Ứng dụng mô hình cmaq để tính toán mức độ lan truyền các chất ô nhiễm không khí xuyên biên giới đến miền bắc việt nam​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Văn Quy ỨNG DỤNG MƠ HÌNH CMAQ ĐỂ TÍNH TỐN MỨC ĐỘ LAN TRUYỀN CÁC CHẤT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ XUYÊN BIÊN GIỚI ĐẾN MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Văn Quy ỨNG DỤNG MƠ HÌNH CMAQ ĐỂ TÍNH TỐN MỨC ĐỘ LAN TRUYỀN CÁC CHẤT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ XUN BIÊN GIỚI ĐẾN MIỀN BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng Mã số : 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Dƣơng Hồng Sơn Hà Nội, 2014 Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Dƣơng Hồng Sơn, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn thực Luận văn này, ngƣời quan tâm động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình làm Luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tồn thể thầy giáo Khoa Mơi trƣờng - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt thầy cô Bộ môn Quản lý Môi trƣờng, trang bị cho tơi kiến thức bổ ích, thiết thực nhƣ nhiệt tình, ân cần dạy bảo năm học vừa qua Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán Trung tâm Nghiên cứu Mơi trƣờng - Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Biến đổi khí hậu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành Luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi biết ơn sâu sắc đến bố mẹ, bạn bè đồng nghiệp quan tâm, động viên giúp đỡ tơi q trình học tập làm Luận văn Hà Nội, ngày tháng Học Viên Lê Văn Quy năm 2014 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT vi MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU .3 1.1 Tổng quan điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội miền Bắc Việt Nam 1.1.1 Vị trí địa lý, địa hình 1.1.2 Khí hậu 1.1.3 Dân cư .5 1.1.4 Kinh tế 1.1.5 Hiện trạng chất lượng khơng khí từ kết quan trắc trạm quốc gia .7 1.2 Tổng quan nghiên cứu mô hình hóa lan truyền nhiễm xun biên giới mƣớc nƣớc .10 1.2.1 Các nghiên cứu nước 10 1.2.2 Các nghiên cứu nước 28 1.3 Tổng quan mơ hình chất lƣợng khơng khí CMAQ 30 1.3.1 Các phương trình mơ hình .30 1.3.2 Các mô đun khoa học .34 1.3.3 Các xử lý đầu vào 37 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Đối tƣợng nội dung nghiên cứu 41 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .41 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 41 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 41 2.2.1 Phương pháp thu thập xử lý số liệu 41 2.2.2 Phương pháp mơ hình tốn 42 2.2.3 Phương pháp kế thừa 44 i 2.2.4 Phương pháp GIS .45 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Miền lƣới tính 46 3.2 Số liệu đầu vào 47 3.3 Kiểm định mơ hình 50 3.4 Mơ hình hóa q trình lan truyền nhiễm khơng khí xun biên giới 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 ii DANH MỤC BẢNG Bảng Tỷ lệ đóng góp phát thải Bangladesh .23 Bảng Ma trận nguồn thải nơi tiếp nhận 67 DANH MỤC HÌNH Hình Bản đồ hành Miền Bắc Hình Địa hình tỉnh Miền Bắc Hình Nồng độ SO2 khơng khí địa phƣơng quan trắc vùng I Hình Nồng độ NO2 khơng khí địa phƣơng quan trắc vùng I Hình Nồng độ CO khơng khí địa phƣơng quan trắc vùng I Hình Nồng độ bụi khơng khí địa phƣơng quan trắc vùng I Hình Biến thiên trung bình (%) theo ngày (8AM-8PM) O3 trung bình cho Bắc Mỹ 12 Hình Biến thiên trung bình (%) theo ngày (8AM-8PM) cho PM2,5 cho Bắc Mỹ 12 Hình Các đóng góp lắng đọng NO2 vào Đức 13 Hình 10 Phân bố khơng gian tầng Ơ zơn đƣợc mơ mơ từ mơ hình 14 Hình 11 So sánh từ mơ hình kết thực nghiệm 15 Hình 12 Bản đồ phân bố nồng độ PM10 hàng năm với độ phân giải đồ 10 km cho năm 2005 (Horalek 2007) 16 Hình 13 Đóng góp vận chuyển PM 10 (a) Heraklion, (b) Athens theo tính tốn từ mơ hình SKIRON, giai đoạn 2003-2006 (g/m3) 17 Hình 14 Nồng độ NO2 lớn theo (trên) PM10 vƣợt giá trị giới hạn ngày (dƣới) hoạt động vận chuyển năm 2003 Tây Ban Nha .18 Hình 15 Nồng độ NO2 trung bình năm (2005) với độ phân giải 20 km (trái) 19 Hình 16 Phân bố theo khơng gian nồng độ trung bình tháng SO2 NOX tính từ mơ hình vào tháng 3/2005 20 Hình 17 Phân bố theo khơng gian nồng độ trung bình tháng HNO3 NH3 21 iii Hình 18 Quan trắc mơ PM2,5 trung bình 24 Dhaka .22 Hình 19 Phân bố không gian Cột NO2 tầng đối lƣu tháng năm 2004 SCIAMACHY (trái) CMAQ (phải) .23 Hình 20 Phân tích quỹ đạo các khối khơng khí từ 16-20/10/2008 seoul Trung Quốc .24 Hình 21 Sơ đồ xuất PM10 cao Seoul, Hàn Quốc tháng 10 năm 2008 25 Hình 22 Mơ nồng độ NO2 vào (a) 12 (b) 14 ngày 4/10/2009 26 Hình 23 Mơ nồng độ O3 vào (a) (b) 12giờ, (c) (d) 12 UTC ngày 4/10/2009 27 Hình 24 Hệ thống CMAQ 33 Hình 25 Quan hệ hệ thống mơ hình CMAQ với mơ hình phát thải 34 Hình 26 CCTM sử lý đầu vào 37 Hình 27 Quá trình sử lý điều kiện ban đầu điều kiện biên 39 Hình 28 Quá trình xử lý tốc độ quang phân .40 Hình 29 Sơ đồ miên lƣới tính 46 Hình 30 Phân bố phát thải CO, SO2 năm 2010 47 Hình 31 Phân bố phát thải NO2, NH3 năm 2010 48 Hình 32 Phân bố phát thải SO2, NO2 năm 2010 bỏ qua số liệu phát thải 49 Hình 33 Phân bố phát thải SO2, NO2 năm 2010 bỏ qua số liệu phát thải 49 Hình 34 Nồng độ CO trung bình thực đo mơ hình trạm Nguyễn Văn Cừ Hà Nội; tháng (trên), tháng (dƣới) 51 Hình 35 Nồng độ SO2 trung bình thực đo mơ hình trạm Nguyễn Văn Cừ Hà Nội; tháng (trên), tháng (dƣới) 52 Hình 36 Nồng độ NO2 trung bình thực đo mơ hình trạm Nguyễn Văn Cừ - Hà Nội; tháng (trên), tháng (dƣới) 53 Hình 37 Phân bố NO2 tháng 1/2010 từ vệ tinh (a) từ mơ hình (b) 54 iv Hình 38 Phân bố NO2 tháng 4/2010 từ vệ tinh Aura-OMI (a) từ mơ hình (b) 55 Hình 36 Phân bố NO2 tháng 7/2010 từ vệ tinh Aura-OMI (a) từ mô hình (b) 55 Hình 40 Phân bố NO2 tháng 10/2010 từ vệ tinh Aura-OMI (a) từ (b) 56 Hình 41 Phân bố SO2 tháng 01/2010 từ vệ tinh Aura OMI (a) từ (b) 56 Hình 42 Phân bố SO2 tháng 04/2010 từ vệ tinh Aura OMI (a) từ (b) 57 Hình 43 Phân bố SO2 tháng 07/2010 từ vệ tinh Aura OMI (a) từ (b) 57 Hình 36 Phân bố SO2 tháng 10/2010 từ vệ tinh Aura OMI (a) từ (b) 58 Hình 45 Phân bố nồng độ CO tháng năm 2010 59 Hình 46 Phân bố nồng độ SO2 tháng năm 2010 60 Hình 47 Phân bố phát thải NO2 tháng năm 2010 61 Hình 48 Phân bố phát thải NH3 tháng năm 2010 62 Hình 49 Phân bố CO trung bình tháng 01/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Việt Nam (bên trái) 63 Hình 50 Phân bố SO2 trung bình tháng 01/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Việt Nam (bên trái) 64 Hình 51 Phân bố NO2 trung bình tháng 01/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Việt Nam (bên trái) 65 Hình 52 Phân bố CO trung bình tháng 07/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Trung Quốc (bên trái) .65 Hình 53 Phân bố SO2 trung bình tháng 07/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Trung Quốc (bên trái) .66 Hình 54 Phân bố NO2 trung bình tháng 07/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Trung Quốc (bên trái) .66 v DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt CCTM CMAQ Chemistry-Transport Model Mơ hình lan truyền - hóa học CMAQ CMAQ Community Multi-scale Air Quality Mơ hình chất lƣợng khơng khí đa quy mơ EANET Acid Deposition Monitoring Network in East Asia Mạng lƣới lắng đọng A xít vùng Đơng Á EMEP European Monitoring and Evaluation Programme Chƣơng trình định lƣợng giám sát Châu Âu GDP Gross domestic product Tổng sản phẩm quốc nội KCN Industrial Park Khu công nghiệp MCIP Meteorology-chemistry interface processor Chƣơng trình giao diện hóa khí tƣợng NASA National Aeronautics and Space Administration Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ QCVN Quy chuẩn Việt Nam SCIAMACHY Scanning Imaging Absorption spectrometer for Atmospheric Chartography Phổ kế đo sóng (240 - 2380 nm) phản xạ, lan truyền, phát xạ từ khí bề mặt trái đất SMOKE Sparse Matrix Operator Kernel Emissions Model Mơ hình kiểm kê phát thải Ma trận thƣa WRF Weather Research and Forecasting Mơ hình dự báo thời tiết vi MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trƣờng vấn đề toàn cầu, đƣợc nhiều quốc gia giới quan tâm, đặc biệt ô nhiễm khơng khí q trình vật lý, hóa học xảy khí hoạt động phát triển kinh tế-xã hội ngƣời Ô nhiễm khơng khí khơng có biên giới quy mơ tác động vƣợt khỏi phạm vi quốc gia Các nghiên cứu cho thấy, ô nhiễm khơng khí góp phần gây nên tƣợng mƣa axit, hiệu ứng nhà kính, suy thối tầng ô zôn, …, đe dọa trực tiếp tới phát triển cộng đồng loài ngƣời hệ tƣơng lai Hiện nay, Chính phủ nhiều tổ chức quốc gia giới thảo luận để đƣa giải pháp nhằm kiểm sốt, giảm thiểu lƣợng khí thải vào bầu khí quyển; nhiều chƣơng trình, dự án đƣợc triển khai để đánh giá mức độ nhiễm khơng khí, tìm nguồn gây nhiễm nhƣ tác động nguy hiểm tới môi trƣờng sống sức khỏe ngƣời Các giải pháp cụ thể đƣợc triển khai nhƣ tăng cƣờng hợp tác toàn cầu, đầu tƣ nâng cao chất lƣợng thiết bị quan trắc, thiết lập mạng lƣới quan trắc, phát triển hệ thống mơ hình dự báo chất lƣợng khơng khí, nâng cao ý thức công đồng tầm quan trọng chất lƣợng khơng khí Ơ nhiễm khơng khí khơng dừng lại đƣờng biên giới quốc gia, qua nghiên cứu cho thấy nhiều quốc gia vừa nguồn gây ô nhiễm nhƣng vừa nguồn tiếp nhận ô nhiễm, chẳng hạn nhƣ ô nhiễm xảy Mỹ với nƣớc láng giềng Mexico Canada; Singapore, Malaysia bị thiệt hại nặng thảm họa cháy rừng Inđônesia; nồng độ chất ô nhiễm không khí Nhật Bản có đóng góp lớn từ nƣớc Trung Á, … Do đó, giới có nhiều nghiên cứu đa dạng phƣơng pháp, rộng quy mô đƣợc hỗ trợ nhiều thiết bị máy móc nhƣ tài để nghiên cứu vấn đề Ngoài ra, hình thành nên chế nƣớc có chung đƣờng biên giới, nƣớc khu vực nhằm kiểm soát hạn chế ảnh hƣởng ô nhiễm xuyên biên giới Nhiều quốc gia giới liên kết với để thiết lập số trạm quan trắc chất lƣợng khơng khí biên giới để đánh giá nguy lan truyền ô (a) µg/cm2 (b) Hình 44 Phân bố SO2 tháng 10/2010 từ vệ tinh Aura OMI (a) từ (b) Kết phân bố SO2 trung bình tháng từ ảnh vệ tinh có giá trị lớn từ kết mơ hình Tuy nhiên, phân bố SO2 từ hình phù hợp khu vực có phân bố phát thải lớn Kết phƣơng pháp cho thấy nồng độ trung bình tháng 1/2010 lớn tháng 4, 7, 10/2010 3.4 Mơ hình hóa q trình lan truyền nhiễm khơng khí xun biên giới Để đánh giá mức độ ảnh hƣởng ô nhiễm không khí xuyên biên giới đến Miền Bắc Việt Nam phƣơng pháp mơ hình, chủ yếu ảnh hƣởng từ tỉnh phía Đơng Nam Trung Quốc vào tháng mùa Đơng Mơ hình đƣợc tính tốn theo kịch bản: phát thải đầy đủ, phát thải Trung Quốc phát thải Việt Nam 58 a) Phát thải đầy đủ Tháng Tháng Tháng Tháng 10 Hình 45 Phân bố nồng độ CO tháng năm 2010 Hình 45 thể phân bố nồng độ CO vào tháng năm 2010 với trƣờng hợp toàn phát thải Nồng độ CO lớn vào tháng với nhiều khu vực có nồng độ 5ppm Phía Đơng Bắc Trung Quốc tập trung nhiều điểm có phát thải lớn Tại Việt Nam, Phân bố phát thải CO lớn tập trung chủ yếu Đồng Bằng Sông Hồng Đồng Bằng Sông Cửu Long Đồng Bằng Sông Hồng với nhiều điểm phát thải trung bình 120 lên tới ppm 59 Tháng Tháng Tháng 10 Tháng Hình 46 Phân bố nồng độ SO2 tháng năm 2010 Hình 46 thể phân bố nồng độ SO2 vào tháng năm 2010 với trƣờng hợp toàn phát thải Giá trị nồng độ SO2 lớn vào tháng tháng 10, nhỏ vào tháng Những điểm màu đỏ, nơi có nồng độ lớn chủ yếu tập trung Trung Quốc Bán đảo Triều Tiên, nơi tập trung khu công nghiệp lớn mà trung tâm thành phố nhƣ Bắc Kinh, Trùng Khánh, Thƣợng Hải, Quảng Đông, … Tại Việt Nam, so sánh tỷ trọng đóng góp vào tăng trƣởng GDP Việt Nam cho thấy lớn nghiêng vùng kinh tế trọng điểm Bắc Nam so với vùng lại Các hoạt động phát triển vùng diễn mạnh mẽ sôi động ln ln kèm theo lƣợng khí thải SO2 lớn hơn, lan tỏa rộng hơn, vùng phía Nam chủ yếu tập trung thành phố Hồ Chí Minh khu vực lân cận 60 Dựa vào (Hình 46) ta thấy, vào tháng 01/2010 nồng độ SO2 lớn tỉnh phía đơng Bắc Bộ, tập trung chủ yếu vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ Tại tỉnh giáp biên giới với Trung Quốc nhƣ Lạng Sơn, Cao Bằng, …, nơi khơng có nhiều hoạt động phát triển kinh tế mạnh mẽ nhƣ Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh nồng độ SO2 lớn ( 0,01ppmV) Thậm chí cịn gấp đơi nồng độ Thành phố Hồ Chí ( 0,005ppmV) Nhƣ khẳng định lƣợng phát thải tỉnh phía Bắc Việt Nam khơng nguồn phát thải địa phƣơng mà cịn có đóng góp ô nhiễm xuyên biên giới từ tỉnh phía Đông Nam Trung Quốc Tháng Tháng Tháng 10 Tháng Hình 47 Phân bố phát thải NO2 tháng năm 2010 61 Hình 47 thể phân bố nồng độ NO2 vào tháng năm 2010 với trƣờng hợp toàn phát thải Vào tháng 01/2010 nồng độ NO2 lớn tỉnh phía Đơng Bắc Trung Quốc bán Đảo Triều Tiên Vào tháng 7/2010 phấn bố phát thải có giá trị lớn Bán Đảo Triều Tiên; nơi giáp gianh nƣớc Bắc Triều Tiên Hàn Quốc Do nơi tập trung nhiều khu cơng nghiệp lớn Bên cạnh nhiều nghiên cứu Hàn Quốc, Nhật Bản cho thấy bán Đảo Triều Tiên chịu nhiều ảnh hƣởng từ ô nhiễm xuyên biên giới từ Trung Quốc vào tháng mùa hè Tại nhiều tỉnh Miền Bắc nƣớc ta, giáp biên giới với Trung Quốc có nồng độ NO2 lớn với nhiều điểm có nồng độ 0,015ppmV, lớn nhiều so với nồng động tỉnh Trung Nam Bộ Vào tháng nồng độ NO2 phân bố Bắc Nam với nồng độ nhỏ 0,01 ppmV Tháng Tháng Tháng Tháng 10 Hình 48 Phân bố phát thải NH3 tháng năm 2010 62 Hình 48 thể phân bố nồng độ NH3 vào tháng năm 2010 với trƣờng hợp tồn phát thải Gía trị nồng độ NH3 phân bố lớn vào tháng tháng 10, nhỏ vào tháng Đây hợp chất độc, xuất phát từ nguồn khí nƣớc thải nơng nghiệp cơng nghiệp Phát thải NH3 có nồng độ lớn tỉnh Đông Bắc Trung Quốc với nhiều khu vực nồng độ  0,08 ppmV vào tháng tháng 10 0,05 ppmV vào tháng tháng Tại Việt Nam, nồng độ NH3 có giá trị lớn, tập trung chủ yếu đồng lớn nƣớc ta Đồng Sông Hồng với nhiều điểm có nồng độ xấp xỉ 0,05 ppmV vào tháng xấp xỉ 0,03ppmV vào tháng Đồng Bằng Sơng Cửu Long có nồng độ xấp xỉ 0,04 ppmV vào tháng xấp xỉ 0,03ppmV vào tháng Do trung tâm nông nghiệp nƣớc nên có nồng độ NH3 có giá trị lớn so với vùng miền lại b) Loại bỏ phát thải từ Việt Nam Trung Quốc Việc ứng dụng mơ hình CMAQ trƣờng hợp loại bỏ phát thải từ Việt Nam phát thải từ Trung Quốc tính tốn cụ thể mức độ ảnh hƣởng nhiễm khơng khí xun biên giới đến Miền Bắc Việt Nam Hình 49 Phân bố CO trung bình tháng 01/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Việt Nam (bên trái) 63 Hình 49 thể phân bố nồng độ CO trƣờng hợp bỏ trƣờng hợp toàn phát thải (bên phải) bỏ qua số liệu phát thải Việt Nam (bên trái) Kết cho thấy khơng có nguồn phát thải địa phƣơng tồn miền Bắc Việt Nam chịu ảnh hƣởng phát thải CO từ tỉnh Đông Nam Trung Quốc Đặc biệt tỉnh giáp biên giới nhƣ Quảng Ninh, Lạng Sơn, , Nồng độ CO Quảng Ninh trƣờng hợp bỏ qua nguồn thải địa phƣơng xấp xỉ 0,1 ppmV Các tỉnh Miền Bắc lại chịu ảnh hƣởng từ 0,25 đến 0,75 ppmV Hình 50 Phân bố SO2 trung bình tháng 01/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Việt Nam (bên trái) Hình 50 thể phân bố nồng độ SO2 trƣờng hợp bỏ trƣờng hợp toàn phát thải (bên phải) bỏ qua số liệu phát thải Việt Nam (bên trái) vào tháng 01/2010 Kết cho thấy khơng có nguồn phát thải địa phƣơng tồn miền Bắc Việt Nam chịu ảnh hƣởng lớn phát thải SO2 từ tỉnh Đông Nam Trung Quốc Đặc biệt tỉnh giáp biên giới nhƣ Quảng Ninh, Lạng Sơn, , Nồng độ SO2 Quảng Ninh Lạng Sơn trƣờng hợp bỏ qua nguồn thải địa phƣơng xấp xỉ 0,015 ppmV Các tỉnh Miền Bắc lại chịu ảnh hƣởng từ 0,0025 đến 0,05 ppmV 64 Hình 51 Phân bố NO2 trung bình tháng 01/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Việt Nam (bên trái) Hình 51 thể phân bố nồng độ NO2 trƣờng hợp bỏ trƣờng hợp toàn phát thải (bên phải) bỏ qua số liệu phát thải Việt Nam (bên trái) Tƣơng tự nhƣ SO2, nồng độ NO2 tỉnh Miền Bắc Nam Trung Bộ Việt Nam chịu ảnh hƣởng ô nhiễm không khí xuyên biên giới từ tỉnh Đông Nam Trung Quốc Mức độ ảnh hƣởng nồng độ NO2 Quảng Ninh Lạng Sơn trƣờng hợp bỏ qua nguồn thải địa phƣơng xấp xỉ 0,01 ppmV Các tỉnh Miền Bắc lại chịu ảnh hƣởng từ 0,0025 đến 0,05 ppmV Hình 52 Phân bố CO trung bình tháng 07/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Trung Quốc (bên trái) 65 Hình 53 Phân bố SO2 trung bình tháng 07/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Trung Quốc (bên trái) Hình 54 Phân bố NO2 trung bình tháng 07/2010 với trƣờng hợp phát thải đầy đủ (bên phải) phát thải Trung Quốc (bên trái) Các Hình 52-54 thể phân bố phát thải trƣờng hợp toàn phát thải (bên phải) bỏ qua số liệu phát thải Trung Quốc (bên trái) vào tháng 7/2010 Mức độ ảnh hƣởng nhiễm khơng khí xun biên giới từ Việt Nam sang tỉnh phía đơng Nam Trung Quốc không đáng xấp xỉ 0,025ppmV với CO, 0,0015ppmV đổi với SO2 0,0017 ppmV NO2 66 Để đánh giá cụ thể mức độ lan truyền ô nhiễm xuyên biên giới Việt Nam Trung Quốc, nghiên cứu xây dựng bảng ma trận nguồn thải nơi tiếp nhận (Bảng 2) Cột bên trái thể nguồn phát thải cột bên phải thể đóng góp nguồn gây nhiễm đến nơi tiếp nhận Bảng Ma trận nguồn thải nơi tiếp nhận CO (%) Tháng Tháng SO2 (%) NO2 (%) VN TQ VN TQ VN TQ Đầy đủ 100 100 100 100 100 100 TQ 30 100 55 100 48 100 VN 70 45 52 Đầy đủ 100 100 100 100 100 100 TQ 88 93 1,5 89 VN 98 12 96 98,5 11 Nếu coi nồng độ chất nhiễm nơi tiếp nhận có tham gia đầy đủ tất nguồn phát thải 100% ta thấy rằng, vào mùa đông ô nhiễm không khí từ Trung Quốc ảnh hƣởng đến Việt Nam khoảng 55% SO2, 48% NO2, 30% CO khơng thấy có ảnh hƣởng từ Việt Nam đến nông độ ô chất nhiễm khơng khí Trung Quốc Vào mùa hè Việt Nam bị ảnh hƣởng gió mùa Đơng Bắc hơn, thay vào gió mùa Tây Nam Đơng Nam lại đóng vai trị chủ đạo Nên mức độ ảnh hƣởng từ việc lan truyền xuyên biên giới Việt Nam Trung Quốc có thay đổi đáng kể Nồng độ chất nhiễm khơng khí Việt Nam có nguồn ngốc từ Trung Quốc chiếm 4% SO2, 2% với CO 1,5% NO2 Nhƣng nồng độ chất nhiễm Trung Quốc có nguồn gốc từ Việt Nam lại tăng lên dáng kể so với thời kỳ mùa đơng Sự đóng góp nguồn phát thải từ Việt Nam đến nồng độ chất ô nhiễm Trung Quốc 7% SO2, 12% CO 11% NO2 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu bƣớc đầu thành cơng việc sử dụng mơ hình tốn đƣợc kiểm định với số liệu từ trạm quan trắc môi trƣờng khơng khí tự động ảnh vệ tinh để đánh giá khả ảnh hƣởng nhiễm khơng khí xuyên biên giới đến Miền Bắc Việt Nam Những kết cụ thể đạt đƣợc: Những mơ hình đƣợc sử dụng nghiên cứu nhƣ WRF, CMAQ đƣợc sử dụng phổ biến giới đƣợc giới khoa học công nhận mặt chất lƣợng Mức độ phù hợp kết mơ hình với số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trƣờng không khí tự động ảnh vệ tinh mức chấp nhận đƣợc Trong nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh để kiểm định mơ hình chất lƣợng khơng khí cho kết tốt Trong tƣơng lai, hƣớng nghiên cứu có nhiều tiềm năng, cần thiết đầu tƣ phục vụ cho công tác nghiên cứu, đánh giá trạng, lan truyền chất ô nhiễm cho Việt Nam khu vực lân cận Qua mơ từ mơ hình cho thấy khu vực có nồng độ nhiễm cao phía Đơng, Đông Bắc Trung Quốc Bán đảo Triều Tiên Kết nghiên cứu cho thấy nồng độ ô nhiễm không khí vào mùa đơng Miền Bắc nƣớc ta nƣớc ta có đóng góp lớn từ nguồn phát thải Trung Quốc khoảng 30% với CO, 55% SO2 khoảng 48% NO2 Trên sở kết thu đƣợc, học viên có số kiến nghị nhƣ sau: - Tiếp tục hƣớng nghiên cứu áp dụng hệ thống mơ hình chất lƣợng khơng khí đa quy mơ CMAQ nghiên cứu chất lƣợng khơng khí cho tỉnh, thành phố nƣớc - Tăng cƣờng hợp tác nghiên cứu quản lý nhiễm khơng khí với nƣớc có chung đƣờng biên giới với Việt Nam - Để khắc phục hạn chế sai số tính tốn mơ hình, cần tiến hành điều tra nhằm có thêm thông tin loại nguồn thải, xây dựng hệ thống 68 trạm quan trắc, giám sát chất lƣợng khơng khí để cung cấp số liệu giúp cho việc hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình tốt Nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng nhiễm khơng khí xuyên biên giới nƣớc ta giai đoạn tiếp cận thử nghiệm Hơn thời gian làm luận văn khác ngắn, trình độ hiểu biết thân cịn non kém, chƣa có nhiều kinh nghiệm, nên nội dung luận văn hạn chế thiếu sót, q trình đánh giá cịn mang tính chủ quan chƣa thật logic, chặt chẽ Học viên mong nhận đƣợc nhận xét, đóng góp ý kiến quý thầy cô, đồng nghiệp để luận văn hồn thiện hơn, áp dụng đƣợc tốt vào thực tế 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2011), Báo cáo tổng hợp số liệu nguồn phát thải (các khu cơng nghiệp, hoạt động xây dựng, hoạt động giao thông khu dân cư) vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ Nguyễn Hồng Khánh nnk (2003), Nghiên cứu đánh giá trạng dự báo xu đề xuất giải pháp kiểm sốt nhiễm Việt Nam Viện Cơng Nghệ Môi trƣờng Lê Văn Quy (2011), Sử dụng ảnh viễn thám để đánh giá chất lượng khơng khí miền Bắc Việt Nam, Tuyển tập Báo cáo Hội thảo Khoa học, Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Mơi trƣờng lần thứ XIV Lê Văn Quy (2013), Ứng dụng mơ hình Smoke tính tốn kiểm kê phát thải phục vụ dự báo nhiễm khơng khí vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, Tuyển tập Báo cáo Hội thảo Khoa học, Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng lần thứ XVI Dƣơng Hồng Sơn nnk (2003), Nghiên cứu xây dựng quy hoạch môi trường khơng khí vùng đồng Sơng Hồng giai đoạn 2001 – 2010, Đề tài nhánh KC 08-02 Dƣơng Hồng Sơn nnk (2005), Nghiên cứu thử nghiệm dự báo thời hạn ngắn chất lượng khơng khí vùng đồng Bắc Bộ, Đề tài cấp Bộ Dƣơng Hồng Sơn nnk (2007), Nghiên cứu sở khoa học nhằm đánh giá lan truyền ô nhiễm xuyên biên giới, Đề tài nghiên cứu khoa học Trƣơng Anh Sơn, Dƣơng Hồng Sơn (2004), Sử dụng mơ hình UAM-V cho nghiên cứu dự báo thử nghiệm hạn ngắn chất lượng khơng khí vùng đồng Bắc Bộ, Tuyển tập báo cáo Viện Khí tƣợng Thuỷ văn Trung tâm Quan trắc Môi trƣờng – TCMT (2010), Số liệu quan trắc môi trường trạm quan trắc môi trường tự động, 10 Trƣơng Anh Sơn, Dƣơng Hồng Sơn, Phạm Văn Sỹ (2005), Nghiên cứu thử nghiệm áp dụng hệ thống mơ hình dự báo chất lượng khơng khí cộng đồng đa quy mô CMAQ Việt Nam, Tuyển tập báo cáo Viện Khí tƣợng Thuỷ văn 70 11 Hồng Trung Thành, Lê Văn Quy (2011), Sử dụng trạm môi trường tự động để đánh giá chất lượng môi trường khơng khí, Tuyển tập Báo cáo Hội thảo Khoa học, Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Mơi trƣờng lần thứ XIV Tiếng Anh 12 Hoang Xuan Co, Nghiem Trung Dung, Nguyen Thi Kim Oanh, Nguyen Thanh Hang, Nguyen Hong Phuc, Hoang Anh Le (2014), Levels and Composition of Ambient Particulate Matter at a Mountainous Rural Site in Northern Vietnam, Aerosol and Air Quality Research, 14: 1917-1928, 2014 13 F Wang (2010), Identification of regional atmospheric PM10 transport pathways using HYSPLIT, MM5-CMAQ and synoptic pressure pattern analysis, Environmental Modelling & Software 25 (2010) 927e934 14 FAIRMODE guidance document (11/25/2013), The application of models under the European Union’s Air Quality Directive: A technic al reference guide 15 Hikari Shimadera (2009), Contribution of transboundary air pollution to ionic concentrationsin fog in the Kinki Region of Japan, Atmospheric Environment 43 (2009) 5894–5907 16 Jaein I Jeong (2011), Source contributions to carbonaceous aerosol concentrations in Korea, Atmospheric Environment 45 (2011) 1116e1125 pheric Environment 53 (2012) 142e155 17 K Wyat Appel (2011), Examination of the Community Multiscale Air Quality (CMAQ) model performance over the North American and European domains, Atmospheric Environment 53 (2012) 142e155 18 M A Muntaseer Billah Ibn Azkar (2009), Application of wrf-cmaq modeling system to study of urban and regional air pollution in Bangladesh, Presented at the 8th Annual CMAS Conference, Chapel Hill, NC, October 19-21, 2009 19 Mitsakou (2008), Saharan dust levels in Greece and received inhalation doses, Atmos Chem Phys., 8, 7181–7192, 2008 71 20 Mylene G Cayetano (2012), Investigations of Transported and Local Emissions on Particle Compositions in Korea, Aerosol and Air Quality Research 10.4209/aaqr.2012.08.0218 21 Shiro Hatakeyama1, Sayuri Hanaoka, Keisuke Ikeda, Izumi Watanabe, Takemitsu Arakaki, Yasuhiro Sadanaga,Hiroshi Bandow, Shungo Kato, Yoshizumi Kajii, Kei Sato, Atsushi Shimizu, Akinori Takami (2011), Aerial Observation of Aerosols Transported from East Asia — Chemical Composition of Aerosols and Layered Structure of an Air Mass over the East China Sea, Aerosol and Air Quality Research 22 Streets, D G., Bond, T C., Carmichael, G R., Fernandes, S D., Fu,Q., He, D., Klimont, Z., Nelson, S M., Tsai, N Y., Wang, M.Q., Woo, J.-H., and Yarber, K F, (2003), An inventory of gaseous andprimary aerosol emissions in Asia in the year 2000, Journal of Geophyslcal Research Atmosheres 23 Ukkyo Jeong (2010), Estimation of the contributions of long range transported aerosol in East Asia to carbonaceous aerosol and PM concentrations in Seoul, Korea using highly time resolved measurements: a PSCF model approach, Journal of Environmental Monitoring DOI: 10.1039/c0em00659a 24 Y Yu (2008), Performance characteristics of MM5–SMOKE–CMAQ for a summer photochemical episode in southeast England, United Kingdom 25 CMAQ User’s Mannual 26 https://www.cmascenter.org/cmaq/ 27 http://www.nasa.gov/mission_pages/aura/main/index.html#.VJ5DosBiI 28 www.wrf-model.org - Weather research and forecasting model 72 ... Lê Văn Quy ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CMAQ ĐỂ TÍNH TỐN MỨC ĐỘ LAN TRUYỀN CÁC CHẤT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ XUN BIÊN GIỚI ĐẾN MIỀN BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng Mã số : 60 44 03... độ, lan truyền chất ô nhiễm khơng khí 2.1.2 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý thuyết mơ hình chất lƣợng khơng khí CMAQ; - Ứng dụng mơ hình chất lƣợng khơng khí CMAQ tính tốn lan truyền chất. .. tiện giao thông cao miền Bắc 1.2 Tổng quan nghiên cứu mơ hình hóa lan truyền nhiễm xun biên giới mƣớc nƣớc 1.2.1 Các nghiên cứu nước ngồi Các mơ hình lan truyền chất ô nhiễm (CTMs) công cụ quan