhạy cảm với CO hơn động vật Hiện nay CO chiếm tỉ lệ gây ô nhiễm cao nhất

- CO 2 (Dioxide Cacbon) là sản phẩm của quá trình đốt cháy, là một trong những yếu tố tạo nên hiện tượng hiệu ứng "ô nhiễm" Các quá trình đốt cháy như cháy rừng, sản xuất điện, trong công nghiệp, trong vận tải, trong xây dựng

- Chì (Pb) là sản phẩm điển hình của văn minh ôtô chạy xăng Tetraethyl chì

được pha vào xăng làm tăng chỉ số octan Pb được thải ra dưới dạng hạt nhỏ, gây ảnh hưởng lên sự hô hấp, máu v.v của con người Ngày nay người ta sử dụng xăng không pha chì

- Các chất hydrocacbon và các dung môi (gọi chung là chất hữu cơ bay hơi –

- Acid chlorhydric (HCl) góp phần làm tăng 10% acid trong nước mưa Có

nguồn gốc là các cơ sở đốt rác đặc biệt là các chất dẻo PVC bị đốt cháy

- Sulfurhydro (H2S) là khí độc, không màu, mùi hôi thối như trứng ung, có nhiều

Đốt nhiên liệu, nhà máy điện, lò hơi 10.00 19.50 9.00 0,50 -

CO

Phát tán vào môi trường do quá trình đốt không hoàn toàn các nhiên liệu hữu cơ như than, dầu, gỗ củi Thời gian lưu trong khí quyển có thể dao động từ 1 tháng đến 2,7 năm

Bảng 1.2 Đặc trưng của một số thông số dung trong đánh giá ô nhiễm môi trường

không khí (tiếp theo)

tố gây ra lắng đọng axit, thường có thời gian tồn tại từ 3 – 5 ngày trong khí quyển

O 3

Có hai loại khí ozôn, trong đó khí ozôn tầng bình lưu là loại khí giúp bảo

vệ bầu khí quyển; ngược lại, ozôn tầng mặt (tầng đối lưu) là loại khí ô nhiễm thứ sinh, được hình thành từ phản ứng quang hóa giữa các hợp chất NOx, VOCs, các hydrocarbon trong không khí Thời gian tồn tại trong môi trường từ 2 giờ - 3 ngày

Bụi

Bụi là tên chung cho các hạt chất rắn và hạt lỏng có đường kính nhỏ cỡ vài micrômét đến nửa milimét, tự lắng xuống theo trọng lượng của chúng nhưng vẫn có thể lơ lửng trong không khí một thời gian Bụi gồm các loại sau:

- Bụi lơ lửng tổng số (TSP): là các hạt bụi có đường kính động học

≤100μm

- Bụi PM10: là các hạt bụi có đường kính động học ≤10μm

- Bụi PM2,5: là các hạt bụi có đường kính động học ≤2,5μm

- Bụi PM1: là các hạt bụi có đường kính động học ≤1μm Trong các loại bụi này thì bụi PM2.5 có khả năng đi sâu vào các phế nang phổi, gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ hô hấp hơn cả

c Các ion

Dưới ảnh hưởng của các tia vũ trụ và các bức xạ ion hóa, các phân tử, nguyên tử trong không khí tách ra thành các ion âm, còn gọi là ion nhẹ và các ion dương, là ion nặng Không khí sạch, ít bụi và hơi ẩm thì ion nhẹ nhiều Tỉ lệ ion nhẹ / ion nặng biểu thị mức độ nhiễm bẩn không khí

Ở các thành phố, nơi tập trung đông dân, nhà máy, ô nhiễm nhiều nên lượng ion nhẹ ít, chỉ khoảng 400 ion/ml Ở nông thôn, hàm lượng ion nhẹ nhiều hơn, 2.000 ion/ml không khí Thiếu ion nhẹ sẽ bị mệt mỏi, buồn ngủ Ion nhẹ có tác dụng chữa bệnh rất tốt, với hàm lượng 20.000 ion/ml không khí sẽ có tác dụng tốt đến hệ thần kinh và các bệnh huyết áp cao, hen suyễn, dị ứng và nội tiết

Làm khí hậu toàn cầu ấm lên

Axit hóa, mưa axit

Tích tụ ôzôn ở tầng đối lưu và giảm chất lượng không khí

1.1.4 Công nghiệp hóa, đô thị hóa và môi trường không khí

a Tình hình ô nhiễm không khí ở Việt Nam và thế giới

Việt Nam nằm trong số 10 quốc gia có không khí ô nhiễm nhất thế giới, theo một nghiên cứu thường niên về môi trường do các trường đại học của Mỹ thực hiện và công

bố tại Diễn đàn kinh tế thế giới ở Davos mới đây Bản báo cáo môi trường có tên gọi

“The Environmental Performance Index” - gọi tắt là EPI 2012 - do 2 trường Đại học Yale và Columbia thực hiện, phối hợp với Diễn đàn kinh tế thế giới (WEF) EPI 2012 xếp hạng 132 quốc gia trên khắp thế giới dựa vào 22 nhân tố thuộc 10 hạng mục chính, trong đó có ô nhiễm nước và không khí, thay đổi khí hậu, đa dạng sinh học và quản lý rừng Theo EPI 2012, Thuỵ Sĩ chiếm vị trí số 1 về đánh giá tổng thể môi trường Quốc gia châu Âu này dẫn đầu thế giới trong việc xử lý kiểm soát ô nhiễm và thách thức quản

lý nguồn tài nguyên thiên nhiên Các nước đứng trong top 5, sau Thuỵ Sĩ là Latvia, Na

Uy, Luxembourg và Costa Rica

Việt Nam xếp thứ 79/132 trong đánh giá tổng thể môi trường Tuy nhiên, về chỉ

số ô nhiễm không khí, Việt Nam xếp thứ 123 Về gánh nặng bệnh tật do môi trường, Việt Nam đứng ở vị trí 77 Đối với chỉ số nguồn nước ảnh hưởng tới sức khoẻ, Việt Nam được xếp ở vị trí 80 Iraq xếp cuối bảng về đánh giá tổng thể môi trường Trung Quốc xếp thứ 116, sau đó là Ấn Độ (125) và Nam Phi (128) Pháp, Anh, Italia, Thuỵ Điển đều đứng trong top 10 về đánh giá tổng thể môi trường, trong khi Mỹ xếp vị trí

49 Theo công bố mới nhất của Tổ chức y tế thế giới (WHO) vào ngày 27/9/2016 vừa qua, Việt Nam nằm trong những nước chịu ảnh hưởng ô nhiễm không khí nặng nhất thế giới

Công bố của WHO dựa theo số liệu thống kê hơn 3000 địa điểm trên toàn cầu, theo đó ngoại trừ Châu Mỹ thì tất cả các khu vực khác đều có môi trường không khí không đạt chuẩn, ước tính khoảng 92% dân số trên thế giới đang sống trong trong làn không khí ô nhiễm Trong đó khu vực Đông Nam Á và phía Tây Thái Bình Dương có mức độ ô nhiễm không khí đặc biệt cao, và Trung Quốc, Việt Nam, Malaysia là những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất

Hình 1.4 Khoảng 92% dân số trên thế giới đang sống trong làn không khí ô

nhiễm

Từ bản đồ minh họa chất lượng không khí tại châu Á thể hiện qua chỉ số PM 2.5 cho thấy khu vực Đông Nam Á và phía Tây Thái Bình Dương có mức độ ô nhiễm không khí đặc biệt cao

Hình 1.5 Bản đồ minh họa chất lượng không khí

(Nguồn: Đại học Yale)

Ô nhiễm môi trường được đánh giá là loại ô nhiễm vô cùng nghiêm trọng, gây ra cái chết cho 6 triệu người mỗi năm Điểm nguy hiểm nhất của nó chính là các hạt phân

tử nhỏ hơn 2.5 micron (PM 2.5) chứa chất độc hại có thể dễ dàng xâm nhập sâu vào phổi và tim gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe Nhìn trên bản đồ phác họa toàn cảnh ô nhiễm không khí tại Việt Nam được Forbes Việt Nam minh họa thì màu đỏ và màu đỏ sẫm rơi vào khu vực miền Bắc Điều này đồng nghĩa với việc tại khu vực này mức độ ô nhiễm hết sức nghiêm trọng Trong khi đó, theo như trong bản đồ thể hiện thì mức độ ô nhiễm giảm dần từ khu vực miền Bắc vào miền Nam

Theo mô tả của Forbes VN, bản đồ ô nhiễm không khí này được dựa trên báo cáo chất lượng không khí toàn cầu của ĐH Yale 2016 (tổng hợp từ WHO và NASA), và từ

số liệu khu công nghiệp của Bộ Kế hoạch & Đầu tư Theo kết quả nghiên cứu từ Đại học Yale bản đồ ô nhiễm không khí dựa trên chỉ số PM 2.5 - chỉ số đánh giá ô nhiễm không khí từ 0.03 tới 153 (từ an toàn tới nguy hiểm) Tại Việt Nam, chỉ số PM 2.5 hiện tại là 43.95, xếp thứ 170/180 nước Ngoài ra, Đại học Yale xếp hạng chất lượng không khí của Việt Nam là 54.76/100 điểm

Trên thực tế, đầu tháng 3 /2016, Đại sứ quán Mỹ tại Hà Nội đã ghi nhận theo chỉ

số chất lượng không khí ở Hà Nội đang ở mức nguy hiểm Cũng trong khoảng mấy tháng đầu năm nay, trạm quan trắc môi trường tự động của Tổng cục Môi trường thường xuyên cảnh báo về mức độ ô nhiễm không khí tại Việt Nam Đặc biệt, trạm quan trắc này còn ghi nhận được sự xuất hiện của thủy ngân trong không khí tại Hà Nội Năm

2012, một công ty phân tích ô nhiễm của Pháp là ARIA Technologies đã xếp hạng Hà Nội là thành phố ô nhiễm nhất ở Đông Nam Á, và là một trong những thành phố có chất lượng không khí tệ nhất châu Á Dựa trên kết quả này và chất lượng ô nhiễm không khí

từ Đại học Yale ghi nhận thì Việt Nam là một trong những điểm “đen” về ô nhiễm

Hình 1.6 Bản đồ thể hiện mức độ ô nhiễm không khí tại Việt Nam do Forbes

Việt Nam minh họa

Theo như bản đồ trên thì mức độ ô nhiễm không khí ở miền Bắc nước ta đang trong mức báo động Tại KVNC, tỉnh Bến Tre hiện có 2 KCN đang hoạt động và chỉ số

ô nhiễm không khí vẫn nằm trong mức an toàn

b Phát triển đô thị hóa, công nghiệp hóa ở Việt Nam

Cùng với sự phát triển kinh tế – xã hội với tốc độ khá cao những năm qua, tốc độ

đô thị hóa ở Việt Nam cũng đang diễn ra với tốc độ tương đối nhanh (trung bình 1%/năm) điều này góp phần vào sự tăng trưởng của nền kinh tế, nâng cao chất lượng

và đời sống của người dân, tuy nhiên nhiều bất cập trong qui hoạch và phát triển đô thị, cùng với việc chưa có các chính sách, giải pháp đồng bộ kiểm soát thải lượng của các nguồn thải đã làm cho ô nhiễm môi trường có nguy cơ ngày càng gia tăng

Với tốc độ phát triển như vậy năm 2015, đất xây dựng đô thị đã chiếm khoảng 1,06% diện tích tự nhiên cả nước, chỉ tiêu trung bình 95 m2/người; năm 2020, nhu cầu đất xây dựng đô thị khoảng 400 000 ha, chiếm 1.3% diện tích tự nhiên cả nước, trung bình 90 m2/người; năm 2025, nhu cầu đất xây dựng đô thị khoảng 450 000 ha, chiếm 1.4% diện tích tự nhiên cả nước, trung bình 85 m2/người Đối với kết cấu hạ tầng, quyết định của Chính phủ cũng đã nêu rõ: năm 2025 trên 90% dân số đô thị được cấp nước sạch; bảo đảm nước thải và chất thải rắn đô thị được thu gom và xử lý triệt để đạt tiêu chuẩn theo quy định Tỷ lệ vận tải hành khách công cộng ở các đô thị lớn đạt trên 35% vào năm 2015 và trên 50% vào năm 2025

Hiện nay theo số liệu của Bộ Xây dựng (tính đến tháng 12/2014), cả nước có 774

đô thị (tăng 04 đô thị so với năm 2013), trong đó có 02 đô thị đặc biệt, 15 đô thị loại I,

21 đô thị loại II, 42 đô thị loại III, 67 đô thị loại IV và 627 đô thị loại V Trong năm

2015, Thủ tướng Chính phủ cũng đã có quyết định 03 đô thị đạt đô thị loại II đó là: thành phố Bắc giang (2/2015) thành phố Phan Rang – Tháp Chàm (2/2015), thành phố Châu Đốc tỉnh An Giang (4/2015), như vậy về cơ cấu các đô thị năm 2015 cũng có nhiều thay đổi (tuy nhiên báo cáo chưa thống kê được số liệu chính xác) Tỷ lệ dân số sống ở thành thị đạt 33.1% dân số (tương đương khoảng gần 30 triệu người Việt Nam sống tại khu vực thành thị, cũng theo kết quả đánh giá của cuộc điều tra trong thời kỳ

từ năm 2009-2014, tỷ suất tăng dân số thành thị hằng năm tăng lên 3.3%, tuy nhiên dân

số thành thị tăng nhanh phần lớn nhờ vào quá trình di cư và đô thị hóa đã biến nhiều khu vực nông thôn trở thành những khu đô thị mới (đây là vấn đề chúng ta cần hết sức lưu tâm)

Trong khoảng từ 1996 đến nay tốc độ đô thị hóa ở Việt Nam tăng khoảng 1%/ năm, nhưng theo các chuyên gia: quá trình đô thị hóa ở nước ta dựa quá nhiều vào mong muốn chủ quan của giới quản lý và bằng các quyết định hành chính, nhân khẩu thành

TP Hà Nội khoảng 57,5%, TP Hải Phòng khoảng 53,4%, TP Cần Thơ khoảng 33,5%,

TP Hồ Chí Minh 17,5% và của TP Đà Nẵng khoảng 12,7% – Bảng 1) rất nhiều diện tích đất nông nghiệp trở thành đất đô thị nhờ các quyết định hành chính Theo thống kê giai đoạn 2005-2013, ở Việt Nam nhân khẩu thành thị tăng bình quân khoảng 3,45%/năm, trong khi các ngành phi nông nghiệp của khu vực thành thị chỉ tăng 8,8%/năm

Bảng 1.3 Tỷ lệ đô thị hóa của một số thành phố ở Việt Nam

(Nguồn: Tổng cục Thống kê năm 2013)

Ở nước ta trong thời gian khoảng ¼ thế kỷ qua, cùng với quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước là quá trình đô thị hoá tương đối nhanh Tuy vậy, tốc độ đô thị hóa ở nước ta còn chậm hơn đô thị hóa trung bình của châu Á khoảng 15 năm (năm

2007 tỷ lệ dân số đô thị của toàn Châu Á đã vượt 50%, của Malaysia: 69.3%, của Phillipine: 64.2%, của Indonesia: 50.4% và của Thailand: 32.9%)

Bảng 1.4 Diễn biến đô thị hoá ở nước ta trong ¼ thế kỷ qua và dự báo đến 2020

(Nguồn: Niên giám thống kê Quốc gia và thông tin từ Bộ Xây dựng năm 2009)

Bảng 1.5 Diễn biến công nghiệp hóa

(Nguồn: Niên giám thống kê Quốc gia và thông tin từ Bộ Xây dựng năm 2009)

c Tác động của đô thị hóa và công nghiệp hóa đến môi trường không khí

Sau 25 năm đổi mới, nước ta đã vượt qua ngưỡng nước nghèo vào 2010, bước vào nhóm nước có thu nhập trung bình Những chuyển biến, khởi sắc và thành công của nền kinh tế - xã hội nước ta trong công cuộc đổi mới, mở cửa trong những năm qua có dấu

ấn đậm nét của việc hình thành, phát triển các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu kinh

tế Đây thật sự là một động lực thúc đẩy mạnh mẽ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu vượt bậc ấy, chúng ta đang phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng về môi trường Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, hiện nước ta có gần 4000 cơ sở sản xuất, hơn 1500 làng nghề gây ô nhiễm,

nước, không khí đang lan rộng không chỉ ở các KCN, khu đô thị, mà ở cả những vùng nông thôn; đa dạng sinh học tiếp tục bị suy giảm; biến đổi khí hậu và nước biển dâng gây ra triều cường và những hậu quả khôn lường

Hoạt động sản xuất công nghiệp với nhiều loại hình khác nhau được đánh giá là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí đáng kể tại Việt Nam Các tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu phát sinh từ quá trình khai thác và cung ứng nguyên vật liệu đầu vào, khí thải từ các công đoạn sản xuất như đốt nhiên liệu hóa thạch, khí thải

lò hơi, hóa chất bay hơi… Nguồn ô nhiễm không khí từ hoạt động công nghiệp thường

có nồng độ các chất độc hại cao, tập trung trong một vùng

Tùy thuộc vào loại hình sản xuất, quy trình công nghệ, quy mô sản xuất và nhiên liệu sử dụng mà các hoạt động công nghiệp khác nhau sẽ phát sinh khí thải với thành phần và nồng độ khác nhau Các chất độc hại từ khí thải công nghiệp được phân loại thành các nhóm bụi, nhóm chất vô cơ và nhóm các chất hữu cơ với các chất ô nhiễm phổ biến gồm NO2, SO2, VOC, TSP, các hóa chất và các kim loại Trong đó lượng phát thải SO2, NO2 và TSP chiếm phần lớn trong tải lượng các chất ô nhiễm, còn lại là các chất ô nhiễm không khí khác Trong các nhóm ngành công nghiệp ở Việt Nam, các hoạt động: khai thác và chế biến than, sản xuất thép, sản xuất vật liệu xây dựng và nhiệt điện đang được đánh giá là những nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí đáng kể hiện nay

Bảng 1.6 Ước tính tải lượng một số thông số ô nhiễm không khí từ hoạt động

công nghiệp trên cả nước năm 2009

Chất ô nhiễm

Tải lượng (tấn/năm)

Bảng 1.7 Nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình

1 Các ngành có lò hơi, lò sấy, máy phát

điện đốt nhiên liệu nhằm cung cấp

hơi, điện, nhiệt

 Bụi, SO2, CO, CO2, NO2, VOCs, muội khói

2 Nhóm ngành nhiệt điện  Bụi, CO, CO2, H2S, SO2, và NOx

3 Nhóm ngành sản xuất xi măng  Bụi, NO2, CO2, F

4 Nhóm ngành sản xuất gang thép  Bụi, gỉ sắt chứa các oxit kim loại

(FeO, MnO, Al2O3, SiO2, CaO, MgO); khí thải chứa CO2, SOx

5 Nhóm ngành may mặc: từ công đoạn

cắt may, giặt tẩy, sấy

 Bụi, Cl, SO2, Pigment, Formandehit,

8 Nhóm ngành sản xuất hóa chất  Bụi H2S, NH3, hơi dung môi hữu cơ,

hóa chất đặc thù, bụi, SO2, CO, NO2

9 Nhóm ngành khai thác dầu thô, khí

(Nguồn: Báo cáo môi trường quốc gia 2013)

Các hoạt động sản xuất tại KCN Giao Long chủ yếu thuộc nhóm ngành 1: Các ngành có lò hơi, lò sấy, máy phát điện đốt nhiên liệu nhằm cung cấp hơi, điện, nhiệt và nhóm ngành 5: Nhóm ngành may mặc từ công đoạn cắt may, giặt tẩy, sấy Dựa trên các loại khí thải phát sinh điển hình, luận văn lụa chọn các thông số TSP, CO, SO2, NOx là các thông số chính để đánh giá chất lượng không khí

Hoạt động giao thông vận tải, các ngành công nghiệp, thủ công nghiệp và hoạt động xây dựng là những nguồn chính gây ô nhiễm không khí ở Theo đánh giá của các chuyên gia, ô nhiễm không khí ở đô thị do giao thông gây ra chiếm tỷ lệ khoảng 70% Xét các nguồn thải gây ra ô nhiễm không khí trên phạm vi toàn quốc (bao gồm cả khu vực đô thị và khu vực khác), ước tính cho thấy, hoạt động giao thông đóng góp tới gần 85% lượng khí CO, 95% lượng VOCs Trong khi đó, các hoạt động công nghiệp là nguồn đóng góp khoảng 70% khí SO2 Đối với NO2, hoạt động giao thông và hoạt động sản xuất công nghiệp có tỷ lệ đóng góp xấp xỉ nhau

Môi trường không khí tại các đô thị chịu ảnh hưởng tổng hợp từ nhiều nguồn thải Trong khoảng 5 năm trở lại đây, chất lượng không khí đô thị chưa có nhiều cải thiện Riêng tại các khu công nghiệp, khói bụi, tiếng ồn và nước thải độc hại bao quanh thôn xóm, làng mạc… là thực tế ô nhiễm tại nhiều KCN hiện nay Các cơ quan chức năng thừa nhận, người dân đang phải sống chung với ô nhiễm môi trường nhưng vẫn chưa có giải pháp xử lý triệt để tình trạng này

Vấn đề ô nhiễm không khí tại các KCN hiện nay là vấn đề bức xúc Tuy nhiên, xử

lý vi phạm do ô nhiễm khí thải lại chưa được quan tâm thích đáng

Mới đây, Viện Khoa học môi trường (Tổng cục Môi trường) đã thực hiện Nghiên cứu về kiểm soát ô nhiễm khí thải từ KCN ở Việt Nam, đánh giá thực trạng ô nhiễm không khí tại các KCN ở Việt Nam Theo khảo sát của các nhà khoa học tại một số KCN nằm trên địa bàn 4 tỉnh: Bắc Ninh (KCN Phong Khê, Mả Ông), Thừa Thiên – Huế (KCN Thủy Phương), Bình Định (KCN Gò Đá Trắng) và TP Hồ Chí Minh (KCN Lê Minh Xuân) Kết quả cho thấy, thực trạng ô nhiễm khí thải tại KCN đối với hai loại hình sản xuất, tái chế giấy và tái chế kim loại là vấn đề cần được quan tâm nhiều nhất với mức độ gây ô nhiễm khá cao

Đối với loại hình sản xuất, tái chế giấy, không khí bị ô nhiễm bởi các chất độc hại như CO, SO2, Cl2 đều vượt quá giới hạn cho phép so với quy chuẩn Việt Nam, có thông

số vượt quá 3 – 4 lần Đối với loại hình tái chế kim loại, các chất như SO2, CO, NO2, Bụi, Cu, Zn cũng vượt quá giới hạn cho phép so với quy chuẩn Việt Nam Ngoài ra, ô nhiễm mùi cũng là một vấn đề bức xúc tồn tại từ nhiều năm nay chưa được khắc phục Đặc biệt, việc thực hiện kiểm soát ô nhiễm khí thải còn tồn tại nhiều khó khăn do công nghệ sản xuất lạc hậu, phát sinh nhiều khí thải, trong khi đó, chế tài xử lý ô nhiễm chưa hiệu quả

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, tại các KCN, có tới 78.4% các cơ sở sản xuất được điều tra chưa có hệ thống xử lý khí thải, gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm trọng

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA

1.2.1 Khái niệm về mô hình hóa

Hiện nay không có lĩnh vực nhận thức nào mà người ta không sử dụng đến mô hình Theo nghĩa rộng mô hình là cấu trúc được xây dựng trong tư duy hoặc thực tiễn, cấu trúc này tái hiện lại thực tế ở dạng đơn giản hơn, công thức hơn và trực quan hơn Trong lịch sử phát triển con người đã từng sử dụng mô hình Mô hình là những bức tranh đơn giản về thực tế và là công cụ để giải quyết nhiều vấn đề Dĩ nhiên, mô hình sẽ không bao giờ chứa đựng tất cả các đặc tính của hệ thống thực, bởi vì, chính nó không phải là hệ thống thực Nhưng điều quan trọng là nó chứa đựng tất cả các đặc tính đặc trưng cần thiết trong phạm vi của vấn đề cần giải quyết hay mô tả

Từ đó chuyên gia hàng đầu người Đan Mạch Jorgensen M.E cho rằng mô hình hóa môi trường phải mang những đặc tính lưu ý đến khía cạnh quản lý hay vấn đề mang tính khoa học, đây chính là điều mà các nhà khoa học mong muốn Môi trường là một

hệ thống phức tạp Tuy nhiên, nhờ những nghiên cứu mạnh mẽ trong nhiều thập kỷ qua nên ngày nay đã có thể thiết lập những mô hình môi trường mang tính thực tiễn cao Lĩnh vực mô hình hóa môi trường đã phát triển nhanh chóng trong hai thập kỷ qua do những nhân tố sau:

- Sự phát triển công nghệ máy tính, cho phép chúng ta xử lý những phép tính toán rất phức tạp

- Hiểu biết chung về những vấn đề ô nhiễm, bao gồm việc loại trừ hoàn toàn ô nhiễm là không khả thi, nhưng việc kiểm soát ô nhiễm thích hợp với nguồn kinh tế giới hạn đòi hỏi sự cân nhắc đúng về những ảnh hưởng của ô nhiễm tác động lên hệ sinh thái

- Kiến thức về môi trường của chúng ta và các vấn đề sinh thái đã gia tăng đáng

kể Đặc biệt, chúng ta lĩnh hội nhiều kiến thức hơn về mối quan hệ định lượng trong hệ sinh thái, thuộc tính sinh thái và các nhân tố môi trường

Khí tượng học

Thủy văn (sông, hồ) Thủy lực

Xử lý và phân tích

số liệu môi trường Mô hình hóa môi trường

Hệ thống thông tin môi trường

Cơ học thủy khí

Đánh giá tác động môi trường

Toán cao

Hóa môi trường

Ô nhiễm không khí và nước

Hình 1.7 Cấu trúc mô hình hóa môi trường.

1.2.2 Vai trò của mô hình hóa môi trường

Tầm quan trọng của việc sử dụng mô hình trong công tác quản lý môi trường được minh họa trong Hình 1.8 Sự đô thị hóa và phát triển công nghệ đã tác động mạnh vào môi trường Năng lượng và các chất ô nhiễm được phát thải, xả thải vào môi trường sinh thái, và tại đây chúng gây nên sự phát triển nhanh chóng của tảo hay vi khuẩn, phá hoại các loài khác dẫn tới làm thay đổi cấu trúc sinh thái Một hệ sinh thái bất kỳ đều rất phức tạp Chính vì vậy việc tiên đoán các tác động lên môi trường là một nhiệm vụ khá nặng nề Chính vì lý do này đã biến mô hình trở thành một công cụ có ích bởi vì

mô hình là bức tranh phản ánh thực tế Với kiến thức môi trường sinh thái đầy đủ và hoàn chỉnh, có thể rút ra được những đặc trưng của hệ sinh thái liên quan đến các vấn

đề ô nhiễm và qua nghiên cứu để hình thành nên nền tảng của mô hình môi trường Như được chỉ ra ở Hình 1.8, kết quả mô hình có thể được sử dụng để lựa chọn kỹ thuật môi trường phù hợp nhất cho giải pháp các vấn đề môi trường đặc biệt, hay cho việc xây dựng các bộ luật khung giúp giảm thiểu hay kiểm soát ô nhiễm

Mô hình môi trường, sinh thái

Quá trình công nghiệp

Công nghệ môi trường

Hình 1.8 Mối liên hệ giữa khoa học môi trường và các yếu tố khác

Sự đô thị hóa và phát triển công nghệ đã tác động mạnh vào môi trường Năng lượng và các chất ô nhiễm được phát thải, xả thải vào môi trường sinh thái, và tại đây chúng gây nên sự phát triển nhanh chóng của tảo hay vi khuẩn, phá hoại các loài khác dẫn tới làm thay đổi cấu trúc sinh thái Một hệ sinh thái bất kỳ đều rất phức tạp Với kiến thức môi trường sinh thái đầy đủ và hoàn chỉnh, có thể rút ra được những đặc trưng của hệ sinh thái liên quan đến các vấn đề ô nhiễm và qua nghiên cứu để hình thành nên nền tảng của mô hình môi trường

Ứng dụng mô hình trong môi trường đã trở nên phổ biến, nếu chúng ta muốn hiểu

sự vận hành của một hệ thống phức tạp như hệ sinh thái Thật không đơn giản để khảo sát nhiều thành phần và tác động trong một hệ sinh thái mà không sử dụng mô hình như

là công cụ tổng hợp Tác động qua lại lẫn nhau của hệ thống có lẽ không nhất thiết là tổng các tác động riêng rẽ Điều này ngụ ý rằng các tính chất của một hệ sinh thái như

là một hệ thống không thể được phản ánh nếu không sử dụng mô hình của hệ thống hoàn toàn

Do đó, không có gì ngạc nhiên khi các mô hình môi trường đã được sử dụng ngày càng nhiều trong sinh thái học nói riêng và môi trường nói chung, như một công cụ để hiểu về tính chất của hệ sinh thái Ứng dụng này đã phản ánh rõ ràng những thuận lợi của mô hình như là công cụ hữu dụng trong môi trường môi trường, nó có thể tóm tắt theo những điểm dưới đây:

- Mô hình là những công cụ hữu ích trong khảo sát các hệ thống phức tạp

- Mô hình có thể được dùng để phản ánh các đặc tính của hệ sinh thái

- Mô hình phản ánh các lỗ hổng về kiến thức và do đó có thể được dùng để thiết lập nghiên cứu ưu tiên

- Mô hình là hữu ích trong việc kiểm tra các giả thiết khoa học, vì mô hình có thể mô phỏng các tác động bên trong của hệ sinh thái, dùng nó để so sánh với các quan sát

Hình 1.9 Ý tưởng thể hiện vai trò các mô hình hóa môi trường trong QLMT

(Nguồn: Giáo trình mô hình hóa môi trường – TSKH Bùi Tá Long)

Nhược điểm của mô hình hóa

Mô hình hóa có nhiều ưu điểm nhưng chúng cũng có một số nhược điểm mà người thực hành cần phải thận trọng Những nhược điểm này không thực sự ảnh hưởng trực tiếp đến việc phân tích và mô hình hóa hệ thống nhưng liên quan đến những dự án làm

Thứ hai: Mô hình hóa không tự nó giải quyết được các vấn đề Nếu chỉ dùng mô hình hóa thì có thể giải quyết được các vấn đề trong hệ thống Nó chỉ đưa ra cách quản

lý với những giải pháp tiềm năng để giải quyết vấn đề Nó đưa ra những đề nghị hữu dụng cho việc thay đổi, dựa vào đó người làm mô hình có thể áp dụng và phát triển hệ thống theo hướng của mô hình gợi ý Người sử dụng mô hình hoặc người lập kế hoạch phải biết chọn một trong những giải pháp thích hợp trong hàng loạt những giải pháp tiềm năng để có được thành công nhất

1.2.3 Sự phát tán ô nhiễm trong không khí

a Sự phát tán chất khí trong khí quyển

Sự lan truyền các chất ô nhiễm khác nhau trên một diện rộng trong khí quyển là quá trình vật lý rất quan trọng Sự lan truyền các chất ô nhiễm không khí theo diện rộng trong khí quyển có thể gây ra tổn thất nặng nề trong những điều kiện khí tượng nào đó

Vì vậy yếu tố khí tượng cần được nghiên cứu cẩn thận Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới kích thước và hình dạng đám mây phát thải chất khí vào khí quyển

Nồng độ của khí thay đổi trong phạm vi từ 100% ở nhân tới 0 tại gần biên của đám mây Sau một thời gian nào đó, hạt nhân 100% khí trở nên nhỏ hơn, còn vào thời điểm dài hơn, hạt nhân 100% thậm chí gần như không còn nữa Bắt đầu từ thời điểm này, điểm cao nhất (nồng độ mặt đất cao nhất) sẽ nhỏ hơn 100% và sẽ tiếp tục giảm Về thay đổi không gian thì tiết diện nồng độ chất khí trong đám mây ngày một trải rộng, điểm cao nhất của nồng độ (điểm ở tâm của nó) càng ngày càng thấp xuống Tại một điểm nào đó, điểm cao nhất của nồng độ trở nên nhỏ hơn mức độ nguy hiểm

Hình 1.10 cho thấy sự thay đổi diện tích vào thời điểm khi đám mây chỉ mới được tạo thành đến thời điểm khi tại một điểm nào đó của đám mây nồng độ trở nên nhỏ hơn các giá trị được chọn của nồng độ ngưỡng

Hình 1.10 Sơ đồ chùm phân tán chất ô nhiễm không khí được sử dụng trong

nhiều mô hình phân tán không khí

b Các điều kiện ảnh hưởng đến sự phát tán của khí trong khí quyển

b1 Sự ảnh hưởng của lượng phát thải lên sự phát tán chất khí

Cũng như trong các trường hợp phát thải tức thời và phát thải liên tục, kích thước của vùng nguy hiểm sẽ càng lớn cả theo chiều dài lẫn chiều rộng, khi lượng chất ô nhiễm phát thải càng nhiều

b2 Ảnh hưởng độ ổn định của khí quyển lên sự phát tán chất khí

Thời gian trong ngày, bức xạ mặt trời trong vùng phát thải, mức độ che phủ của mây và cường độ gió đóng vai trò quan trọng trong sự phát tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí và vì những lý do đó nên kích thước các vùng nguy hiểm cũng phụ thuộc vào các yếu tố này Các nhà khí tượng đã đưa ra sự phân loại 6 mức độ ổn định

b3 Ảnh hưởng của tính nổi của khí lên sự phát tán của chúng

Các chất khí phát thải vào khí quyển có thể nặng hơn hoặc nhẹ hơn không khí Trong trường hợp nhẹ hơn không khí, chất khí, hay tạp chất có thể hòa trộn với không khí tạo thành trạng thái có mật độ gần với không khí Nồng độ mặt đất thường là nhỏ hơn bởi vì điểm với nồng độ cao nhất dọc theo đường lan truyền của đám mây sẽ được nâng lên cao Tốc độ nâng như vậy của đám mây sẽ là hàm số của hiệu mật độ giữa khí

và không khí và của vận tốc gió Gió mạnh có xu hướng giữ đám mây ở bề mặt đất lâu hơn

Các chất khí nặng hơn không khí sẽ có xu hướng hạ thấp xuống mặt đất và trong một số điều kiện có thể chạm xuống mặt đất hay quay ngược lại so với hướng gió Tuy nhiên trong khi bị pha loãng bởi không khí, tại một số thời điểm chúng bắt đầu có xu hướng thay đổi giống như chất khí có mật độ gần với mật độ của không khí Như vậy, việc xem xét sự phát tán của chất khí nặng quan trọng hơn đối với những giá trị nồng

(Biên độ >

600)

Trung bình (Biên độ 35

- 600)

Yếu (Biên độ 15

- 600)

Lớn hơn 59%

Nhỏ hơn 50%

Chú thích: A – Điều kiện rất không ổn định B – Điều kiện không ổn định vừa phải

C – Điều kiện không ổn định yếu D – Điều kiện trung tính

E – Điều kiện ổn định yếu F – Điều kiện ổn định vừa phải

b4 Ảnh hưởng chiều cao phát thải lên sự phát tán khí

Đa số phát thải công nghiệp được thực hiện qua ống khói Trong trường hợp này các nguyên lý phát tán ô nhiễm đều có thể áp dụng, tuy nhiên, nồng độ mặt đất có sự khác biệt so với trường hợp nguồn thải ở dưới mặt đất Hình 1.11 giải thích các nguyên

Hình 1.11 (a) Một số hiệu ứng từ phát thải do nguồn cao với những đám khói có

hình dáng khác nhau tại các thời điểm khác nhau

(b) Sự phát tán liên tục của luồng chất khí trong không khí

(c) Sự phát tán dòng chất nặng của khí với một quỹ đạo đặc biệt của đám mây

Nếu chất khí nhẹ hơn không khí thì sự xuất hiện của chất ô nhiễm gần mặt đất sẽ phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc gió Đám mây hay vệt khói có thể nâng lên rất nhanh, rất chậm hay có thể không nâng lên chút nào phụ thuộc vào vận tốc gió và vận tốc bản thân phát thải vào không khí

b5 Ảnh hưởng trạng thái vật lý chất ô nhiễm lên sự phát tán

Điều quan trọng nữa cần phải biết là ngoài chất khí, gió còn có thể cuốn theo khói, sương mù, sol khí và những hạt bụi Một số phát thải còn chứa các hợp chất hóa học, hay hỗn hợp chất hóa học, bụi, sol khí Các hạt, các tạp chất có kích thước lớn có thể rơi từ các đám mây và vệt khói xuống bề mặt đất Các hạt nhỏ có thể đi xa cũng như các chất khí Các hạt chất lỏng bay có thể bốc hơi trong thời gian bị gió cuốn đi, mặc

dù nếu ở dạng khí hoàn toàn chúng có thể nhẹ hơn không khí Tất cả các hiện tượng này đều có ảnh hưởng lên nồng độ gần mặt đất của chất khí

b6 Ảnh hưởng của tốc độ phụt khói ở độ cao miệng ống khói lên sự phát tán

Khí có thể phát thải vào khí quyển dưới dạng các luồng do áp suất cao Luồng khí mạnh đầu tiên có thể gây ra sự pha trộn mạnh và như vậy dẫn tới sự giảm nồng độ của chất khí Tuy nhiên sau đó khi đám mây và vệt khói chuyển động theo hướng gió thì điều này ít bị ảnh hưởng hơn

b7 Ảnh hưởng của bề mặt đệm lên sự phát tán chất khí

Trên thực tế nhiều bề mặt đệm nơi xảy ra sự phát thải không bằng phẳng Các bề mặt như vậy ảnh hưởng tới sự phát tán của chất khí Thường thì những bề mặt đệm như vậy làm tăng lên sự dịch chuyển và phân tán chất ô nhiễm

b8 Ảnh hưởng của sự thay đổi hướng gió lên phạm vi ô nhiễm

Hướng gió rất ít khi không đổi trong thời gian phát thải: nó có thể thay đổi nhiều lần Những thay đổi như vậy của hướng gió được gọi là sự nhiễu Phụ thuộc vào các điều kiện ổn định A, B, C mà chất ô nhiễm được phân tán rộng hay hẹp Thường chúng được phân tán theo hình quạt với gốc là điểm gây ô nhiễm và chạy dọc theo hướng gió

độ rộng của hình quạt có thể to hay nhỏ phụ thuộc vào độ nhiễu và độ ổn định của môi trường

c Phương trình cơ bản mô tả sự truyền tải và khuếch tán chất ô nhiễm

Sự lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường chất khí được xác định bởi hai quá trình cơ bản: chuyển động chuyển tải do chuyển động trung bình của chất khí và sự khuếch tán do rối

Bài toán lan truyền chất trong không khí được đưa về tìm kiếm nghiệm của bài toán biên với phương trình vi phân đạo hàm riêng cùng điều kiện ban đầu và điều kiện biên xác định Phương trình lan truyền chất với các giá trị trung bình của vận tốc gió và nồng độ có dạng sau đây:

C: Là các giá trị trung bình của nồng độ

Ux, Uy, Uz: vận tốc gió theo các phương

K: hệ số khuếch tán rối (tương ứng với các trục tọa độ x, y , z)

αC − βC: hàm nguồn, mô tả tốc độ thay đổi của nồng độ thể tích cho các biến đổi hóa học hay sự phân rã của các chất

1.2.4 Mô hình AERMOD View

a Giới thiệu

Phân loại các mô hình khuếch tán ô nhiễm không khí

Tất cả các mô hình ô nhiễm không khí có thể chia thành 4 loại dựa trên cấu trúc

và cơ sở tiếp cận để giải quyết bài toán phát tán ô nhiễm Chúng bao gồm: Mô hình giải tích (mô hình Gauss), mô hình số, mô hình thống kê và mô hình vật lý

 Mô hình giải tích và mô hình số

Là mô hình tất định (Deterministic model) được thiết lập trên cơ sở các biểu diễn toán học của các dữ liệu đầu vào đã biết trước (nguồn thải, tốc độ phát thải)

 Mô hình giải tích

Được thiết lập trên cơ sở cách giải phương trình phát tán và đòi hỏi một lượng lớn cơ sở dữ liệu

 Mô hình số

Được thiết lập trên cơ sở các quá trình trong khí quyển, trong đó kết quả có được

từ các nguyên nhân tác động ban đầu, kết quả chạy mô hình sẽ cho ra một tập các giá trị nồng độ chất ô nhiễm

hệ giữa các số liệu này và xu hướng diễn biến nồng độ trong thời gian trước đây

 Mô hình vệt khói Gauss

Mô hình vệt khói Gauss là một trong số những mô hình được sử dụng rộng rãi trên thế giới hiện nay Mô hình này được áp dụng cho các nguồn thải điểm Cơ sở của mô hình này là biểu thức đối với phân bố chuẩn hay còn gọi là phân bố Gauss các chất ô nhiễm trong khí quyển Phương pháp tương tự như vậy đã được Cơ quan bảo vệ môi trường liên bang của Mỹ khuyến cáo cho các tính toán mang tính quy phạm Các mô hình dạng này thích hợp cả đối với những dự báo ngắn hạn lẫn dài hạn Các dự báo ngắn hạn được thực hiện với sự trợ giúp của các mô hình tính toán vẽ bản đồ ô nhiễm của vùng đối với một giai đoạn tương ứng với các điều kiện tương đối ổn định Các mô hình này cũng có thể được sử dụng cho các dự báo dài hạn nếu khoảng thời gian dự báo có thể được chia ra thành các khoảng thời gian tựa dừng (gần với điều kiện dừng) của điều kiện khí tượng Phương pháp tiếp cận như vậy là cần thiết để đánh giá nồng độ trung