Đánh giá diễn biến mưa axít ở tỉnh hòa bình giai đoạn 2000 2014

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 102-109 Đánh giá diễn biến mưa axít tỉnh Hịa Bình giai đoạn 2000 - 2014 Phạm Thị Thu Hà1,*, Đỗ Thị Ngọc Ánh2, Trần Minh Tiến1, Bùi Năng Kha1, Lê Tuấn Sỹ1 Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Đại học Nơng Lâm Bắc Giang, xã Bích Sơn, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang; Nhận ngày 26 tháng năm 2016 Chỉnh sửa ngày 27 tháng năm 2016; Chấp nhận đăng ngày tháng năm 2016 Tóm tắt: Mưa axít coi vấn đề môi trường nghiêm trọng giới Ở Việt Nam, mưa axit xuất hầu hết tỉnh thành nước, đặc biệt xuất mưa axít khu vực nông thôn miền núi ghi nhận Trong báo này, dựa số liệu quan trắc hóa học nước mưa Mạng lưới quan trắc lắng đọng axít Đơng Á (EANET) trạm Hịa Bình kết hợp với điều tra thực tế, nghiên cứu đánh giá diễn biến mưa axít tỉnh Hồ Bình giai đoạn 2000 – 2014 Kết nghiên cứu cho thấy, mưa axit (pH 1, cho thấy NO3- thành phần gây axit nước mưa, ngược lại tỷ lệ nhỏ SO42- - Tỷ lệ NH4+/nss- Ca2+ > 1, cho thấy NH4+ thành phần trung hịa axit nước mưa, ngược lại tỷ lệ nhỏ nss- Ca2+ - Đối với tỷ lệ (NH4+ + nss-Ca2+)/(NO3- + nss-SO42-) giá trị trung hòa, tỷ lệ lớn có giá trị pH tăng ngược lại Kết thảo luận 3.1 Tần suất xuất mưa axít Trạm Hịa Bình trạm nơng thơn – miền núi, có tọa độ 20o 49’vĩ độ Bắc 105o20‘ kinh độ Đông, độ cao so với mặt biển 23 m [8], so với trạm thị chịu ảnh hưởng hoạt động phát triển kinh tế người, kết tính tốn cho thấy mưa axít lại xuất với tần suất cao, tỷ lệ thấp 16,7 % vào năm 2008, cao 81,8 % vào năm 2000 Trong năm 2000, tháng mưa có pH < 5,0 chiếm 45,5 %, tháng mưa có ≤ pH < 5,6 chiếm 36,4 % Đồ thị biểu diễn tỉ lệ mưa axít (%) trạm Hịa Bình thể Hình Nhìn chung, tỷ lệ mưa axít Hịa Bình biến động không theo quy luật tương đối cao tất năm giai đoạn 2000 - 2014, đặc biệt có nhiều giá trị pH trung bình tháng nhỏ Cụ thể, tần xuất giảm dần từ 81,8% (năm 2000) đến 33,3% (năm 2005), sau tăng lên 50% vào năm 2007 giảm hai năm (2008, 2009) trước tăng dần năm cuối giai đoạn 2000 – 2014 Với đặc trưng kinh tế nông nghiệp, công nghiệp quy mô nhỏ vừa, mưa axit xảy với tần suất cao Hịa Bình cho thấy xuất mưa axít khơng phụ thuộc vào nguồn phát thải địa phương mà phụ thuộc nhiều vào hồn lưu khí quyển, khu vực trạm đón khối khơng khí phát thải từ nơi khác mang đến phân tích phần Đặt vấn đề P.T.T Hà nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 102-109 Hình Tỉ lệ mưa axít trạm Hồ Bình 105 SO42-, NO3-, Cl-, HCO3- số ion có nồng độ thấp Tính chất axit hay bazơ nước mưa kết cân gốc axit, chủ yếu SO42- NO3-, gốc kiềm, chủ yếu amoni muối canxi Nồng độ ion H+ (pH = - lg [H+]) tính theo cơng thức sau [1]: [H+]nước mưa = 2[SO42-] + [NO3-] + [Cl-] + [HCO3-] – [NH4+] – [Na+] – [K+] – 2[Ca2+] – 2[Mg2+] Theo Henning Rodhe (2002), bỏ qua nồng độ Cl- , HCO3-, Na+, K+, Mg2+ ảnh hưởng không lớn đến biến đổi nồng độ H+ nước mưa [H+]nước mưa ước tính xấp xỉ: [1] [H+]nước mưa ≈ 2[SO42-] + [NO3-] - [NH4+] [Ca2+] Điều kiện địa hình, địa chất, khí hậu (đặc biệt gió) hoạt động cơng nghiệp, giao thông, phát triển đô thị khu vực ảnh hưởng đến giá trị pH, anion cation khu vực nghiên cứu Nồng độ TB ion nước mưa trạm Hồ Bình giai đoạn 2000 – 2014 thể Hình Hình Biến động pH qua tháng trạm Hồ Bình Dưới ảnh hưởng điều kiện khí tượng hướng gió chủ đạo khu vực, giá trị pH nước mưa đo trạm Hịa Bình có khác tháng năm Đồ thị Hình biểu diễn xu hướng biến động giá trị pH nước mưa TB tháng năm trạm Hịa Bình giai đoạn 2000 - 2014 3.2 Nồng độ ion nước mưa Nhằm đánh giá xác tình hình mưa axít nguồn gốc gây mưa axít cần thiết phải phân tích tồn thành phần anion cation nước mưa Trong thành phần hóa học nước mưa, ion chủ yếu bao gồm Ca2+, Mg2+ NH4+, K+, Na+, Hình Nồng độ TB ion nước mưa trạm Hồ Bình giai đoạn 2000 - 2014 Kết tính tốn cho thấy, nhìn chung nồng độ trung bình ion gây 106 P.T.T Hà nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số (2016) 102-109 tính axit nước mưa (SO42-, NO3-, Cl-) dao động khoảng từ 0,55 - 4,15 mg/l Giải thích cho điều anhydrit axit kết hợp với hạt nước/hơi nước tạo thành axit axit nguồn cung cấp ion SO42-, NO3-, Cl- cho nước mưa Sự có mặt ion gây tính axít nước mưa lớn anion SO42- với nồng độ TB đo trạm Hịa Bình cao (4,15 mg/l) Trong vịng bán kính 10km so với khu vực đặt trạm có cơng ty mía đường Hịa Bình, nhà máy xi măng đặc biệt phát triển mạnh hoạt động khai thác khoáng sản để sản xuất vật liệu xây dựng, hoạt động nhà máy sản xuất xi măng huyện Lương Sơn có sử dụng ngun liệu hố thạch năm gần lan truyền theo hướng gió chủ đạo Đơng Bắc Tây Nam làm gia tăng nồng độ khí gây mưa axit SO2 khơng khí khu vực trạm Qua điều tra vấn người dân cho thấy để tăng suất sản lượng trồng, người dân sử dụng nhiều phân bón hóa học trồng trọt, lượng phân đạm (chủ yếu phân amoni sunphat, phân ure) sử dụng nhiều trồng nông nghiệp ngắn ngày đậu, lạc, ngô, công nghiệp chè, cam Việc sử dụng nhiều phân urê nông nghiệp ảnh hưởng đến gia tăng hàm lượng NOx khơng khí và hàm lượng NOx , SO2 sử dụng phân amoni sunphat Nồng độ ion NO3- nước mưa (1,92mg/l) cao so với ion Cl- (0,55 mg/l), cho thấy giá trị pH nước mưa Hịa Bình phụ thuộc chủ yếu vào hai ion SO42-, NO3- mà không phụ thuộc nhiều vào ion Cl- Khi so sánh với kết nghiên cứu trước tác giả khu vực khác Hà Nội, Hải Dương, Hải Phịng, Ninh Bình giai đoạn 2000-2012 [4] cho thấy nồng độ hai ion SO42-, NO3- gây tính axit nước mưa trạm Hịa Bình thấp so với trạm khác, nhiên tần suất xuất mưa axit lại cao so với trạm Vậy giải thích cho giá trị pH thấp khu vực Hịa Bình cịn có mặt ion HCO3- số axít hữu khác nước mưa mà chưa đo đạc quan trắc Một số kết nghiên cứu giới khu vực nhiệt đới thuộc Châu Phi Nam Mỹ [2] giá trị pH nhỏ khu vực ô nhiễm có axít hữu axit fomic axit axetic; axit hữu chiếm đến 40-80% tổng lượng axit Vấn đề cần phải tiếp tục có nhiều nghiên cứu để minh chứng, nhiên xem giả thuyết bổ sung cho lí giải giá trị pH thấp nước mưa Hịa Bình Ca2+ NH4+ cation đóng vai trị trung hịa tính axít nước mưa dễ dàng phản ứng với ion gây axit hóa SO42-, NO3- để tạo thành muối amoni nitrat sunphat, canxi sunphat Nồng độ Ca2+ NH4+ nhìn chung cao so với cation K+, Na+, Mg2+ khu vực nghiên cứu Cụ thể, nồng độ Ca2+ 1,19 mg/l nồng độ NH4+ 0,67 mg/l 3.3 Sự biến đổi ion theo mùa Hình Giá trị nồng độ TB ion mùa mưa mùa khơ trạm Hồ Bình giai giai đoạn 2000 - 2014 Tại trạm Hồ Bình, giá trị nồng độ ion SO42-, nss-SO42-, NO3-, NH4+, Ca2+, nss-Ca2+ TB mùa mưa thấp mùa khô Giá trị pH mùa mưa cao mùa khơ, nhiên khơng có chênh lệch lớn giá trị pH mùa Trong đó, vào mùa khô nồng độ ion NO3-, nss-SO42- cao gấp 3,76 3,60 lần so với mùa mưa Nồng độ NO3- , SO42- nss-SO42- cao vượt trội vào mùa khơ P.T.T Hà nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 102-109 nguyên nhân làm giảm giá trị pH Khi xem xét tỷ lệ xuất mưa axit theo mùa Hịa Bình giai đoạn 2000 - 2014, thấy tỷ lệ xuất mưa axit vào mùa khô lớn so với mùa mưa, đặc biệt xuất nhiều trận mưa có pH