Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố ô nhiễm bụi hỗ trợ quy hoạch đô thị thành phố hà nội TT

BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NGUYỄN ANH DŨNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ Ô NHIỄM BỤI HỖ TRỢ QUY HOẠCH ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ HÀ NỘI Ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Mã số: 9850101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2021 Cơng trình hồn thành Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Dương Hồng Sơn TS Nguyễn Đắc Đồng Phản biện 1: ……………………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………………… Phản biện 3: ……………………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại: ………………………………………………………………………… vào hồi … …., ngày … tháng … năm 20… Có thể tìm thấy Luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Thư viện Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Ơ nhiễm khơng khí ảnh hưởng nhiễm khơng khí thách thức lớn nhân loại Q trình thị hóa gia tăng dịng người nhập cư thành phố lớn gây tác động mạnh mẽ đến môi trường Theo Báo cáo trạng môi trường quốc gia năm 2016, hầu hết đô thị lớn nước ta phải đối mặt với tình trạng nhiễm khơng khí ngày gia tăng, vấn đề nhiễm khơng khí bụi vấn đề cộm Như báo cáo cập nhật gần chất lượng khơng khí tồn cầu, chất lượng khơng khí Việt Nam dự đốn ngày xấu Bên cạnh giải pháp đồng nhằm quản lý chất lượng môi trường khơng khí hồn thiện chế, sách pháp luật, đầu tư mạng lưới trạm quan trắc mơi trường khơng khí thị theo hướng tiên tiến, đại, ứng dụng giải pháp sản xuất giải pháp thực quy hoạch thị tổng thể cần quan tâm Ngoài việc quy hoạch sử dụng đất phân khu chức năng, vấn đề sở hạ tầng kỹ thuật thị hệ thống nước, thu gom xử lý rác, xử lý nước thải, giảm ô nhiễm khơng khí tiếng ồn chưa ý mức Luận án “Nghiên cứu xây dựng đồ phân bố ô nhiễm bụi hỗ trợ quy hoạch đô thị thành phố Hà Nội” nghiên cứu sinh thực kỳ vọng cung cấp khoa học ảnh hưởng số yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi, từ giúp đưa đánh giá, dự báo xác nhiễm khơng khí, góp phần xây dựng phương án giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường sức khỏe cộng đồng, hỗ trợ quy hoạch đô thị Thành phố Hà Nội 2 Mục đích nghiên cứu - Đánh giá ảnh hưởng số yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi PM10; - Xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 theo không gian thời gian cho quận nội đô thành phố Hà Nội từ số liệu khí tượng tồn cầu độ phân giải cao (1 km2) nhằm hỗ trợ công tác quy hoạch đô thị Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu Luận án ảnh hưởng số yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi PM10 theo không gian thời gian phạm vi quận nội đô thành phố Hà Nội bao gồm: Ba Đình, Hồn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Thanh Xuân, Tây Hồ, Cầu Giấy, Hoàng Mai, Long Biên, Nam Từ Liêm, Bắc Từ Liêm - Các tính tốn Luận án dựa chuỗi số liệu thống hàm lượng bụi PM10 số liệu khí tượng từ 6/2017 đến 12/2018 cung cấp quan quản lý Nhà nước chuyên ngành Đóng góp Luận án - Luận án đánh giá biến động theo không gian thời gian hàm lượng bụi PM10 tác động số yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi PM10 khu vực Hà Nội dựa chuỗi số liệu tự động, liên tục 11 trạm quan trắc quan quản lý Nhà nước chuyên ngành; - Luận án xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến mơ hình mạng thần kinh nhân tạo cho bụi PM10 từ số liệu yếu tố khí tượng; - Luận án xây dựng phương pháp kết hợp thuật toán nội suy phương pháp mơ hình mạng thần kinh nhân tạo để xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 theo khơng gian thời gian dựa số liệu khí tượng toàn cầu độ phân giải cao - Luận án đề xuất giải pháp quy hoạch quản lý thị cho thành phố Hà Nội, góp phần làm giảm nguy ô nhiễm cho thành phố Hà Nội Luận điểm bảo vệ Luận án Luận điểm 1: Khí tượng nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng môi trường khơng khí nói chung nhiễm bụi nói riêng Mối quan hệ yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi PM10 Hà Nội tương đối khác tùy theo điều kiện thời tiết cụ thể Luận điểm 2: Bản đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 xây dựng dựa mơ hình mạng thân kinh nhân tạo có xem xét đến ảnh hưởng yếu tố khí tượng đặc thù phục vụ dự báo ô nhiễm hỗ trợ quy hoạch đô thị Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu sử dụng Luận án gồm: - Phương pháp thu thập, phân tích tổng hợp số liệu nhằm đánh giá trạng ô nhiễm bụi; - Phương pháp phân tích thống kê theo khơng gian thời gian áp dụng để phân tích biến thiên theo không gian thời gian hàm lượng bụi đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi; - Phương pháp mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến mơ hình mạng thần kinh nhân tạo để xây dựng quan hệ hồi quy yếu tố khí tượng hàm lượng bụi; - Phương pháp nội suy phương pháp ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS dùng để xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án 7.1 Ý nghĩa khoa học - Luận án đánh giá ảnh hưởng số yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi PM10 khu vực Hà Nội; - Luận án xây dựng hai mơ hình quan hệ hồi quy yếu tố khí tượng hàm lượng bụi PM10, mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến mơ hình mạng thần kinh nhân tạo - Luận án xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 theo không gian thời gian từ số liệu khí tượng tồn cầu độ phân giải cao (1 km) - Luận án đề xuất giải pháp quy hoạch quản lý đô thị, góp phần làm giảm nguy nhiễm bụi cho thành phố Hà Nội 7.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết luận án hỗ trợ nhà quản lý việc đưa đánh giá, dự báo xác nhiễm khơng khí với độ phân giải cao, từ xây dựng phương án giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường Cấu trúc Luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, nội dung Luận án gồm ba chương sau: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi Chương 2: Phương pháp xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi Chương 3: Kết xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 hỗ trợ quy hoạch đô thị thành phố Hà Nội CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ HÀM LƯỢNG BỤI 1.1 Ô nhiễm bụi ảnh hưởng ô nhiễm bụi Theo Tổ chức y tế giới bụi vật chất dạng hạt lơ lửng khơng khí gồm hỗn hợp phức tạp chất hữu vô Khối lượng thành phần bụi mơi trường thị có xu hướng chia thành hai nhóm chính: hạt thơ hạt mịn Các hạt nhỏ chứa sol khí (được hình thành từ trình thứ cấp chuyển đổi từ khí thành hạt), hạt từ q trình đốt cháy, từ hữu kim loại ngưng tụ Các hạt lớn thường chứa nguyên tố vỏ trái đất nguồn chủ yếu bụi từ đường giao thông, công nghiệp Hạt bụi siêu mịn chứa hầu hết ion hydro, hạt thường đóng góp vài % cho khối lượng hạt, đóng góp tới 90% số lượng Tại Việt Nam, theo Báo cáo trạng môi trường Quốc gia năm 2016, chất lượng mơi trường khơng khí tồn lãnh thổ bị suy giảm, đặc biệt đô thị lớn Hà Nội, vấn đề ô nhiễm bụi có chiều hướng gia tăng vấn đề cộm chất lượng khơng khí thị Các nguồn gây nhiễm bụi đô thị bao gồm, hoạt động giao thông vận tải, ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, hoạt động xây dựng dân sinh 1.2 Xây dựng đồ ô nhiễm bụi Xây dựng đồ phân bố bụi sử dụng trạm đo cố định Do mật độ trạm đo cố định tương đối thưa thớt, để lập đồ phân bố hàm lượng bụi phải áp dụng phương pháp nội suy số liệu từ trạm đo Ba phương pháp nội suy phổ biến bao gồm: Phương pháp bình phương nghịch đảo khoảng cách, phương pháp Kriging phương pháp xu bề mặt Xây dựng đồ phân bố bụi sử dụng quan trắc bụi di dộng Hướng nghiên cứu sử dụng quan trắc di động phục vụ xây dựng đồ thực nhiều Châu Âu Mỹ khoảng 20 năm qua, nhiên thực Châu Á 5-6 năm gần đây, chủ yếu Hàn Quốc Trung Quốc Quan trắc di động việc quan trắc thực chỗ, khoảng cách ngắn, liệu quan trắc thu theo thời gian thực, biến đổi liên tục theo lượng phát thải phương tiện giao thông đường Quan trắc di động ngày sử dụng nhiều để thu thập liệu chất lượng không khí độ phân giải khơng gian thời gian cao môi trường đô thị phức tạp Xây dựng đồ phân bố bụi sử dụng công nghệ viễn thám Trong hướng nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám để xây dựng đồ ô nhiễm, thiết bị quan trắc sử dụng cảm biến thụ động cảm biến chủ động Cảm biến thụ động phát xạ tự nhiên phát phản xạ đối tượng Loại cảm biến chủ động phát lượng để quét đối tượng sau phát đo xạ phản xạ tán xạ ngược từ mục tiêu Các vệ tinh viễn thám ngày sử dụng phổ biến để giám sát chất lượng khơng khí khu vực thị Ngồi ưu điểm khả quan trắc đồng thời nhiều chất ô nhiễm thời gian gần thực, cung cấp nhanh chóng theo dõi cách liên tục, hạn chế vệ tinh giám sát giới hạn phạm vi bước sóng khí kết quan sát phải tuân theo điều kiện khí 1.3 Ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi Điều kiện khí tượng yếu tố khơng thể kiểm sốt vô quan trọng việc làm biến đổi nhiễm khơng khí Nhìn chung yếu tố khí tượng (hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm tương đối, lượng mưa) có liên quan mật thiết đến hình thành, tích tụ phân tán chất ô nhiễm không khí bụi vào môi trường xung quanh Chất lượng khơng khí tốt xảy nhiệt độ cao độ ẩm thấp, nồng độ bụi cao xuất tốc độ gió thấp tốc độ gió cao thay tốc độ gió vừa phải Nhìn chung, tốc độ gió thông số quan trọng ảnh hưởng đến nồng độ bụi Tốc độ gió có tương quan nghịch đến bụi mùa đông ảnh hưởng chủ yếu liên quan đến phân tán pha loãng hạt mịn Tuy nhiên, điều kiện khô hơn, tốc độ gió có tương quan thuận hình thành vận chuyển hạt bụi thơ gia tăng tốc độ gió cao Độ ẩm tương đối có tương quan thuận với hạt bụi mịn làm tăng tính hút ẩm độ hịa tan hạt mịn khí quyển, tương quan nghịch với hạt bụi thô làm giảm hình thành hạt Lượng mưa làm giảm nhiễm lắng đọng ướt gián tiếp ảnh hưởng đến độ ẩm tương đối độ ẩm đất, làm giảm hình thành hạt thô Nhiệt độ thay đổi ngày mùa đơng liên quan đến tượng nghịch nhiệt, làm giảm chiều cao lớp biên xáo trộn khuếch tán bụi Nồng độ bụi nhỏ mùa hè có liên quan nhiều đến nhiệt độ cao xáo trộn tốt Ngoài ra, thay đổi điều kiện giao thông khuếch tán mùa yếu tố quan trọng Trên sở phân tích đánh giá học kinh nghiệm việc xây dựng đồ ô nhiễm bụi, luận án chọn hướng nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích hồi quy đa biến nồng độ bụi yếu tố khí tượng sử dụng mơ hình mạng thần kinh nhân tạo để xây dựng đồ phân bố nồng độ bụi số khu vực nội đô thành phố Hà Nội CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ HÀM LƯỢNG BỤI 2.1 Các bước thực nghiên cứu Để thực mục tiêu luận án đánh giá ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi, nghiên cứu tiến hành bước thực sơ đồ Hình 2.1 Theo bước nghiên cứu luận án bao gồm bước: 1) Thu thập số liệu cần thiết phục vụ nghiên cứu; 2) Đánh giá ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến phân bố theo khơng gian thời gian hàm lượng bụi; 3) Thiết lập quan hệ hồi quy đa biến yếu tố khí tượng hàm lượng bụi trạm quan trắc môi trường; 4) Xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi theo không gian thời gian sử dụng số liệu khí tượng tồn cầu độ phân giải cao 2.2 Khu vực nghiên cứu số liệu phục vụ nghiên cứu Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận thành phố Hà Nội bao gồm 11 quận thuộc thành phố Hà Nội Các quận thuộc khu vực nghiên cứu bao gồm: Ba Đình, Hồn Kiếm, Tây Hồ, Long Biên, Đống Đa, Cầu Giấy, Hoàng Mai, Thanh Xuân, Hai Bà Trưng, Nam Từ Liêm, Bắc Từ Liêm Lý để lựa chọn 11 quận làm khu vực 11 CHƯƠNG KẾT QUẢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ HÀM LƯỢNG BỤI PM10 HỖ TRỢ QUY HOẠCH ĐÔ THỊ 3.1 Biến thiên theo không gian thời gian hàm lượng bụi PM10 Hình 3.4 thể biến thiên hàm lượng PM10 trạm đo chất lượng khơng khí cố định Hình 3.4 So sánh biến trình hàm lượng PM10 trạm Trung Yên 3, Minh Khai Nguyễn Văn Cừ Theo không gian hàm lượng bụi, nhận thấy biến thiên hàm lượng PM10 ngày trạm có dạng giống nhau, ngày hàm lượng PM10 có đỉnh đáy Tuy nhiên, hàm lượng bụi trạm khác tương đối lớn Hàm lượng PM10 trạm Minh Khai lớn trạm Nguyễn Văn Cừ nhỏ Hàm lượng bụi PM10 trung bình 42 μg/m3, 65 μg/m3 95μg/m3 trạm Nguyễn Văn Cừ, Trung Yên Minh Khai Biến động PM10 ngày trạm Minh Khai lớn nhiều so với trạm Nguyễn Văn Cừ Cụ thể, chênh lệch hàm 12 lượng PM10 lớn trạm Minh Khai 37 μg/m3, giá trị trạm Nguyễn Văn Cừ 16 μg/m3 Đặc biệt, vào ban đêm hàm lượng PM10 giảm nhanh từ lúc tối đến sáng trạm Minh Khai Trung Yên trạm Nguyễn Văn Cừ hàm lượng PM10 giảm chậm nhiều 3.2 Ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi PM10 Hình 3.6 cho thấy có khác biệt tương đối lớn tương quan hàm lượng PM10 yếu tố khí tượng trạm Trung Yên Minh Khai (nơi có mật độ dân cư cao) trạm Nguyễn Văn Cừ (nơi có mật độ dân cư thấp khu vực nghiên cứu) (a) Trạm Trung Yên 13 (b) Trạm Minh Khai (c) Trạm Nguyễn Văn Cừ Hình 3.6 Hệ số tương quan hàm lượng PM10 theo yếu tố khí tượng trạm 14 Đối với trạm có mật độ dân cư cao, nhiệt độ áp suất có mối quan hệ tương quan (hệ số tương quan) lớn so với độ ẩm tốc độ gió Ngược lại, trạm Nguyễn Văn Cừ, tốc độ gió độ ẩm lại có quan hệ tương quan lớn nhiều so với yếu tố nhiệt độ áp suất Nguyên nhân khác biệt trạm Nguyễn Văn Cừ nằm khu vực tương đối thoáng so với trạm Trung Yên Minh Khai yếu tố gió độ ẩm đóng vai trị quan trọng 3.3 Xây dựng quan hệ hồi quy sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính đa biến mơ hình mạng thần kinh nhân tạo Kết tính tốn xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến Có thể nhận thấy tương quan yếu tố khí tượng nồng độ PM10 biến thiên khoảng từ 0,51 đến 0,73 Tương quan giá trị thực đo tính tốn thấp trạm Hồn Kiếm (0.51) cao trạm Trung Yên (0.73) Hình 3.13 cho thấy trạm Hồn Kiếm, Mỹ Đình, Tây Mỗ, Tương Mai, Tây Mỗ, Thành Cơng trạm có tương quan nhỏ 0,6 phương trình tương quan không phản ánh thay đổi nồng độ PM10 nên sử dụng phương trình khơng thể dùng để tính tốn nồng độ PM10 từ yếu tố khí tượng Bảng 3.3 Các phương trình hồi quy theo trạm Trạm Hàng Đậu Hồn Phương trình hồi quy Thời kỳ PM10 = 33.95 + 0.17X1 3.09X2 -1.49X3 -24.9X4 + 276.48X2X3 -1.49X2X4 24.9X3X4 PM10 = 557.08 -0.43X1 - Thời kỳ PM10 = -844.19 + 0.93X1 + 0.29X2 + 0.24X3 + -15.81X4 + -9.44X2X3 + 0.24X2X4 + 15.81X3X4 PM10 = -331.63 + 0.4X1 + - 15 Trạm Kiếm Kim Liên Mỹ Đình Phạm Văn Đồng Tương Mai Thành Công Tây Mỗ Minh Khai Trung Yên Nguyễn Phương trình hồi quy Thời kỳ 1.78X2 -0.59X3 -10.04X4 + 88.46X2X3 -0.59X2X4 10.04X3X4 PM10 = 747.45 -0.55X1 3.48X2 -0.87X3 -36.57X4 + 70.12X2X3 -0.87X2X4 36.57X3X4 PM10 = 1529.53 -1.28X1 2.2X2 -0.11X3 -53.73X4 39.82X2X3 -0.11X2X4 53.73X3X4 PM10 = 916.51 -0.78X1 1.21X2 -0.4X3 -19.47X4 + 13.5X2X3 -0.4X2X4 19.47X3X4 PM10 = 1942.61 -1.67X1 5.6X2 -1.34X3 -24.12X4 + 165.6X2X3 -1.34X2X4 24.12X3X4 PM10 = 973.25 -0.83X1 1.43X2 + 0.05X3 -16.26X4 33.45X2X3 + 0.05X2X4 16.26X3X4 PM10 = 7651.46 -7.05X1 8.88X2 -4.4X3 -231.24X4 + 371.8X2X3 -4.4X2X4 231.24X3X4 PM10 = 2726.44 -2.48X1 2.81X2 -0.66X3 -6.53X4 + 58.39X2X3 -0.66X2X4 6.53X3X4 PM10 = -1850.45 + 0.86X1 + 27.01X2 + 27.76X3 + 427.76X4 -956.19X2X3 + 27.76X2X4 + 427.76X3X4 PM10 = 33.95 + 0.17X1 - Thời kỳ 0.03X2 + 0.34X3 + -18.37X4 + -52.97X2X3 + 0.34X2X4 + 18.37X3X4 PM10 = -205.98 + 0.27X1 + 0.68X2 + 0.54X3 + -26.28X4 + -108.28X2X3 + 0.54X2X4 + 26.28X3X4 PM10 = -221.79+0.33X10.56X2-0.04X3-40.18X457.37X2X3-0.04X2X440.18X3X4 PM10 = -1556.87+1.75X12.04X2-0.01X3-122.26X493.74X2X3-0.01X2X4122.26X3X4 PM10 = 149.07-0.07X10.44X2+0.44X3 -19.18X470.92X2X3+0.44X2X419.18X3X4 PM10 = -384.4+0.5X10.49X2+0.2X3-32.79X468.92X2X3+0.2X2X432.79X3X4 PM10 = -419.32 + 0.51X11.01X2 + 0.28X3 -22.25X4 44.54X2X3 + 0.28X2X4 22.25X3X4 PM10 = -1982.67 + 1.97X1 + 5.23X2 + 1.03X3 + 92.71X4 222.36X2X3 + 1.03X2X4 + 92.71X3X4 PM10 = -249.06 + 0.39X1 + 0.83X2 + 0.24X3 - 71.31X4 188.88X2X3 + 0.24X2X4 71.31X3X4 PM10 = 4875.39 + 0.96X1 - 16 Trạm Văn Cử Phương trình hồi quy Thời kỳ 3.09X2 -1.49X3 -24.9X4 + 276.48X2X3 -1.49X2X4 24.9X3X4 Thời kỳ 292.58X2 - 162.14X3 + 622.88X4 + 11205.77X2X3 162.14X2X4 + 622.88X3X4 So sánh giá trị thực đo PM10 tính tốn từ mơ hình cho thấy kết tốt, hệ số tương quan từ 0,51 - 0,73 tùy trạm (Hình 3.13) Hình 3.13 So sánh giá trị thực đo tính tốn PM10 từ mơ hình 17 Kết tính tốn xây dựng mơ hình mạng thần kinh nhân tạo Nhìn chung giá trị thực đo PM10 tính tốn từ mơ hình mạng thần kinh nhân tạo cho hệ số tương quan cao so với mơ hình hồi quy tuyến tính Hình 3.15 So sánh kết thực đo tính tốn từ mơ hình mạng thần kinh nhân tạo trạm Minh Khai Các kết cho thấy tất số thống kê phương pháp mạng thần kinh nhân tạo có độ xác vượt trội so với phương pháp hồi quy đa biến tất số sai số quân phương, số Nash hệ số tương quan Do độ xác vượt trội, phương pháp mạng thần kinh sử dụng bước để lập đồ phân bố nồng độ bụi PM10 cho tháng 18 Bảng 3.4 Các số thống kê so sánh độ xác phương pháp hồi quy tuyến tính đa biến mạng thần kinh nhân tạo Mạng thần kinh tạo RMSE R 15,86 0,67 9,30 0,65 9,43 0,70 10,69 0,69 20,19 0,73 9,14 0,69 12,49 0,68 Nash 0,45 0,42 0,49 0,47 0,53 0,46 0,47 Hồi quy tuyến tính đa biến RMSE R Nash 17,15 0,59 0,35 10,53 0,51 0,26 10,62 0,60 0,36 12,09 0,57 0,32 21,96 0,61 0,37 10,64 0,52 0,27 13,91 0,58 0,34 Tây Mỗ 11,98 0,65 0,41 13,37 0,52 0,27 Minh Khai Trung Yên Nguyễn Văn Cừ 24,03 15,69 15,72 0,72 0,75 0,75 0,51 0,56 0,57 26,08 16,24 19,21 0,60 0,73 0,60 0,36 0,53 0,35 Trạm Hàng Đậu Hồn Kiếm Kim Liên Mỹ Đình Phạm Văn Đồng Tương Mai Thành Công nhân 3.4 Lập đồ phân bố nồng độ bụi cho quận nội đô thành phố Hà Nội Về phân phối nồng độ bụi theo khơng gian, nhìn chung nhận thấy rõ xu khu vực quận Long Biên nồng độ bụi nhỏ nhiều so với khu vực khác Phía tây khu vực nghiên cứu nồng độ bụi cao nhiều đặc biệt tháng mùa đông mùa xuân Nồng độ bụi PM10 khu vực quận Long Biên tương đối nhỏ tất tháng năm Một phần nguyên nhân lưu lượng phương tiện tham gia giao thông đường Nguyễn Văn Cừ giảm với xuất cầu khác bắc qua sông Hồng (cầu Vĩnh Tuy, cầu Nhật Tân) Do mật độ phương tiện tham gia giao thông giảm, hàm lượng bụi PM10 trạm Nguyễn Văn Cừ (trạm đặt gần đường giao thông) tương đối thấp nên kết nội suy hàm 19 lượng PM10 cho khu vực quận Long Biên tương đối thấp Ở phía Tây Nam, trạm đo đặt đường Phạm Văn Đồng trạm có nồng độ PM10 cao tất trạm đo chất lượng khơng khí khu vực có hoạt động xây dựng diễn với cường độ cao cộng với lưu lượng xe tải lớn Ở khu vực quận Bắc Từ Liêm xung quanh trạm đặt Ủy ban nhân dân phường Minh Khai (quận Bắc Từ Liêm) nồng độ PM10 biến đổi tương đối lớn 20 Hình 3.17 Bản đồ phân bố nồng độ bụi PM10 số quận địa bàn thành phố Hà Nội theo tháng (từ tháng I đến XII) 3.5 Ứng dụng đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 phục vụ quy hoạch đô thị thành phố Hà Nội Về lâu dài, Quy hoạch chung Thủ đô Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 có giải pháp đồng tổng thể để hạn chế ảnh hưởng nguồn gây ô nhiễm chỗ giao thông, xây dựng, dân cư cơng nghiệp, đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 số quận nội thành sở để đưa giải pháp mang tính cấp thiết ngắn hạn chủ yếu nhằm giải vấn đề ô nhiễm bụi PM10 cục Hà Nội Bên cạnh đó, số vấn đề tồn cần giải quy hoạch chi tiết phân khu sau: Một là, quy hoạch xây dựng chung, kiến trúc cơng trình cần phải xem xét phù hợp với điều kiện khí hậu khu vực Kết nghiên cứu hướng gió chủ đạo đến Hà Nội hướng gió Đơng, việc thiết kế thị phải xem xét tổng thể để tối ưu hạn chế tác động xấu hướng gió, nên thiết kế theo hướng đóng – mở liên hồn để tạo lưu thơng 21 khơng khí, giảm thiểu ô nhiễm, tránh việc hình thành hiệu ứng “đảo nhiệt” mùa hè “nghịch nhiệt” mùa đông Cụ thể, cần giới hạn độ cao cơng trình thị để đảm bảo cơng trình khơng cản trở gió dịng chảy khơng khí lưu thơng, làm hạn chế khả vận chuyển chất ô nhiễm khỏi thành phố Hình 3.19 Bản đồ lồng ghép đồ phân bố hàm lượng bụi đồ quy hoạch khu dân cư Hai là, khu dân cư, trường học, bệnh viện, công sở,… quy hoạch phải đảm bảo khoảng cách an toàn đường cao tốc đường giao thông đông đúc Nhiều nghiên cứu ô nhiễm không khí nhiễm bụi gây ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe người dân, có gia tăng tỷ lệ tác bệnh hô hấp tỷ lệ tử vong người sống gần đường giao thông đông đúc Tuy nhiên, hàm lượng chất ô nhiễm không khí từ hoạt động giao thông, đặc biệt đường cao tốc giảm đến 60-80% vịng bán kính 100m từ đường, nguy bệnh tật giảm quy hoạch khu dân cư, trường 22 học, bệnh viện, công sở,… tuân thủ nghiêm ngặt theo quy định Đây vấn đề vô quan trọng cảnh báo tác hại nhiễm khơng khí sức khỏe người dân thiếu chưa quan tâm mức Ba là, tuyên truyền, phổ biến thông tin cho người dân việc thay đổi thói quen lại, hạn chế phương tiện cá nhân, tăng cường sử dụng phương tiện giao thông công cộng, không sử dụng bếp than tổ ong, khơng đốt rơm rạ, đốt rác tự phát,…để góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường Bên cạnh đó, cần xây dựng hệ thống cảnh báo, dự báo chất lượng khơng khí để cung cấp thơng tin cho người dân, thực đồng thời biện pháp khuyến cáo cắt giảm hoạt động gây ô nhiễm khu vực không khả tiếp nhận phát thải khí thải KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Ơ nhiễm khơng khí bụi đô thị Việt Nam vấn đề cộm, đặc biệt thành phố lớn Hà Nội Việc nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến chất lượng khơng khí nói chung hàm lượng bụi nói riêng giúp hiểu biết q trình tạo nhiễm, cung cấp thơng tin xác cho dự báo nhiễm khơng khí, qua hỗ trợ tốt cho q trình xây dựng sách phịng ngừa, giảm thiểu Luận án tiến hành đánh giá mức độ ảnh hưởng cụ thể yếu tố khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió áp suất) đến hàm lượng bụi PM10 Hà Nội Kết tính tốn cho thấy, hàm lượng bụi có xu hướng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ, tỉ lệ thuận với áp suất độ ẩm Khi nhiệt độ cao áp suất giảm giúp đưa ẩm từ mặt đất lên 23 lớp khơng khí bên khu vực khác, làm lượng bụi giảm Độ ẩm lớn giúp hạn chế bụi phát tán từ đường xá từ nơi khác tới làm giảm hàm lượng bụi PM10 Luận án xây dựng hai phương pháp hồi quy đa biến sử dụng mơ hình MLR mơ hình ANN phục vụ tính tốn hàm lượng bụi PM10 từ thơng tin khí tượng Kết tính tốn cho thấy mơ hình ANN cho kết vượt trội so với mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến Ngồi phục vụ cho nghiên cứu luận án này, mơ hình cịn sử dụng tương lai, phục vụ công tác dự báo nhiễm Bên cạnh đó, đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 theo không gian thời gian số khu vực nội đô thành phố Hà Nội xây dựng sử dụng phương pháp tích hợp thuật tốn nội suy nghịch đảo bình phương khoảng cách mơ hình ANN nhằm đánh giá ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến phân bố hàm lượng bụi theo không gian Kết cho thấy khu vực quận nội có giá trị hàm lượng bụi PM10 thấp nhiều lần quận xa khu vực trung tâm Các tháng mùa đông mùa xuân có hàm lượng bụi cao hẳn tháng mùa hè mùa thu Bản đồ xây dựng trực quan, dễ hiểu góp phần phục vụ xây dựng sách kiểm sốt nhiễm khơng khí cách có hiệu Dựa đồ phân vùng hàm lượng bụi trung bình năm, Luận án đề xuất số biện pháp hỗ trợ quy hoạch quản lý đô thị cho đối tượng giao thông, xây dựng, công nghiệp, dân cư xanh, mặt nước Luận án đề xuất kết hợp đồng giải pháp quy hoạch giải pháp phịng ngừa giảm thiểu nhiễm bụi khu vực nội đô vùng phụ cận Kiến nghị Luận án xem xét, đánh giá tổng thể mức độ ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi PM10 Những yếu tố ảnh 24 hưởng đặc thù khác tượng nghịch nhiệt, tượng sương mù, thay đổi độ cao xáo trộn, gió mùa,… cần nghiên cứu thêm để có đánh giá tồn diện Bản đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 số khu vực nội đô thành phố Hà Nội xây dựng dựa kết nội suy trạm quan trắc chất lượng khơng khí, nhiên, mật độ trạm dù cải thiện song chưa đủ dày nên cịn ảnh hưởng đến độ xác đồ Do cần thiết phải xây dựng thêm trạm đo để đảm bảo phân tích cách xác diễn biến theo khơng gian thời gian bụi chất gây ô nhiễm khác Các đề xuất quy hoạch quản lý đô thị dựa đánh giá định tính yếu tố sử dụng đất đất giao thông, xây dựng, công ngiệp, dân cư, xanh, mặt nước mà chưa có phân tích đánh định lượng mối quan hệ yếu tố đến phân bố hàm lượng bụi Các nghiên cứu tương lai phát triển theo hướng định lượng hướng hóa để xác định nguồn gốc ô nhiễm, đánh giá sức chịu tải mơi trường khơng khí phân vùng phát thải cho chất ô nhiễm để làm sở xây dựng quy hoạch, kế hoạch kiểm sốt, phịng ngừa cách hiệu Mơ hình hồi quy sử dụng thuật tốn trí tuệ nhân tạo nghiên cứu sử dụng phục vụ dự báo chất lượng khơng khí thơng qua dự báo yếu tố khí tượng Đây vấn đề cấp thiết đến thời điểm chưa có quan cung cấp đến người dân tin dự báo nhiễm khơng khí Để đảm bảo cung cấp thông tin dự báo chi tiết không gian thời gian, yêu cầu số liệu dự báo khí tượng cần phải có độ phân giải không gian thời gian cao hơn./ DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Lê Ngọc Cầu, Dương Hồng Sơn, Lê Văn Quy, Lê Văn Linh, Trần Hoài Linh, Nguyễn Anh Dũng (2017) Thiết kế tích hợp thiết bị quan trắc bụi di động nhằm xây dựng đồ ô nhiễm bụi cho số tuyến giao thông thành phố Hà Nội Tạp chí Mơi trường 2(8), 29-35 Nguyen Anh Dung, Le Van Quy, Le Ngoc Cau, Le Van Linh, Pham Thi Quynh (2019) Application of mobile dust monitoring system to evaluate dust concentration in several streets of Hanoi city Vietnam Journal of Hydrometeorology (2-1), 12-20 Nguyen Anh Dung, Duong Hong Son, Nguyen The Duc Hanh, Doan Quang Tri (2019) Effect of meteorological factors on PM10 concentration in Hanoi, Vietnam Journal of Geoscience and Environment Protection 7, 138-150 Nguyễn Anh Dũng, Dương Hồng Sơn, Nguyễn Đắc Đồng, Nguyễn Thế Đức Hạnh (2020) Ứng dụng mơ hình Hysplit nghiên cứu mối liên hệ thơng số khí tượng hàm lượng bụi PM10 mơi trường khơng khí thành phố Hà Nội, Việt Nam Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (VNU-HCM) Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ - Kĩ thuật Công nghệ 3(2), 432-442 Dung Anh Nguyen, Son Hong Duong, Phuong Anh Tran, Hai Hoang Cao, Bang Quoc Ho (2020) Combination of data‑driven models and interpolation technique to develop of PM10 map for Hanoi, Vietnam Nature Scientific Reports 10:19268 (ISI, IF: 3.998 (2019), Q1) (https://doi.org/10.1038/s41598-020-75547-y) Dung Anh Nguyen, Son Hong Duong, Dong Dac Nguyen (2020) Relationships between meteorological parameters and PM10 concentrations at urban location in Ha Noi city from 2010 to 2019 Journal of Climate Change Science 15, 115-122 Chinh C Tran, Thi D Ta, An T Duong, Oanh T.K Phan, Dung A Nguyen (2020) Analysis on temporal pattern of fine particulate matter (PM2.5) in Hanoi, Vietnam and the impact of meteorological conditions Journal of Environmental Protection 11, 241256 Trung-Dung Nghiem, Duy-Hung Mac, Anh-Dung Nguyen, Ngoc Chi Le (2020) An integrated approach for analyzing air quality monitoring data: a case study in Hanoi, Vietnam Air Quality, Atmosphere & Health 14, 7-18 (2021) (ISI, IF: 2.870 (2019), Q1) ... xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi Chương 3: Kết xây dựng đồ phân bố hàm lượng bụi PM10 hỗ trợ quy hoạch ? ?ô thị thành phố Hà Nội CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ HÀM... trạng nhiễm bụi PM10 khu vực nội ? ?ô thành phố Hà Nội 11 CHƯƠNG KẾT QUẢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ HÀM LƯỢNG BỤI PM10 HỖ TRỢ QUY HOẠCH ? ?Ô THỊ 3.1 Biến thiên theo không gian thời gian hàm lượng bụi. .. Luận án ? ?Nghiên cứu xây dựng đồ phân bố ô nhiễm bụi hỗ trợ quy hoạch ? ?ô thị thành phố Hà Nội? ?? nghiên cứu sinh thực kỳ vọng cung cấp khoa học ảnh hưởng số yếu tố khí tượng đến hàm lượng bụi, từ