Nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí khu vực Hà Nội

I H C QU C GIA HÀ N I TR NG I H C KHOA H C T NHIểN _ PH M TH VI T ANH NGHIểN C U, ỄNH GIỄ T NG H P CH T L MỌI TR NG NG KHỌNG KHệ KHU V C HÀ N I LU N ỄN TI N S KHOA H C MỌI TR HƠ N i ậ 2014 NG I H C QU C GIA HÀ N I TR NG I H C KHOA H C T NHIểN _ PH M TH VI T ANH NGHIểN C U, ỄNH GIỄ T NG H P CH T L MỌI TR NG NG KHỌNG KHệ KHU V C HÀ N I Chuyên ngành: Mơi tr ng khơng khí Mư s : 62.85.02.10 LU N ỄN TI N S KHOA H C MỌI TR NG IH NG NG D N KHOA H C: PGS.TS HOÀNG XUỂN C HƠ N i ậ 2014 L I CAM OAN Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên c u c a riêng tơi Các s li u, k t qu nghiên c u lu n án trung th c vƠ ch a t ng đ c công b b t c cơng trình khác Tác gi Ph m Th Vi t Anh L IC M N Tôi xin bày t lòng bi t n sơu s c đ i v i PGS.TS.NG T HoƠng Xuơn C , Tr tình h ng i h c Khoa h c T nhiên, i h c Qu c gia Hà N i - ng i đư t n ng d n, t o m i u ki n thu n l i giúp tơi hồn thành lu n án Tơi xin chân thành c m n Trung tâm Quan tr c Mô hình hóa mơi tr ng; Khoa Mơi tr ng - Tr ng i h c Khoa h c T nhiên, i h c Qu c gia Hà N i đư t o m i u ki n thu n l i vƠ giúp đ tơi q trình h c t p t ch c n i dung nghiên c u khoa h c c a Lu n án Tôi xin chân thành c m n th y, giáo hình hóa mơi tr Khoa a lỦ, Tr ng, Khoa Mơi tr ng ng, Khoa Khí T i h c Khoa h c T nhiên, Trung tâm Quan tr c Mô ng - Th y v n - H i d ng, i h c Qu c gia Hà N i đư đóng góp nh ng ý ki n q báu giúp tơi hồn thi n lu n án Tôi xin g i l i c m n đ n b n bè, đ ng nghi p, ng i thơn vƠ gia đình đư quan tơm, đ ng viên, giúp đ su t trình làm lu n án Tác gi Ph m Th Vi t Anh M CL C L I CAM OAN L IC M N DANH M C KÝ HI U VÀ CÁC CH VI T T T DANH M C CÁC B NG DANH M C CÁC HÌNH M U CH NG T NG QUAN TÀI LI U 15 1.1 Các v n đ Ếhung liên Ọuan đ n ch t l 1.1.1 Ch t l ng khơng khí nhi m khơng khí 15 1.1.2 Các y u t 1.1.3 nh h ng khơng khí 15 nh h ng đ n ch t l ng khơng khí 17 ng c a y u t xanh m t n c đ i v i ch t l ng khơng khí 20 1.1.4 Qu n lý ch t l ng khơng khí 23 1.2 T ng quan v ẾáẾ ịh ng ịháị đánh giá Ếh t l ng khơng khí 25 1.2.1 Ph ng pháp th c nghi m .25 1.2.2 Ph ng pháp mơ hình hóa .25 1.2.3 Ph ng pháp đánh giá s d ng ch s ch t l 1.3 Tình hình nghiên c u ch t l ng khơng khí 30 ng khơng khí th gi i Vi t Nam 32 1.3.1 Tình hình nghiên c u th gi i 32 1.3.2 Tình hình nghiên c u n c Hà N i 41 1.4 Khái Ọuát u ki n t nhiên hi n tr ng ch t l ng khơng khí thành ph Hà N i 49 1.4.1 M t s đ c m t nhiên c a thành ph Hà N i 49 1.4.2 H sinh thái đô th c nh quan xanh 52 1.4.3 Hi n tr ng ch t l Ti u k t lu n ch ng khơng khí thành ph Hà N i .54 ng .57 CH CH T L NG PH NG PHỄP NGHIểN C U ỄNH GIỄ T NG H P NG KHÔNG KHÍ KHU V C HÀ N I .59 2.1 ẫh ng ịháị mơ hình hóa tọong đánh giá Ếh t l ng khơng khí 59 2.1.1 C s lý thuy t v lan truy n ch t ô nhi m môi tr ng khơng khí 59 2.1.2 Mơ hình lan truy n ch t ô nhi m ISC3 60 2.1.3 Mơ hình phát tán ch t ô nhi m t ngu n m liên t c c a Sutton 63 2.2 ẫh ng ịháị tính t n su t v 2.2.1 N i dung ph 2.2.2 Ph t chu n 64 ng pháp 64 ng pháp tính TSVC đ tính tốn m c đ nhi m TSP nhi u ngu n th i m công nghi p vƠ c s s li u 66 2.3 ẫh ng pháp tính toán xây d ng b n đ Ếhuyên đ b ng công c H th ng thông tin đ a lý (GIS) 72 2.3.1 S d ng công c GIS xây d ng c s d li u đ u vào cho mơ hình lan truy n nhi m TSP t ngu n th i m công nghi p 73 2.3.2 S d ng công c GIS xây d ng b n đ phân b m c đ ô nhi m TSP t ngu n th i m công nghi p 74 2.3.3 S d ng GIS xây d ng b n đ chuyên đ vƠ đánh giá t ng h p ch t l ng khơng khí 74 2.4 ẫh ng ịháị Ếh p b n đ môi tọ 2.5 ẫh ng ịháị ịhợn h ng CLKK theo tiêu Ếhí l ng 75 ng hóa tiêu chí 76 2.6 ẫh ng ịháị u tra kh o sát, thu th p s li u phân tích t ng h p tài li u th c p .76 Ti u k t lu n ch CH L ng .77 NG K T QU NGHIÊN C U, ỄNH GIỄ T NG H P CH T NG KHƠNG KHÍ KHU V C HÀ N I TÍNH V I TSP 79 3.1 ng d ng mơ hình ISC3 đ đánh giá ch t l ng môi tọ ng khơng khí khu v c Hà N i (tính v i TSP) 79 3.1.1 Các k ch b n tính toán .79 3.1.2 K t qu tính tốn nh n xét 82 3.1.3 Kh n ng ng d ng c a ISC3 đánh giá m c đ ô nhi m khu v c đô th 87 3.2 Nghiên c u, đánh giá t ng h p ch t l ng không khí Ếó tính đ n y u t gi m nh ô nhi m TSP 88 3.2.1 Ph ng pháp lu n 88 3.2.2 Xây d ng qui trình đánh giá t ng h p ch t l ng khơng khí có tính đ n y u t gi m nh ô nhi m TSP .92 3.2.3 ng d ng qui trình đánh giá t ng h p ch t l ng khơng khí có tính đ n y u t gi m thi u ô nhi m TSP cho khu v c thành ph Hà N i 96 3.2.4 Kh n ng ng d ng c a ph ng pháp đánh giá t ng h p CLKK có tính đ n y u t gi m nh ô nhi m TSP c a xanh m t n 3.3 xu t gi i pháp nâng cao ch t l ng khơng khí Hà N i .127 3.3.1 Xây d ng h th ng h tr quy t đ nh đ qu n lý ch t l khơng khí th c 125 ng Hà N i 127 3.3.2 Áp d ng ắ H th ng ki m soát phát th i cho thành ph phát tri n đ i v i Hà N i” 127 3.3.3 Gi i pháp liên quan đ n xanh m t n Ti u k t lu n ch c 130 ng 132 K T LU N 134 KI N NGH NH NG NGHIÊN C U TI P THEO .136 DANH M C CƠNG TRÌNH KHOA H C C A TÁC GI LIÊN QUAN N LU N ÁN 137 TÀI LI U THAM Kả O 139 Pả L C LU N ÁN i DANH M C KÝ HI U VÀ CÁC CH VI T T T AIRPET D án nâng cao ch t l châu Á API Ch s nhi m khơng khí AQI Ch s ch t l BNZ Benzene BVOCs Các ch t h u c sinh h c d bay h i CMAQ Mơ hình ch t l CLMT Ch t l CLKK CLKK CSDL C s d li u DBCLKK D báo CLKK DANIDA C quan Phát tri n Qu c t EPA C c B o v Môi tr GIS H th ng thông tin đ a lý (Geographic Information System) GPS H th ng đ nh v toàn c u (Global Position System) HAIDEP Ch ng trình Phát tri n t ng th đô th th đô HƠ N i (The Comprehensive Urban Development Programme in Hanoi Capital City) ISC Mơ hình khu ch tán ch t nhi m t ngu n công nghi p ph c h p (Industrial Source Complex Dispersion Models) JICA C quan H p tác qu c t Nh t B n (The Japan International Cooperation Agency) NOAA C quan Khí t ng H i d ng Hoa K (National Oceanic and Atmospheric Administration) Obs: K quan tr c (Observation) PM10 B i có đ ng khơng khí n c phát tri n ng khơng ng khơng khí đa qui mô ng môi tr ng an M ch ng M ng kính ≤ 10 µm PM2,5 B i có đ ng kính ≤ 2,5 µm QCVN Qui chu n Vi t Nam QCCP Qui chu n cho phép SMOKE Mơ hình ki m kê phát th i TCCP Tiêu chu n cho phép TAPI Ch s ô nhi m khơng khí t ng c ng TSVC T n su t v TSP B i l l ng t ng s (Total suspended particulate) VOCs Các ch t h u c d bay h i WHO T ch c Y t th gi i t chu n DANH M C CỄC B NG B ng 1.1 Kh n ng gi b i trung bình c a m t s cơy 22 B ng 2.1 Các giá tr n, Cy, Cz theo Suttonầầầầầầầầầầầầầầầ 65 B ng 2.2 M c phơn t ng k t nhi t theo Pasquil .65 B ng 3.1 D báo l pháp đ ng c s d ng d án JICA theo k ch b n phát th i th p 81 B ng 3.2 D báo l pháp đ ng th i ch t nhi m khơng khí n m 2020 theo ph ng th i ch t ô nhi m khơng khí n m 2020 theo ph ng c s d ng d án JICA theo k ch b n phát th i cao 81 B ng 3.3 Ch tiêu đánh giá m c đ ô nhi m TSP ngu n th i công nghi p .100 B ng 3.4 Ch tiêu đánh giá m t đ đ ng giao thông 108 B ng 3.5 Ch tiêu đánh giá t l di n tích che ph c a xanh 109 B ng 3.6 Ch tiêu đánh giá t l di n tích m t n B ng 3.7 Tr ng s t ng đ i c a y u t c 112 nh h ng đ n 115 CLKK khu v c th HƠ N i (tính cho TSP) 115 B ng 3.8 B ng phơn h ng m c đ ô nhi m TSP tác đ ng t ng h p c a ngu n th i công nghi p vƠ giao thông 116 B ng 3.9 Phơn c p đánh giá kh n ng c i thi n CLKK c a cơy xanh vƠ m tn c khu v c HƠ N i .119 B ng 3.10 Phơn h ng đánh giá CLKK t ng h p khu v c HƠ N i c - đ a gi i hƠnh tr c 1/8/2008 (tính v i TSP) 121 (2013), ắModeled PM2.5 removal by trees in ten U.S cities and associated health effects”, Environmental Pollution, pp 395-402 84 Pham Ngoc Ho (2011), “Weighted and Standardized Total Environmental Quality Index (TEQI) Approach in Assessing Environmental Components (Air, Soil and Water)”, Proceedings of International Conference on Environmental Planning, Land use change and Monitoring, DAAD, Hanoi, pp 58-67 85 Pham Ngoc Ho, Tran Hong Con, Dong Kim Loan, Duong Ngoc Bach, Pham Thi Viet Anh, Luong Thi Mai Ly, Pham Thi Thu Ha and Nguyen Khac Long (2012), ắDetermination of the Emission Factors from Burning Common Domestic Cooking Fuels in Vietnam and its Application for Calculation of their Pollution Load”, Environment Asia Vol.6 (1), pp 43-48 86 Schnoor Jerald L (1990), Environmental modeling, Fate and Transport of pollutants in Water, Air and Soil, A willey-interscience publication, John Wiley and Sons, INC 87 Sutton O.G., (1932),ắA theory of eddy diffusion in the atmosphere”, Proceedings of the Royal Society of London, (A135), pp 143-165 88 Sutton O.G (1947), ắThe theoretical distribution of airborne pollution from factory chimneys”, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 73, pp 426436 89 Technical Assistance Document for the Reporting of Daily Air Quality (2009), the Air Quality Index (AQI), EPA-454/B-09-001 90 Tetske H., Hans J A., Frank A.A (1989), ắAir pollution Modeling and its Application”, Plenum Press, pp 99-109 91 Tolga Elbir , Nizamettin Mangir , Melik Kara , Sedef Simsir , Tuba Eren , Seda Ozdemir (2010), ắDevelopment of a GIS-based decision support system for urban air quality management in the city of Istanbul”, Atmospheric Environment 44, pp 441-454 148 92 Turner D.B (1967), Workbook of Atmospheric Dispersion Estimates, U.S Public Health Service, National Air Pollution Control Administration 93 Turner D.B (1994), Workbook of Atmospheric Dispersion Estimates: An Introduction to Dispersion Modeling , CRC Press 94 US Environmental Protection Agency (1995), The User's Guide for the ISC3 Models- Volume I - User instructions, Pacific Environmental Services, Inc 95 Venkatram A (1996), ắAn examination of the Pasquill-Gifford-Turner dispersion scheme”, Atmospheric Environment 30, pp 1283-1290 96 Wang Xiwen (2010), ắThe research of Urban air pollution forecast base on GIS technology”, ICACTE Vol.4, pp 200-202 97 Wen-xing Wang., Fa-he Chai., Kai Zhang., Shu-lan Wang., Yi-zhen Chen., Xuezhong Wang., Ya-qin Yang (2008), ắStudy on ambient air quality in Beijing for the summer 2008 Olympic Games”, Air Quality Atmosphere & Health Vol.1 (1), pp 31-36 98 Zuzana Hrdlicớkova´, Jaroslav Micha´ lek, Miroslav Kola´ rớ, Vố´teớzslav Vesely´ (2010), ắIdentification of factors affecting air pollution by dust aerosol PM10 in Brno City, Czech Republic”, Atmospheric Environment 44, pp 441-454 149 PH L C LU N ÁN PH L C 1: GIAO DI N M T S K T QU CH Y MÔ HÌNH  MƠ HÌNH ISC  MƠ HÌNH SUTTON THEO CÁCH TÍNH TSVC PH L C 2: CÁC B N CHUYểN PH L C 3: GIAO DI N BI U DI N B N PH TRONG MAPINFO 10.5 L C 4: GIAO DI N TH HI N D LI U THU C TÍNH C A CÁC B N CHUYểN VÀ T NG H P TRONG MAPINFO 10.5 PH L C 1: GIAO DI N M T S K T QU CH Y MƠ HÌNH Hình 1.1 Giao di n k t qu ch y mơ hình ISC3 i Hình 1.2 Giao di n K t qu tính t n su t nh ng ngày có n ng đ TSP v t QCCP (TSVC) theo mơ hình Sutton cho ngu n m công nghi p n m (th hi n d i d ng b ng) Hình 1.3 Giao di n K t qu tính t n su t nh ng ngày có n ng đ TSP v t QCCP (TSVC) theo mơ hình Sutton cho ngu n m công nghi p n m (th hi n d i d ng s đ ) ii PH L C 2: CÁC B N CHUYểN Hình 2.1 B n đ th hi n m c đ ô nhi m TSP ngu n th i cơng nghi p tính b ng ph n tr m s ngày có n ng đ v (Thang đánh giá m c chi ti t đ n > 2%) iii t QCCP (c n m) Hình 2.2 B n đ th hi n m c đ ô nhi m TSP ngu n th i cơng nghi p tính b ng ph n tr m s ngày có n ng đ v - (Thang đánh giá m c chi ti t đ n > 2%) iv t QCCP (mùa nóng) Hình 2.3 B n đ th hi n m c đ ô nhi m TSP ngu n th i cơng nghi p tính b ng ph n tr m s ngày có n ng đ v (Thang đánh giá m c chi ti t đ n > 2%) v t QCCP (mùa l nh) Hình 2.4 B n đ t l che ph di n tích cơy xanh khu v c n i thƠnh HƠ N i (qui mơ tính cho 0,0625 km2 = 6,25 ha) ậ Thang đánh giá Ếó đ Ếhi ti t đ n < 2% vi Hình 2.5 B n đ phơn b t l di n tích m t n c khu v c nghiên c u (qui mơ tính cho 0,0625 km2 = 6,25 ha) - Thang đánh giá có đ chi ti t đ n > 1% vii PH L C 3: GIAO DI N BI U DI N CÁC B N TRONG MAPINFO Hình 3.1 Giao di n bi u di n b n đ t ng h p CLKK t ng h p đ mapinfo 8.5 (B n đ Hình 3.16 ậ Ch ng 3) Hình 3.2 Giao di n chia l i khu v c nghiên c u viii ct o PH L C 4: GIAO DI N TH HI N D LI U THU C TÍNH C A CÁC B N CHUYểN VÀ T NG H P TRONG MAPINFO 10.5 Hình 4.1.D li u thu c tính b n đ m c đ nhi m TSP đánh giá thơng qua TSVC, tính cho c n m (Hình 3.7 - ch ng 3) Hình 4.2.D li u thu c tính b n đ m c đ ô nhi m TSP đánh giá thông qua TSVC vào mùa nóng (Hình 3.8 - ch ng 3) ix Hình 4.3.D li u thu c tính b n đ m c đ ô nhi m TSP đánh giá thông qua TSVC vào mùa l nh (Hình 3.9 - ch ng 3) Hình 4.4 D li u thu c tính b n đ m t đ giao thơng (Hình 3.11- ch x ng 3) Hình 4.5 D li u thu c tính l p m t đ che ph c a xanh (Hình 3.12 ậ ch ng 3) Hình 4.6 D li u thu c tính l p t l di n tích m t n xi c (Hình 3.13- ch ng 3) Hình 4.7 D li u thu c tính ngu n th i khu v c Hà N i (Hình 3.6 - ch ng 3) Hình 4.8 D li u thu c tính c a b n đ ô nhi m t ng h p TSP (Hình 3.14 -ch - ch ng 3); kh n ng c i thi n CLKK c a xanh, m t n ng 3) vƠ CLKK t ng h p (Hình 3.16 - ch xii ng 3) c (Hình 3.15