Nghiên cứu đánh giá xu thế lắng đọng ướt tại các 2000-2018

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall (SMK), đánh giá xu thế lắng đọng ướt của các ion nss-SO4 2-, nss-Ca2+, NH4 + , NO3 - và H+ tại 4 trạm Hà Nội, Hòa Bình, Cúc Phương và Đà Nẵng từ năm 2000-2018.

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ XU THẾ LẮNG ĐỌNG ƯỚT TẠI CÁC TRẠM THUỘC MẠNG LƯỚI EANET CỦA VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2000-2018 Nguyễn Thị Kim Anh(1), Lê Văn Quy(1), Lê Văn Linh(1), Nguyễn Trường Giang(1), Nguyễn Văn Tiến(1), Hoàng Thị Vân(1), Nguyễn Phương Nhung(2), Hán Thị Ngân(3) (1) Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu (2) Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải (3) Tổng Cục Lâm nghiệp, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Ngày nhận 2/11/2019; ngày chuyển phản biện 3/11/2019; ngày chấp nhận đăng 5/12/2019 Tóm tắt: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall (SMK), đánh giá xu lắng đọng ướt ion nss-SO42-, nss-Ca2+, NH4+, NO3- H+ trạm Hà Nội, Hịa Bình, Cúc Phương Đà Nẵng từ năm 2000-2018 Trong đó, lắng đọng H+ có xu giảm nồng độ H+ nước mưa giảm trạm, mức độ giảm lắng đọng trung bình năm từ 0,43%/năm đến 4,4%/năm Lắng đọng NO3- nss-SO42- có xu tăng Hà Nội, Hịa Bình giảm Cúc Phương, Đà Nẵng Bên cạnh đó, ion NH4+ có xu tăng rõ ràng Hà Nội Hịa Bình với mức tăng trung bình năm từ 2,34-2,67%/năm Ion nss-Ca2+ có xu tăng rõ ràng Hà Nội Đà Nẵng với mức tăng trung bình năm từ 3,52-11,03%/năm Từ khóa: Lắng đọng ướt, Mann-Kendall, xu Mở đầu Việt Nam thành viên mạng lưới giám sát lắng đọng axit vùng Đơng Á (EANET) Việt Nam có trạm giám sát lắng đọng axit thuộc mạng lưới này, bao gồm Hà Nội, Hịa Bình, Cúc Phương, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh, Cần Thơ Yên Bái Các kết quan trắc lắng đọng axit mạng lưới EANET gồm lắng đọng khô lắng đọng ướt Trong nghiên cứu này, xem xét đến xu lắng đọng ướt cho trạm Việt Nam thuộc mạng lưới EANET Đánh giá xu nồng độ lượng lắng đọng ướt chất ô nhiễm nghiên cứu công bố nhiều công trình khoa học trước [14, 15, 12, 10, 11, 2], đó, nghiên cứu tác giả Ngơ Thị Vân Anh đánh giá lắng đọng axit cho trạm thuộc EANET với số liệu từ năm 2000-2015 Tuy nhiên, nghiên cứu xu lắng đọng ion đến năm 2015, chưa xem xét đến độ dốc xu nồng độ ion nước mưa Bài báo tập trung phân tích xu lắng đọng ướt theo mùa ion nss-SO42-, Liên hệ tác giả: Nguyễn Thị Kim Anh Email: nguyenkimanh1004@gmail.com nss-Ca2+, NH4+, NO3- H+ từ chuỗi số liệu 2000-2018 trạm Việt Nam thuộc EANET Nghiên cứu ứng dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal MannKendall (SMK) ước tính độ dốc Mann-Kendall (Sen’s slope) để đánh giá xu lắng đọng axit nước mưa (lắng đọng ướt) Dữ liệu phương pháp 2.1 Dữ liệu Dữ liệu thu thập từ nguồn số liệu quan trắc trạm thuộc mạng lưới EANET từ năm 2000-2018 Hà Nội Hịa Bình; từ năm 2009-2018 Đà Nẵng Cúc Phương Chuỗi số liệu trạm Thành phố Hồ Chí Minh (quan trắc từ 2014), Cần Thơ (quan trắc từ 2014) Yên Bái (quan trắc từ 2015), khơng đủ điều kiện đầu vào tính tốn cho SMK Các trạm có số liệu quan trắc theo tuần (7 ngày) phân tích với thông số: pH, EC, SO42-, NO3-, Cl-, NH4+, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ [3] Trong nghiên cứu này, xem xét đến nồng độ lượng lắng đọng ion: nss-SO42-, nss-Ca2+, NH4+, NO3- H+ Nồng độ lượng lắng đọng ion tính tốn cơng bố theo cơng thức EANET TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 12 - Tháng 12/2019 83 Các ion H+, nss-SO42, nss-Ca2+ tính theo cơng thức sau:  µ mol  ( 6− ρ H ) H+   = 10  L  [nss-SO42] = [SSO42] – 0,06028 x [Na+] [nss-Ca2+] = [Ca2+] – 0,02161 x [Na+] Lượng lắng đọng ướt (Dw) tính sau: ∧ Dw = C xP ∧ C = ∑ ( Ci Pi ) / ∑ Pi Trong đó: Dw: Lượng lắng đọng ướt theo tháng (µmol/ m2/tháng) P: Tổng lượng mưa tháng (mm) ∧ C : Nồng độ ion trung bình tháng (µmol/L) Ci: Nồng độ ion trung bình ngày (µmol/L) Pi: Tổng lượng mưa ngày i (mm) 2.2 Phương pháp Seasonal Mann-Kendall phát triển Hirsch cộng (1982), nhằm mục đích phát xu thay đổi nồng độ chất biến khí hậu, SMK đặc biệt áp dụng để đánh giá xu cho biến có ảnh hưởng yếu tố mùa Hơn nữa, SMK không nhạy cảm trường hợp bị thiếu liệu liệu lỗi [10] Ứng dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall để đánh giá xu thay đổi nồng độ mức độ lắng đọng chất ô nhiễm sử dụng nhiều nghiên cứu trước [2, 5, 7] Độ dốc xu SMK ước tính độ dốc Theil-Sen [13] báo quy ước độ dốc Sen’slope Kitayama (2012) ước tính thay đổi hàng năm (tỷ lệ %/năm) lắng đọng ion tính theo cơng thức: Thay đổi = (Độ lớn độ dốc xu thế)/(lắng đọng trung bình ) × 100% Những thay đổi hàng năm nồng độ ion lượng mưa xác định tương tự Kết 3.1 Lắng đọng ion theo tháng Như miêu tả trên, nghiên cứu sử dụng số liệu trạm Hà Nội, Hịa Bình, Cúc Phương Đà Nẵng để đánh giá, phân tích xu lắng đọng ướt Kết cho thấy, lượng lắng đọng H+ trung bình từ 307,3-1.167,5µmol/ m2/tháng (Bảng 1), cao trạm Đà Nẵng thấp trạm Hà Nội Lượng lắng đọng H+ lớn trạm Đà Nẵng nhỏ Hà Nội với giá trị 24.414 µmol/m2/tháng 0,08 µmol/m2/tháng (Hình 1) Hình Diễn biến lắng đọng ướt theo tháng 84 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 12 - Tháng 12/2019 trạm Tổng lượng lắng đọng NO3- tập trung chủ Với lắng đọng nss-Ca2+, giá trị lớn yếu vào mùa hè mùa xuân trạm Hà Nội thấy trạm Đà Nẵng giá trị nhỏ trạm Hòa Bình; trạm Đà Nẵng tập trung chủ yếu Hịa Bình với giá trị lần lượt: 28.956,7µmol/ vào mùa đơng mùa thu; trạm Cúc Phương m2/tháng 22,6µmol/m2/tháng Theo giá trị có chênh lệch khơng đáng kể mùa 3trung bình, lắng đọng trạm Đà Nẵng có giá Lượng lắng đọng NO cao trạm Hà Nội thấp trạm Đà Nẵng với giá trị lần trị lớn sau đến Cúc Phương, Hà Nội lượt: 3.550,3µmol/m2/tháng 1.404,4µmol/ Hịa Bình với giá trị lần lượt: 4.505,0µmol/m2/ m /tháng (Hình 1) tháng, 4.353,8µmol/m2/tháng, 3.233,9µmol/ 2Lắng đọng nss-SO4 trạm Đà Nẵng dao m2/tháng, 2.270,0µmol/m2/tháng (Bảng 1) động lớn tháng năm, có giá Với lắng đọng NH4+ giá trị lớn thấy trạm Đà Nẵng giá trị nhỏ trạm Hòa trị lớn 25.254µmol/m2/tháng nhỏ 30,7µmol/m /tháng Giá trị trung bình Bình với giá trị lần lượt: 38933,4µmol/m2/tháng trạm Hà Nội, Hịa Bình, Cúc Phương và 18 µmol/m2/tháng Giá trị lắng đọng trung bình trạm Hà Nội, Hịa Bình, Cúc Phương Đà Nẵng 4.815,7µmol/m /tháng, 3.400,2µmol/m2/ 3.228,8µmol/m2/tháng, Đà Nẵng là: 7.817,4µmol/m2/tháng, 2.793,3µmol/m2/ tháng, 2.624,3 µmol/m /tháng Như vậy, lắng 4.473,3µmol/m2/tháng, 2đọng nss-SO4 trạm Đà Nẵng thấp tháng, 3.316µmol/m /tháng Bảng Giá trị trung bình tháng lắng đọng ion, độ dốc Sen’ slope, mức ý nghĩa p trạm Trạm H+ Hà Nội NO3- nss-SO42- nss-Ca2+ 4815,7 NH4+ 7817,4 3233,9 Trung bình 307,3 3550,3 Độ dốc Sen -1,3 194,1 87,2 183,0 113,8 p 0,0825 < 0,0001 0,0026 0,0003 0,0001 Trung bình 743,8 2562,9 3228,8 4473,3 2270,0 Độ dốc Sen -9,6 106,7 36,5 119,5 29,5 Hịa Bình p 0,0921 < 0,0001 0,2085 < 0,0001 0,1778 Trung bình 925,5 2643,2 3400,2 2793,3 4353,8 Độ dốc Sen -10,9 -45,5 -84,1 65,8 -82,4 p 0,6660 0,1774 0,2572 0,3880 0,6273 Trung bình 1167,5 1404,4 2624,3 3316,0 4505,0 Độ dốc Sen -51,3 -81,8 -47,4 4,5 496,7 Đà Nẵng Cúc Phương Bảng Mức độ thay đổi lắng đọng theo năm (%) Trạm H+ NO3- nss-SO42- NH4+ nss-Ca2+ 1,81** 2,34*** 3,52*** Hà Nội -0,43 5,47*** Hịa Bình -1,29 4,16*** 1,13 2,67*** 1,30 Cúc Phương -1,17 -1,72 -2,47 2,35 -1,89 -4,40*** -5,82*** -1,81* 0,14 11,03*** Đà Nẵng Chú thích: * ứng với mức ý nghĩa (p