Phát thải từ hoạt động khai thác đá là loại hình gây ô nhiễm chính cho khu vực xung quanh với loại hình nguồn thải nguồn đường và nguồn thể tích. Mô hình hóa môi trường là công cụ không thể thiếu để đánh giá phạm vi và mức độ ảnh hưởng từ loại hình hoạt động này.
BÀI BÁO KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HỐ TÍNH TỐN Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ CHO NGUỒN THẢI ĐƯỜNG VÀ THỂ TÍCH - TRƯỜNG HỢP ÁP DỤNG TẠI MỎ KHAI THÁC ĐÁ TỈNH BÌNH DƯƠNG Bùi Tá Long1*, Nguyễn Hồng Phong1, Ngũn Châu Mỹ Dun1 Tóm tắt: Phát thải từ hoạt động khai thác đá loại hình gây nhiễm cho khu vực xung quanh với loại hình nguồn thải nguồn đường nguồn thể tích Mơ hình hóa mơi trường cơng cụ khơng thể thiếu để đánh giá phạm vi mức độ ảnh hưởng từ loại hình hoạt động Trong nhiều năm qua, có nhiều nghiên cứu dựa phương pháp mơ hình tốn khác nhau, đặc biệt Cơ quan bảo vệ mơi trường Mỹ đưa phương pháp tính tốn lưu ý tới địa hình phức tạp thay đổi khí tượng lớp biên khí Bài báo này, dựa phương pháp kết hợp mơ hình tốn, GIS, WRF tính tốn nhiễm khơng khí từ nguồn thể tích nguồn đường từ hoạt động khai thác đá Bình Dương Kết tính tốn kiểm định từ số liệu thực đo cho thấy độ tin cậy mơ hình đề xuất Từ khóa: Mơ hình phát tán, nhiễn bụi, nguồn thể tích, nguồn đường, WRF Ban Biên tập nhận bài: 12/05/2019 Ngày phản biện xong: 20/06/2019 Đặt vấn đề Công tác quản lý môi trường thường xuyên phải đối mặt với ô nhiễm không khí khu vực tập trung loại hình phát thải dạng đường vùng, ví dụ nơi khai thác đá phục vụ cho ngành xây dựng Tùy thuộc vào vị trí, cấu trúc, dạng mỏ đá, tác động mơi trường q trình khai thác, chế biến, vận chuyển diễn đa dạng cường độ khác [12] Tác động tới mơi trường khơng khí hoạt động khai thác khoáng sản chủ yếu tạo bụi Bụi thường phát sinh trình nổ mìn, đào xúc đất đá, bốc xúc vận chuyển khoáng sản Các loại bụi đều độc hại tới sức khỏe người vậy xây dựng phương pháp định lượng nhiễm khơng khí nhiệm vụ cần giải khuôn khổ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Trong nghiên cứu này, dựa sốliệu hiện trạng khai thác đá mỏ khai thác Thường Tân, Tân Mỹ, tỉnh Bình Dương đưa đánh giá mức độ, phạm vi ảnh hưởng từ loại hình nguồn thải khác với nguồn điểm, cụ thể dạng đường (line source) Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Email: longbt62@hcmut.edu.vn Ngày đăng bài: 25/07/2019 thể tích (volume source) Tại Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng mơ hình phát tán nhiễm khơng khí kỷ trước [1-3] tăng nhanh sau năm 1998, xem nguồn nghiên cứu [3-4] Hạn chế nghiên cứu nước [1-2] giới hạn nguồn điểm, [3] có xem xét số trường hợp nguồn đường, nguồn thể tích, nhiên nghiên cứu xem xét địa hình phẳng, khơng lưu ý tới trường hợp nguồn thải nằm khu vực địa hình phức tạp Hạn chế nghiên cứu [1-3] chưa ý tới thay đổi yếu tố khí tượng lớp biên khí quyển, điều quan trọng tính tốn nhiễm khơng khí Nghiên cứu [4] đưa cách tính nhiễm khơng khí cho nguồn điểm có lưu ý tới địa hình phức tạp yếu tố khí tượng lớp biên, nhiên hạn chế nghiên cứu khơng lưu ý tới loại hình nguồn khác nguồn đường, nguồn thể tích Nghiên cứu phát triển mơ hình phát tán nhiễm khơng khí được thực hiện tại nhiều nước, đặc biệt nước phát triển, xem [5-7] trích dẫn đó, Mỹ TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC nước thực cơng việc có hệ thớng [8-11] Theo Environmental Protection Agency (EPA) (1995) [8], khởi đầu từ năm 1991, Hiệp hội Khí tượng Hoa Kỳ (AMS) Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) khởi xướng hợp tác với mục tiêu đưa thành tựu nghiên cứu lớp biên hành tinh (Planetary Boundary Layer, PBL) vào mơ hình phân tán nhiễm Kết hợp tác thểhiện [8-11] Tuy nhiên, hạn chế nghiên cứu kết viết phần mềm tính tốn cơng bố rộng rãi vấn đề quyền Bài báo thực nghiên cứu ứng dụng mơ hình hố tính tốn nhiễm khơng khí cho loại hình nguồn thải đường thể tích, lấy khu vực mỏ khai thác đá tỉnh Bình Dương làm ví dụ nghiên cứu, khu vực có loại hình nguồn thải đường nguồn thể tích hoạt động tích cực Nguồn đường xác định độ dài, chiều rộng đường chiều cao h = 2m độ cao cách mặt đất nơi diễn phát thải (được mô tả chi tiết [8]) Ng̀n thể tích hiểu hình hộp với đáy hình vng chiều cao h phụ thuộc vào trường hợp thực tế (được mô tả chi tiết [8]) Phương pháp số liệu sử dụng 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Tỉnh Bình Dương có cụm mỏ đá xây dựng nằm xã Thường Tân, Tân Mỹ (Hình 1) Hai cụm mỏ có điều kiện khai thác đá thuận lợi, nhờ vào vị trí vùng sâu, xa thị trấn, đất đai cằn cỗi sử dụng vào nông nghiệp không hiệu Tuy đá có chất lượng từ trung bình đến kém, nhờ vào điều kiện giao thông thủy thuận lợi nên khu mỏ ngày phát triển, thị trường tiêu thụphần lớn vùng Đồng bằng sông Cửu Long, sản lượng hàng năm khoảng 4-5 triệu m3 Hình Bản đồ khu vực nghiên cứu - vị trí moong khai thác đá Qua khảo sát thực địa hoạt động khai thác mỏ đá [12], nhóm nghiên cứu phân loại nguồn tác động ảnh hưởng đến môi trường khơng khí khu vực Nguồn phát sinh nhiều bụi hoạt động xay nghiền đá khu vực khai thác Loại nguồn trình vận chuyển đá từ khu khai thác đến bến thủy nội địa, nguồn phát thải từ trình tải đá lên sà lan bến thủy nội địa nguồn phát thải từ hoạt động khai thác moong đá vị trí thấp mặt đất 2.2 Mơ hình phát thải TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 Công suất nguồn thải nguồn đường tính tốn theo cơng thức [13-15] sau: (1) M k,i EFi Q k L k Trong Mk, i cơng suất nguồn thải k thông số ô nhiễm i (mg/s) Với số nguồn thải k nghiên cứu tuyến đường cần tính tốn (xem Bảng 3) i thông số ô nhiễm SO2, NO2, PM10; Qk lưu lượng phương tiện giao thông nguồn thải k (xe/giờ) Khảo sát, xác định loại số lượng phương tiện giao thông thực BÀI BÁO KHOA HỌC phương pháp ghi hình điểm nút tuyến đường nhiều khung liên tiếp ngày, ghi hình 15 phút Sau đó, thực tính tốn, quy đổi để thu giá trị lưu lượng phương tiện giao thông (xe/giờ) Việc ghi hình thực vào ngày 15/07/2019; Lk chiều dài tuyến đường k cần tính tốn (km); EFi hệ số phát thải thông số ô nhiễm i (g.km1.xe-1) Hệ số phát thải áp dụng tính tốn nghiên cứu trình bày Bảng sau: Bảng Hệ số phát thải thông số SO2, NOx, PM10 TT Loại phương tiện Xe máy, mô tô Xe buýt Xe tải nhẹ (LDV) Xe tải nặng (HDV) Xe ô tô NOx[13-14] 0,05±0,02 19,7±5,2 1,9±0,9 19,7±5,2 1,9±0,9 SO2[14] 0,03±0,015 1,86±1,08 0,05±0,029 1,86±1,08 0,18±0,105 PM10[15] 0,2 236 1,6 236 0,07 Công thức tính phát thải tổng bụi lơ lửng sau: (TSP) thực theo công thức [13-15] Emission TSP (g/s) = CTSP (mg/m3) x 1000 (g/mg) x V (m/s) x S (m2) Trong Emission TSP (g/s) tải lượng TSP; CTSP (mg/m3) nồng độ TSP đo đạc; V (m/s) vận tốc gió thời điểm đo; S (m2) diện tích moong khai thác (Bảng 4) Kết tính tốn TSP quy đổi sang PM10 theo phương pháp trình bày [15] Các công thứ (1), (2) nghiên cứu sử dụng để tính tốn thơng số tải lượng, từ ứng dụng mơ hình phát tán để tính tốn phạm vi ảnh hưởng từ nguồn thải 2.3 Mơ hình khí tượng Trong nghiên cứu sử dụng mơ hình Nghiên cứu Dự báo thời tiết (Weather Research and Forecasting (WRF)) Đây kết hợp tác phát triển nhiều trung tâm nghiên cứu dự báo khí tượng Hoa Kỳ Trung tâm Quốc gia nghiên cứu khí (2) (NCAR), Cục Quản lý Đại dương Khí Quốc gia (NOAA), Trung tâm dự báo môi trường quốc gia (NCEP) [16] Phiên WRF đời vào năm 2000 [17-18], liên tiếp năm sau phiên Từ năm 2004 phiên 2.0 phiên kế tiếp; từ năm 2008 phiên thứ cập nhật Phiên có cải tiến ổn định lớp biên hành tinh (PBL), số thay đổi sơ đồ Grell cải tiến sơ đồ vi lý mây, vật lý bề mặt,… Hiện nay, phiên 4.1.2 (tháng 6/2019) áp dụng cho nghiên cứu Các liệu khí tượng sử dụng tính tốn thay đổi theo phương đứng gió, dịng chảy rối nhiệt độ Các bước triết xuất thề Hình Hình Các bước xử lý sinh số liệu khí tượng lớp biên khí [4] TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Hình Miền lưới tính sử dụng nghiên cứu Để phục vụ mô kiểm nghiệm mơ hình, nghiên cứu mơ lại trường khí tượng cho khu vực vào ngày 15 tháng năm 2019, với số liệu đầu vào từ mơ hình GFS (Global Forecasting System) mơ hình dự báo thời tiết toàn cầu vận hành Cơ quan Thời tiết Quốc gia Mỹ Mơ hình GFS chạy nghiệp vụ lần ngày vào 0h, 6h, 12h 18h với độ phân giải thời gian 16 ngày, 10 ngày đầu, độ phân giải khơng gian 0,25º x 0,25º kinh vĩ, ngày sau 1,0º x 1,0º kinh vĩ Các thông số chi tiết xem Bảng 2, Hình 2.4 Mơ hình lan truyền Mơ hình tốn sử dụng có lưu ý tới địa hình địa hình khu vực nghiên cứu phức tạp, khơng phẳng Cơng thức tính tốn nồng độ chất ô nhiễm, áp dụng điều kiện ổn định khơng ổn định có dạng [4]: CT {xr , yr , zr } f Cc, s{xr , yr , zr } (1 f )Cc, s{xr , yr , z p } Trong CT {xr , yr , zr } tổng nồng độ; Cc,s {xr , yr , zr } nồng độ đóng góp từ luồng khí theo phương ngang (các số C S tương ứng với trường hợp không ổn định ổn định), Cc,s {xr , yr , zp } nồng độ đóng góp từ địa hình, f hàm số trọng số, { xr , yr , zr } biểu diễn tọa độ điểm tiếp nhận (với zr xác định theo cao trình ống khói), zp = zr − zt chiều cao điểm tiếp nhận so với địa hình zt chiều cao địa hình điểm tiếp nhận [9-11] Các cơng thức tính tốn bước thực mô tả [4] Tuy nhiên, khác với trường hợp nguồn điểm, việc đánh giá hệ số phạm vi khuếch tán rối ngang rối đứng trường hợp TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 (3) nguồn thể tích nguồn đường có thay đổi so với nguồn thải điểm Sự thay đổi lưu ý lần vào 1995 nghiên cứu [8] nhắc lại [9-11] Với nguồn thể tích đánh giá hệ số khuếch tán theo phương ngang, phương đứng điều chỉnh sau: (4) y yl yo (5) Trong yl (m) phạm vi khuếch tán rối ngang luồng khí trước lưu ý tới phạm vi khuếch tán ban đầu theo phương ngang; y0 (m) định nghĩa phạm vi khuếch tán ngang ban đầu (m); zl (m) phạm vi khuếch tán rối z zl zo BÀI BÁO KHOA HỌC đứng luồng khí trước lưu ý tới phạm vi khuếch tán ban đầu theo phương đứng; z0 định nghĩa phạm vi khuếch tán đứng ban đầu (m) (6) w / 4.3 yo đứng luồng khí trước lưu ý tới phạm vi khuếch tán ban đầu theo phương ngang, phương đứng tính tốn giống với nguồn điểm, thể công thức (8) y2, z ya2 , za b2 Trong w (m) kích thước hình vng Phạm vi khuếch tán tổng (σy,z) theo phương ngang phương đứng kết hợp phạm vi đáy nguồn thải vùng (7) khuếch tán (đại diện σya, σza) môi trường zo h / 2.15 Trong h (m) chiều cao nguồn thể rối xung quanh khuếch tán (σb) từ mức độ rối luồng khí với điều kiệt vệt tích Các hệ số phạm vi khuếch tán rối ngang, rối nâng cột khí Bảng Thơng số lưới tính Các thơng số miền tính Miền tính Phạm vi miền tính Việt Nam Diện tích miền tính (km2) Hệ tọa độ mơ hình Tọa độ trung tâm Tọa độ miền tính Kích thước lưới Tổng số ô lưới Số ô lưới theo phương ngang Số ô lưới theo phương dọc Phương pháp chạy Miền tính Miền tính Các tỉnh phía Nam (13 tỉnh Hồ Chí Minh, ĐBSCL + HCM, Đồng Nai, Đồng Nai, Bình Dương, Tây Ninh, Bình Dương Bình Phước, Bà Rịa Vũng Tàu phần tỉnh Đak Nông, Lâm Đồng, Bình Thuận 2.181.897 285.120 33.408 Lambert Lat: 15.532 Lon: 107.078 Lambert Lat: 10.38574 Lon: 105.9714 Lat: 6.622 24.24 Lon: 101.729 112.626 27 km x 27 km 2993 41 Lat: 8.09 - 12.468 Lon: 103.2 - 108.416 km x km 3520 64 Lambert Lat: 11.07456 Lon: 107.12684 Lat: 10.198 11.754 Lon: 106.088 - 107.829 km x km 3712 64 73 55 58 Lưới lồng Lưới lồng Lưới lồng 2.5 Số liệu quan trắc Trong khuôn khổ thực đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ 2017 - 2020, thực lấy mẫu phân tích cho hai đợt, đợt vào ngày 24/04/2019 đợt vào ngày 15/07/2019 Các mẫu khơng khí xung quanh thu 12 điểm khu vực xung quanh mỏ đá huyện Bắc Tân Uyên, tỉnh Bình Dương (trên tuyến đường vận chuyển lân cận khu vực moong, khu vực xay đá), xem Hình Bảng Các tiêu chọn gồm: SO2, NO2 bụi PM10 Trong nghiên cứu này, với việc đo mới, kế thừa số kết từ đề tài nhóm tác giả thực giai đoạn 2012 - 2014 [12], đặc biệt kế thừa kết đo nồng độ TSP khu vực khai thác đá Kết đo đạc sử dụng để kiểm định kết chạy mơ hình TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Hình Bản đồ vị trí lấy mẫu chất lượng khơng khí khu vực xung quanh mỏ đá 2.6 Dữ liệu địa hình Hình Bản đồ địa hình sử dụng nghiên cứu Địa hình có ảnh hưởng đến tốc độ phát tán chất nhiễm khâu quan trọng, liệu địa hình cao trình khu vực nghiên cứu thể Hình Thuật tốn tính cho nghiên cứu này, thực tương ứng với phương pháp EPA hướng dẫn [8] Mỗi nguồn thể tích phủ lưới tính có kích thước tùy theo độ lớn nguồn Trên Hình thể lưới phủ lên moong đá, kích TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 thước lưới 80m x 80m Thuật tốn viết đánh số lưới có giao với moong đá Nguồn đường nghiên cứu chia thành vng kích thước 30m x 30m Số lượng ô vuông phụ thuộc vào chiều dài đoạn đường Thông số phát thải phân cho vng có giao với lưới phủ theo tỷ lệ thích hợp Hình Các trục đường moong khai thác đá xử lý 2.7 Xây dựng kịch tính tốn Trong nghiên cứu thực kịch với mục đích đánh giá lan truyền nhiễm từ mỡi loại hình nguồn ô nhiễm tổng hợp Kịch xem xét nguồn đường, kịch xem xét nguồn vùng kịch tổng hợp nguồn đường nguồn vùng Chất ô nhiễm chọn cho nghiên cứu NO2, SO2, bụi PM10 (Particulate Matter - hạt bụi lơ lửng đường kính nhỏ 10 micromet) Kịch thực với đường (Bảng 3) nguồn thể tích moong khai thác đá (Bảng 4), thời điểm tính tốn được lựa chọn trùng với thời điểm lấy mẫu, phân tích chất lượng khơng khí, cụ thể vào lúc 15/07/2019 vào lúc sáng Sự lựa chọn giải thích để sử dụng kết đo diễn thời điểm 2.8 Tiêu chí đánh giá Chỉ số đánh giá mức độ tương quan kết tính tốn kết đo đạc, xác định theo công thức sau: n NASH (C i 1 n Sim (C i 1 Obs CObs ) CTB ) (9) Trong Csim nồng độ thơng số nhiễm tính tốn từ mơ hình (µg/m3); CObs nồng độ thông số ô nhiễm từ thực đo (µg/m3); CTB nồng độ thơng số nhiễm thực đo trung bình (µg/m3) Kết thảo luận 3.1 Tính tốn phát thải Nhóm nghiên cứu thực tính tốn phát thải nhiễm khơng khí cho trường hợp: nguồn đường (Line Source); nguồn vùng (Volume Source) nguồn thải kết hợp (Line - Volume Source) theo cơng thức mục 3.1 Kết tính tốn thể Bảng Bảng Bảng Kết tính tốn phát thải từ nguồn đường Tuyến đường Tuyến đường 9-12 Tuyến đường 3-7 Tuyến đường 7-8 Tuyến đường 4-5 Tuyến đường 6-5 Tuyến đường 13-2 Tuyến đường 14-1 Chiều dài (km) 1,29 0,37 1,25 0,91 1,14 1,21 0,89 Công suất nguồn thải SO2 (mg/s) NO2 (mg/s) PM10 (mg/s) 51.988 548.910 6.573,209 0,149 1,244 0,292 0,564 4,280 1,399 0,136 0,226 0,905 0,342 0,570 2,282 81,510 847,572 10.038,429 125.602 1.319,057 15.447,928 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Bảng Kết tính tốn phát thải từ nguồn vùng (moong khai thác đá) Nguồn vùng Moong số - M1 Moong số - M2 Moong số - M3 Moong số - M4 Moong số - M5 Moong số - M6 Moong số - M7 Moong số - M8 Moong số - M9 Địa điểm Thường Tân Thường Tân Thường Tân Thường Tân Thường Tân Thường Tân Tân Mỹ Thường Tân Tân Mỹ 3.2 Tính tốn thơng số khí tượng lớp biên Kết chạy mơ hình khí tượng dựa sở mục 2.3 xuất vào thời điểm 9h sáng Công suất nguồn thải PM10 (mg/s) 6.461,950 7.033,142 8.261,651 4.294,566 7.237,229 6.913,656 5.890,740 4.416,387 5.602,390 ngày 15/07/2019 khu vực tính tốn cho phép xác định yếu tố khí tượng cần thiết cho tính tốn nhiễm khơng khí Các kết tính tốn thể Bảng Bảng Các thông số khí tượng lớp biên khí sử dụng Các thơng số lớp biên khí Vận tốc gió độ cao tham chiếu (m/s) Hướng gió (o Degrees) Nhiệt độ (oK) Độ dài Monin-Obukhov (m) Chiều cao lớp hòa trộn đối lưu PBL (m) Vận tốc ma sát bề mặt (m.s-1) Vận tốc đối lưu (m.s-1) Bộ thông số lớp biên khí tượng từ Bảng đưa vào cơng thức tốn mục 3.3 để tính tốn Để thực phần tính tốn, nhóm tác giả viết code ngôn ngữ C# đặt tên EnvimAP để tự động hóa q trình tính tốn nguồn thải - điểm tiếp nhận Kết tính tốn nút lưới chuyển qua ArcGIS để tiếp tục xử lý vẽ đường đồng mức Trong nghiên cứu này, chọn mức độ cao z = 1,5m để tính tốn xuất kết Điều nhóm nghiên cứu chọn thời điểm lấy mẫu độ cao để kiểm định kết chạy mơ hình 3.3 Kết tính tốn nhiễm khơng khí Kịch với trường hợp nguồn đường (Line Source), kết thông số SO2, NO2, bụi PM10 thể Hình 7- Kết TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 Giá trị 4,17 266,1 304 -56,4 1.097 0,49 1,788 tính tốn cho thấy mối tương quan nồng độ yếu tố khí tượng thể rõ nét, pha loãng diễn tốt Giá trị nồng độ SO2 dao động từ 26,8 - 45,5 μg/m3; giá trị nồng độ NO2 dao động từ - 35,8 μg/m3 giá trị bụi PM10 dao động từ 227,7 - 476,9 μg/m3 Nồng độ SO2, NO2 thấp nhiều lần giới hạn cho phép trung bình QCVN 05:2013/ BTNMT (350 200 μg/m3); nồng độ bụi PM10 phân bố tuyến đường giao thông thấp nhiều so với khu vực moong khai thác đá Điều chứng tỏ, hoạt động giao thông (chủ yếu vận chuyển đá) khu vực ngun nhân gây ảnh hưởng đến chất lượng khơng khí xung quanh BÀI BÁO KHOA HỌC Hình Phân bố ô nhiễm SO2 lúc sáng, kịch Hình Phân bố nhiễm NO2 lúc sáng, kịch Hình Phân bố nhiễm bụi PM10 lúc sáng, kịch TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Kịch nguồn vùng (Volume Source) kịch với nguồn thải kết hợp (Line - Volume Source), kết tính tốn thơng số bụi PM10 thể Hình 10-11 Cụ thể, kịch 2, nồng độ bụi PM10 dao động từ 521,8 μg/m3 kịch dao động từ - 526,6 μg/m3 Như vậy, trường hợp tính cho nguồn vùng nguồn thải kết hợp, nồng độ bụi PM10 khơng có nhiều khác biệt cho thấy hoạt động khai thác đá, xay đá moong nguyên nhân chủ yếu phát tán bụi PM10 Hình 10 Phân bố nhiễm bụi PM10 lúc sáng, kịch (chỉ có nguồn vùng) Hình 11 Phân bố nhiễm bụi PM10 lúc sáng, kịch (cộng hưởng nguồn vùng nguồn đường) 10 3.4 Thảo luận Để kiểm định mức độ tin cậy kết tính theo mơ hình, thực lấy mẫu thực địa phân tích chất lượng khơng khí xung quanh 12 vị trí khu vực (Hình 4) ngày 15/07/2019, lúc Kết kiểm định SO2 tính theo mơ hình đo thực tế thể Hình 11 với số NASH trường hợp TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 SO2 0,71 Kết kiểm định tiêu NO2 tính theo mơ hình kết đo thực tế thể Hình 12 với số Nash 0,70 Tương tự với thông số PM10 với số Nash 0,71 thể Hình 13 Bảng thể kết so sánh kết nồng độ SO2, NO2 số Nash theo kịch BÀI BÁO KHOA HỌC Hình 12 Biểu đồ tương quan nồng độ SO2 theo kịch Hình 13 Biểu đồ tương quan nồng độ NO2 theo kịch Bảng So sánh kết nồng độ SO2 , NO2 số Nash theo kịch TT Vị trí 10 11 12 - MD1 MD2 MD3 MD4 MD5 MD7 MD9 MD10 MD11 MD12 MD13 MD14 Tọa độ X (m) Y (m) 704894,62 1219538,86 705430,33 1219588,81 705163,46 1221216,87 705828,92 1221633,60 706338,73 1221912,36 704863,82 1221180,81 703682,36 1222031,28 704571,91 1223299,34 702999,95 1223121,18 702583,15 1221851,50 706395,65 1219721,82 704156,71 1219321,18 Kết số NASH Nồng độ SO2 (µg/m3) Kết Kết mơ hình thực đo 31,164 31 45,481 54 35,784 36 33,712 30 32,369 35 34,759 32 42,381 38 28,190 26 27,651 32 35,594 37 42,593 38 27,327 28 0,71 Nồng độ NO2 (µg/m3) Kết Kết mơ hình thực đo 40,171 45 25,379 34 21,538 23 21,504 25 21,907 19 22,509 23 21,716 18 20,773 24 21,762 18 23,737 21 20,963 22 20,667 24 0,70 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 11 BÀI BÁO KHOA HỌC Kiểm định kịch cho thấy kết tính từ mơ hình số liệu quan trắc thực tế có tương quan mức chấp nhận Sai số giải thích điều kết mơ hình chưa lưu ý tới nồng độ khu vực Ngoài ra, nguyên nhân sai số trình tiến hành lấy mẫu đo đạc phân tích Kết kiểm định tiêu PM10 theo kịch 1, 2, thể Hình 14 - 16 Bảng Cũng giống trên, sai số giải thích chưa lưu ý tới nồng độ nền khu vực nghiên cứu Hình 14 Biểu đồ tương quan nồng độ PM10 theo kịch Hình 15 Biểu đồ tương quan nồng độ PM10 theo kịch 12 Hình 16 Biểu đồ tương quan nồng độ PM10 mơ theo kịch TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Bảng So sánh kết nồng độ PM10 theo kịch 1, 2, số Nash Nồng độ PM10 (µg/m3) Kịch TT Vị trí 10 11 12 MD1 MD2 MD3 MD4 MD5 MD7 MD9 MD10 MD11 MD12 MD13 MD14 Kết số NASH - Kết mơ hình 402,303 409,589 467,135 469,194 468,947 424,923 422,638 451,931 427,503 476,596 476,960 460,286 0,71 Kết luận Nghiên cứu thực với mục tiêu xây dựng phương pháp tính lan truyền nhiễm khơng khí cho trường hợp nguồn đường nguồn thể tích có lưu ý tới địa hình phức tạp với yếu tố khí tượng lấy từ kết chạy WRF Kết tính tốn thực cho chất nhiễm SO2, NO2, bụi PM10 với kịch Kết thực đo 442 398 426 532 463 395 400 407 447 512 495 452 Nồng độ PM10 (µg/m3) Kịch Kết mơ hình 471,161 369,387 468,390 490,638 469,310 345,408 426,427 424,155 434,875 490,583 518,277 430,612 Nồng độ PM10 (µg/m3) Kịch Kết Kết Kết quả mơ hình thực thực đo đo 442 434,451 442 398 382,998 398 426 460,178 426 532 516,275 532 463 442,675 463 395 344,258 395 400 421,757 400 407 432,443 407 447 422,262 447 512 494,051 512 495 522,276 495 452 371,949 352 0,73 0,80 khác Kết mô kiểm định dựa số liệu quan trắc cho thấy kết mơ hình hóa có độ tin cậy chấp nhận Các nghiên cứu tương lai dựa số liệu thực đo để tiếp tục kiểm định kết mơ hình hóa bước quan trọng để ứng dụng mơ hình cho dự án đất nước Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ phần từ đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ 2017 - 2019 theo định số 1219/QĐ-BTNMT ngày 19/5/2017 Nhóm tác giả xin bày tỏ cảm ơn trân thành tới Bộ Ban chủ nhiệm chương trình Nhóm tác giả bày tỏ cám ơn tới Phịng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Điều khiển số Kỹ thuật hệ thống, Trường Đại học Bách Khoa - Ðại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho nghiên cứu thực Tài liệu tham khảo Phan Hoài Trung, An Quốc Khánh (1988), Sử dụng mơ hình Gauss cơng tác kiểm sốt nguồn thải chất bẩn vào khơng khí (nguồn đơn) Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 655, 15-21 Phan Hoài Trung, An Quốc Khánh (1989), Bài tốn tính trường nhiễm từ N nguồn thải vài khía cạnh vấn đề chuẩn nguồn thải Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 656, 9-13 Trần Ngọc Chấn (2001), Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải - Tập 1: Ơ nhiễm khơng khí tính tốn khuếch tán chất nhiễm Nxb Khoa học kỹ Thuật, Hà Nội Bùi Tá Long, Ngũn Châu Mỹ Dun (2019), Mơ hình hóa nhiễm khơng khí điều kiện TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 13 BÀI BÁO KHOA HỌC địa hình phức tạp - trường hợp nguồn thải điểm Tạp chí Khí tượng Thủy văn, 700, 34-45 Teggi, S., Costanzini, S., Ghermandi, G., Malagoli, C., Vinceti, M., (2018), GIS-based atmospheric dispersion model for pollutants emitted by complex source areas Science of the Total Environment, 610-611, 175-190 Gulliver, J., Briggs, D., (2011), STEMS-Air: A simple GIS-based air pollution dispersion model for city-wide exposure assessment Science of the Total Environment, 409, 2419-2429 Huertas, J.I., Huertas, M.E., Cervantes, G., Díaz, J., (2014), Assessment of the natural sources of particulate matter on the opencast mines air quality Science of the Total Environment, 493, 1047-1055 Environmental Protection Agency (1995), User’s Guide for the Industrial Source Complex (ISC3) Dispersion Model (revised) Volume II - Description of Model Algorithms EPA-454/b-950036 Environmental Protection Agency (2004a), AERMOD deposition algorithms – science document (revised draft) Technical Report U.S Environmental Protection Agency 10 Environmental Protection Agency (2004b), User’s Guide for the AMS/EPA Regulatory Model - AERMOD Technical Report EPA-454/B-03-001 U.S Environmental Protection Agency 11 Environmental Protection Agency (2016), Technology Transfer Network Support Center for Regulatory Atmospheric Modeling - Preferred/Recommended models Online aviliable 27 April 2017 12 Bùi Tá Long (2014), Đánh giá, dự báo tác động ô nhiễm môi trường bụi khu vực khai thác đá tập trung xã Thường Tân, Tân Mỹ đề xuất giải pháp quản lý Báo cáo kết tổng hợp đề tài nghiên cứu khoa học 13 Belalcazar, L., Fuhrer, O., Ho D., Zarate, E., Clappier, A., (2009), Estimation of road traffic emission factors from a long term tracer study in Ho Chi Minh City (Vietnam) Atmospheric Environment, 43, 5830-5837 14 DOSTE (Department of Science, Technology and Environment of HO Chi Minh city) (2001), Urban transport energy demand and emission analysis - Case study of HCM city No (phase II) 15 Bang Quoc Ho (2017), Modeling PM10 in Ho Chi Minh City, Vietnam and evaluation of its impact on human health Sustainable Environment Research, 27, 95-102 16 Skamarock, W.C., Klemp, J.B., Dudhia, J., Gill, D.O., Barker, D., Duda, M.G., … Powers, J.G., (2008), A Description of the Advanced Research WRF Version (No NCAR/TN-475+STR) University Corporation for Atmospheric Research doi:10.5065/D68S4MVH 17 Janjic, Z.I., (2003), A nonhydrostatic model based on a new approach Meteorol Atmos Phys., 82, 271-285 18 Knievel, J., (2005) The WRF Model National Center for Atmospheric Research Boulder, CO, USA 14 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC MODELING AIR POLLUTION FOR LINE AND VOLUME EMISSIONS - A CASE STUDY IN BINH DUONG QUARRY Bui Ta Long1, Nguyen Hoang Phong1, Nguyen Chau My Duyen1 Hochiminh city University of Technology Abstract: Emissions from open pit mining are the main causes of environmental pollution from line and volume sources Environmental modeling is an indispensable tool for assessing the extent and level of influence of this type of activity Over the years, many studies have been conducted based on various methods of mathematical modeling, especially the EPA (USA) proposed calculation methods to pay attention to complex terrain and meteorological changes in the boundary layer of the air layer This article, based on the method combined an approach integrating mathematical models, GIS and WRF for calculating air pollution from volume and line sources during mining from a stone quarry in Binh Duong The results are verified by using measured data showing the reliability of the proposed model Keywords: Dispersion, PM10, Line source, Volume source, WRF TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 15 ... nghiên cứu ứng dụng mơ hình hố tính tốn nhiễm khơng khí cho loại hình nguồn thải đường thể tích, lấy khu vực mỏ khai thác đá tỉnh Bình Dương làm ví dụ nghiên cứu, khu vực có loại hình nguồn thải. .. biên khí [4] TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 07 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Hình Miền lưới tính sử dụng nghiên cứu Để phục vụ mô kiểm nghiệm mô hình, nghiên cứu mơ lại trường khí tượng cho khu... quanh mỏ đá 2.6 Dữ liệu địa hình Hình Bản đồ địa hình sử dụng nghiên cứu Địa hình có ảnh hưởng đến tốc độ phát tán chất ô nhiễm khâu quan trọng, liệu địa hình cao trình khu vực nghiên cứu thể Hình