Để mở rộng phạm vi ứng dụng KSH trong các hộ dân, đề tài cũng đề xuất ra được 01 giải pháp kỹ thuật là sử dụng KSH cho máy phát điện hộ gia đình công suất 1kW trở lên và 3 nguồn tài ch[r]
(1)Đánh giá mức độ giảm phát thải khí nhiễm khi sử dụng khí sinh học sinh hoạt (tại Xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam)
Nguyễn Thị Hương Dịu
Trường Đại học Khoa học Tự hiên, Khoa Môi Trường
Luận văn ThS Chuyên ngành: Khoa học Môi trường; Mã số: 60 8502 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hà
Năm bảo vệ: 2011
Abstract: Tổng quan tình hình sử dụng nhiên liệu sinh hoạt giới Việt Nam Nghiên cứu nhiễm khơng khí nhà hoạt động đun nấu sinh hoạt Đưa kết nghiên cứu giới Việt Nam hiệu cơng trình khí sinh học giảm nhiễm khí sinh hoạt, đặc biệt khu vực đun nấu Khảo sát thực tế, đo đạc phân tích đánh giá mức độ nhiễm hiệu giảm nhiễm khơng khí sinh hoạt nhờ sử dụng khí sinh học Đề xuất giải pháp mở rộng phạm vi ứng dụng khí sinh học vào hộ gia đình
Keywords: Khoa học mơi trường; Ơ nhiễm khơng khí; Khí sinh học; Hà Nam
Content
Ơ nhiễm khơng khí sinh hoạt (khơng khí nhà) mối đe dọa lớn cho sức khỏe, đặc biệt phụ nữ trẻ em, người thường xuyên phải tiếp xúc đun nấu Hơn nữa, Việt Nam đặc biệt vùng nông thôn việc đun nấu chủ yếu sử dụng than, củi loại bếp lò thường phát thải hạt lơ lửng (có thể cao gấp 20 lần tiêu chuẩn cho phép) khí cacbon mơnơxít độc hại, Do lâu dài gây hậu xấu tới sức khỏe môi trường sinh thái
Việc đun nấu lệ thuộc vào nhiên liệu truyền thống như: Than, rơm, cây, củi gây hậu làm cho nhiễm khơng khí mà gây bệnh phổi mắt, họ thường xuyên nấu ăn bếp nóng đầy khói Do vậy, năm gần đây, nhu cầu cung cấp thêm nguồn lượng đại thu hút quan tâm ngày tăng Một nguồn lượng đại triển khai mở rộng vùng nơng thơn khí sinh học
(2)nuôi gia súc gia cầm chuyển từ sản xuất nhỏ sang sản xuất hàng hóa quy mơ vừa Cùng với việc phát triển chăn ni, khí sinh học (KSH) nguồn lượng tương lai Sử dụng cơng nghệ khí sinh học quy mơ gia đình giải pháp hữu hiệu cho phép kết hợp hài hòa cung cấp lượng với giảm thiểu ô nhiễm môi trường nông thôn nước ta Mặc dù vậy, hiệu giảm nhiễm mơi trường khơng khí khu vực đun nấu nhờ sử dụng khí sinh học chưa có cơng trình nghiên cứu đánh giá đầy đủ
Để đóng góp vào hướng nghiên cứu này, luận văn thực đề tài “Đánh giá mức độ giảm phát thải khí nhiễm sử dụng khí sinh học sinh hoạt (tại Xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam)” nhằm tìm hiểu tác dụng giảm thiểu nhiễm khơng khí khu đun nấu của các gia đình sử du ̣ng khí sinh ho ̣c - nguồn nhiên liệu thay thế cho các loa ̣i nhiên liê ̣u truyền thống khác ta ̣i Viê ̣t nam
Cùng với phát triển đất nước, lượng sử dụng cho đun nấu hộ dân Việt Nam ngày đa dạng phong phú, từ loại nhiên liệu truyền thống (than, phụ phẩm nông nghiệp (PPNN), củi, mảnh gỗ vụn, phân gia súc…) đến nhiên liệu đại (dầu, gas, điện) Theo báo cáo Tổng cục Thống Kê Việt nam gỗ (gồm rơm, PPNN, mùn cưa) nguồn nhiên liệu Việt nam nói chung (56,8% dân số sử dụng) dân vùng nơng thơn nói riêng nguồn nhiên liệu tự nhiên có sẵn vùng (70,9%); có 20,4% dân vùng nơng thơn tiếp cận với nguồn lượng đại 73,6% dân thành thị sử dụng
Cơng nghệ KSH nghiên cứu ứng dụng quy mô hộ gia đình quy mơ cơng nghiệp Với phát triển 40 năm, công nghệ KSH quy mô gia đình đạt đến mức ổn định hồn thiện: Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn ban hành tiêu chuẩn ngành cho cơng trình KSH quy mơ gia đình năm 2003 Ở quy mơ hộ gia đình, nay, có khoảng 222.000 hầm KSH quy mô nhỏ và triển khai toàn quốc phạm vi dự án liên quan đến KSH
(3)trường (DCE) thực nghiên cứu kiểm sốt nhiễm khí nhà mơ hình hầm KSH Bến Tre kết không công bố
Đối tượng nghiên cứu hộ dân sử dụng nhiên liệu truyền thống củi, than PPNN nhiên liệu đại KSH xã Ngọc Lũ, Huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam với quy mơ sau:
- Khu vực đun nấu thời gian nấu ăn hộ dân xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, Hà Nam
- Điều tra, khảo sát thu thập số liệu 100 hộ dân (25 hộ đun củi, 25 hộ đun PPNN, 25 hộ đun than 25 hộ sử dụng KSH)
- Lấy mẫu khí hộ dân lựa chọn (2 hộ đun củi, hộ đun PPNN, hộ đun than, hộ sử dụng KSH) để đánh giá hiệu ô nhiễm với thông số: Bụi lơ lửng, CO, H2S, NH3, CH4, SO2 HCs
Đặc điểm loại nhiên liệu khu vực nghiên cứu là:
KSH: Các cơng trình KSH hộ nghiên cứu có nguyên liệu đầu vào phân lợn
Than: Than dung nghiên cứu mua nơi để đảm bảo chất lượng đồng loại than tổ ong than antraxit chiếm 70%
Củi: Củi chủ yếu gỗ thân cây, gỗ tạp
PPNN: PPNN sử dụng hộ nghiên cứu chủ yếu thân ngô rơm
Để thực nghiên cứu này, phương pháp sử dụng phương pháp thu thập số liệu, phương pháp nghiên cứu ngồi trường phương pháp phân tích phịng thí nghiệm Trong đó, phương pháp nghiên cứu ngồi trường bao gồm khảo sát, điều tra thực địa 100 hộ dân lấy mẫu phân tích theo tiêu chuẩn hộ dân lựa chọn
(4)hộ dân khảo sát sử dụng khí gas cơng nghiệp nhiên liệu phụ) Bên cạnh đó, 80% hộ dân khảo sát nhanh thường sử dụng loại nhiên liệu có sẵn, giá thành thấp nhiều loại nhiên liệu lúc, đặc biệt hộ sử dụng loại nhiên liệu truyền thống
Kết quả khảo sát 100 hộ dân đánh giá m ức độ ảnh h ưởng đến môi tr ường không khí sinh hoa ̣t, đă ̣c biệt khu vực đun nấu cho thấy khu vực của các hộ dân sử dụng KSH h ơn (22/25 hô ̣ KSH khảo sát) 100% hộ sử dụng than, củi PPNN cho s dụng loại nhiên liệu làm không gian bếp bẩn (100% hộ dân không lựa chọn mức độ đánh giá “bếp sạch”)
Hiê ̣n tượng tường nhà bếp bi ̣ đen, khói mùi q trình đun nấu chiếm tỷ lệ cao (53%) Trong kết quả này thì hộ dân sử dụng củi và PPNN cho kết quả cao nhất, than thấp KSH, tương ứng 100, 12 0% hợ dân khảo sát (hình 1)
Hình 1: Kết đánh giá nhanh mức độ nhiễm mơi trường khu đun nấu
Có hơ ̣ dân sử dụng KSH có kết phản h ồi là quá trình đun nấu có xuất mù i Nguyên nhân của tượng này là thiết bi ̣ lo ̣c H 2S chưa lắp đặt và bếp đun là loa ̣i tự chế
(5)Mẫu khí lấy hộ dân lựa chọn đại diện cho hộ dân đun nấu KSH, than, củi PPNN xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam khu vực đun nấu lấy tr ước và sau nấu ăn 60 phút bữa ăn sáng, trưa tối, ngày liên tục v ới điều kiện vi khí hậu tương tự và đ ược phân tích ta ̣i phịng thí nghiệm Kết quả phân tích cho thấy môi trường không khí khu v ực đun nấu hộ sử dụng khí sinh học có nồng độ th ơng số giám sát th ấp Việc sử dụng khí sinh học đun nấu có ưu điểm h ơn so với hô ̣ s dụng nhiên liệu truyền thống nồng độ bụi, CO Cũng cần lưu ý, quan tâm đến thơng số cịn lại nghiên cứu Hiệu giảm khí NH3 khu vực đun nấu cần nghiên cứu
thêm để khẳng định
Kết phân tích thơng số nhiễm cho thấy rằng:
- Nồng độ bu ̣i lơ lửng khu vực đun nấu (trước nấu) hộ sử dụng KSH thấp nhất (0,05 mg/m3) So với nhiên liê ̣u truy ền thống, KSH có hi ệu quả giảm ô nhiễm bụi l ớn so với viê ̣c s dụng củi PPNN Bụi khu v ực nấu của h ộ sử dụng than, củi PPNN cao h ơn so với hô ̣ s dụng KSH 4,03; 22,40; 25,58 lần Trong quá trình nấu , nồng đô ̣ bu ̣i t ăng lên đáng kể v ới củi và PPNN Sau kết thú c quá trình n ấu 60 phút, nồng đô ̣ bụi khu v ực đun nấu của h ộ sử dụng than, củi PPNN cao ban đầu và cao của hô ̣ sử dụng KSH tương ứng 3,92; 65,89 76,89 lần
- Nồng độ CO khu v ực đun nấu (trước nấu ) hộ sử dụng KSH thấp nhất (1,24 mg/m3) So với nhiên liê ̣u truy ền thống, KSH có hi ệu quả giả m ô nhiễm CO lớn so với môi trường đun nấu củ a hộ sử dụng than CO khu vực nấu của hô ̣ sử dụng than cao h ơn so với hộ s dụng KSH 5,32 lần Trong quá trình nấu , nồng đô ̣ CO tăng lên đáng kể với các loa ̣i nhiên liê ̣u truyền thống Sau kết thúc quá trình nấu 60 phút, nồng độ CO ta ̣i khu v ực đun nấu của h ộ sử dụng than, củi PPNN v ẫn cao ban đầu và cao của hô ̣ sử dụng KSH 7,52; 2,37 1,83 lần
- Nồng độ các khí còn la ̣ i ta ̣i khu v ực đun nấu (trước nấu ) hộ sử dụng KSH là thấp nhất (SO2: 0,06 mg/m3; HCs: 0,48 mg/m3; CH4: 48,14 mg/m3; H2S: 0,01
(6)60 phút Hiệu quả giảm n ồng đô ̣ H2S tới lần so v ới sử dụng củi đáng ghi nhận Tuy nhiên, tỷ l ệ chênh lệch nồng độ h ộ sử dụng KSH so v ới các hô ̣ s dụng nhiên liê ̣u truy ền thống còn khiêm tố n, đă ̣c bi ệt nồng ̣ khí m trường mức thấp
Dựa các tài liê ̣u nghi ên cứu thế gi ới và các khuyến cáo bê ̣nh th ường nhiễm khơng khí nhà Tổ ch ức Y tế Thế giới (WHO), triệu chứng thường gặp gồm: Hắt hơi, tác nghẽn mũi, ho, khó thở, nhức đầu, đau thắt ng ực lựa chọn đưa trình khảo sát , đánh giá nhanh Đây tượng trực tiếp trình đốt nhiên liệu phát sinh khí nhiễm hợp chất hữu cơ, CO, CO2, SO2, NOx…
Kết quả khảo sát mức độ ảnh hưởng các loa ̣i nhiên liê ̣u l ên sức khỏe người dân xã Ngọc Lũ , huyện Bình Lu ̣c, Hà Nam cho th ấy: Các triệu chứng bê ̣nh sử dụng KSH sinh hoạt thấp nhất chiếm 12%; than củi cao hơn, tương ứng là 23 21%, đó và PPNN là 25%
Hình 2: Kết đánh giá nhanh tác động lên sức khỏe theo nhiên liệu
Kết điều tra 100 hộ dân (25 hộ sử dụng KSH, 25 hộ dung than, 25 hộ dùng củi 25 hộ dùng PPNN) thể hình cho thấy:
- Trước dù ng KSH , hộ sử dụng nhiên liê ̣u than , củi PPNN sinh hoa ̣t Sau mô ̣t thời gian từ 01 – 03 năm, viê ̣c thay sang sử dụng KSH đã đem la ̣i tích cực bảo vê ̣ s ức khỏe người (13/25 hô ̣ không có các triệu chứng bệnh đó sử dụng than củi 2/25 4/25 hô ̣)
(7)nghẽn mũi, ho tỷ lê ̣ các h ộ mắc mô ̣t triê ̣u chứng chiếm tỷ lệ cao (9/12 hộ) Tuy nhiên theo hộ dân phỏng vấn thì các triê ̣u chứng này là tượng lú c bâ ̣t b ếp không xảy thường xuyên quá trình đun n ấu Nguyên nhân của hi ện tượng này là bếp bi ̣ rò khí gas và thi ết bi ̣ lo ̣c H -2S chưa có hoă ̣c bi ̣ hở
- Do mỗi loại nhi ên liệu có tỷ l ệ hóa học cấu tạo ri êng nên quá trình đốt thành phần và hàm l ượng khí ô nhiễm sinh không giống th ời gian tiếp xúc với khí nhiễm q trình đốt nhiên liệu khác nên triê ̣u ch ứng bê ̣nh thường gă ̣p loại nhiên liệu (than, củi PPNN) khác nhau:
+ 5/25 hộ PPNN có tượng “nhức đầu, ho, đau thắt ngực & khó thở” than chỉ là 2/25 hơ ̣; ngược la ̣i hiê ̣n tượng “ho, đau thắt ngực & khó thở” than là 7/25 hơ ̣ còn PPNN là 0%
Viê ̣c lấy mẫu, phân tích thông số nghiên cứu ta ̣i hô ̣ dân cho kết quả về hiê ̣u giảm ô nhiễm khơng khí đun nấ u bằng KSH so với các nhiên liê ̣u truyền thống, đă ̣c biê ̣t đối với thông số liên quan đến bu ̣i , CO Kết quả giá tri ̣ trung bình của lần đo trước sau nấu (sáng, trưa, tối) đối với các loa ̣i nhiên liê ̣u và thông số nghiên cứu tổng hợp bảng sau:
Bảng 1: Tổng hợp giá tri ̣ trung bình các mẫu phân tích
Đơn vi ̣: mg/m3
Thông số
Trước nấu Sau nấu Tiêu
chuẩn Australia KSH Than Củi PPNN KSH Than Củi PPNN
Bụi lơ
lửng 0,06 0,22 1,23 1,41 0,06 0,25 4,22 4,92
0,09
CO 1,24 6,60 1,65 1,44 1,43 10,75 3,40 2,61 10
SO2 0,06 0,08 0,08 0,06 0,07 0,09 0,09 0,07 0,06
HCS 0,49 0,92 1,09 0,73 0,64 1,26 1,57 1,11 0,5
CH4 48,14 49,06 50,47 50,26 66,92 71,15 72,45 70,47
(8)Thông số
Trước nấu Sau nấu Tiêu
chuẩn Australia KSH Than Củi PPNN KSH Than Củi PPNN
NH3 0,12 0,14 0,12 0,13 0,11 0,14 0,14 0,13
Tại Việt Nam chưa có tiêu chuẩn chất lượng khơng khí nhà nên tác giả lựa chọn “Mục tiêu chất lượng mơi trường khơng khí xung quanh mục tiêu chất lượng mơi trường khơng khí nhà Quốc gia tạm thời” Australi ban hành năm 2002 để so sánh đánh giá mức độ ảnh hưởng lên sức khỏe loại nhiên liệu nghiên cứu cho thấy so sánh kết phân tích hàm lượng khí nhiễm với mức độ ảnh hưởng lên sức khỏe người sử dụng KSH cho khả thấp Đối với loại nhiên liệu truyền thống (than, củi PPNN) tùy thuộc vào hàm lượng khí nhiễm mơi trường sinh hoạt mà mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe khác như: nguy nhiễm độc khí CO gây rối loạn hô hấp tế bào, rối loạn trương lực rối loạn tim mạch nghiêm trọng hộ đun nấu than cao khí bệnh khí HCs gây hộ đun nấu củi có khả cao
Để mở rộng phạm vi ứng dụng KSH hộ dân, đề tài đề xuất 01 giải pháp kỹ thuật sử dụng KSH cho máy phát điện hộ gia đình cơng suất 1kW trở lên nguồn tài hỗ trợ chương trình vệ sinh nước môi trường nông thôn thông qua ngân hàng sách xã hội, dự án chương trình KSH cho ngành chăn ni Việt Nam chương trình mục tiêu Quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu
Như vậy, sử dụng KSH hộ dân góp phần giảm nhiễm mơi trường sinh hoạt đặc biệt khu vực đun nấu thông qua kết đánh giá nhanh từ người dân kết phân tích thơng số nhiễm
Tuy nhiên, viê ̣c nghiên cứu chỉ yêu cầu th ực hiê ̣n cho m ột giai đoạn thời gian , không gian và số l ượng mẫu kiểm ch ứng nhất ̣nh Nếu thời gian nghiên cứu thực mùa: Mùa khô mùa mưa thì kết luâ ̣n tác động của sử dụng khí sinh ho ̣c đến môi trường hô ̣ dân sẽ độ tin cậy cao
(9)đun nấu), ngày cho phép tính toán tải lượng ô nhiễm và kết luận hiê ̣u quả giảm ô nhiễm không khí sinh hoạt của khí sinh ho ̣c xác
Viê ̣c nghiên cứu thực hiê ̣n v ới thông số yêu cầu Hiê ̣u quả giảm ô nhiễm không khí của vi ệc sử dụng KSH nơi đun nấu có thể đánh giá bổ sung thông qua các thông số NOx, formaldehyde (CH2O) chất hữu đa vòng
Để sử dụng hiệu chương trình, sách có chế hỗ trợ tài chính, cấp quyền xã Ngọc Lũ nói riêng huyện Bình Lục cần có biện pháp tư vấn giới thiệu đến người dân
References Tiếng Việt
[1] - Chương trình Hỗ trợ Khu vực Kinh doanh (BSPS) Chương trình Hỗ trợ Khu vực Nơng nghiệp (APS) (2007), Đặc điểm kinh tế Nông thôn Việt Nam: Kết
điều tra hộ gia đình nơng thôn nam 2006 12 tỉnh Nhà xuất Thống Kê [2] – Dự án Chương trình Khí sinh học cho ngành Chăn nuôi Việt Nam 2007 - 2012
(2011),Báo cáo Tổng kết hoạt động Dự án năm 2010
http://biogas.org.vn/vietnam/getattachment/An-pham/Nam-2011/Bao-cao-Tong-ket-Du-an-nam-2010/Bao-cao-Tong-ket-Du-an-nam-2010.pdf.aspx
[3] - Th.S Hồ Thị Lan Hương(2008), Tổng quan khí sinh học phát điện Việt Nam Viện Năng Lượng
[4] - Nguyễn Viết Khẩn (2009), Ơ nhiễm khơng khí - kẻ giết người thầm lặng
http://www.database.health.vn/VBTL%5CTLKH%5CBai%20bao%5CO%20nhiem% 20kk-Ke%20giet%20nguoi%20tham%20lang.pdf
[5] - Nguyễn Sỹ Mão (2002), Lý thuyết thiết bị cháy Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật
[6] - PGS.TS Trịnh Thị Thanh(2009), Sức khỏe môi trường Đại học Quốc gia Hà
(10)[7] - Văn phịng Dự án Khí sinh học Trung Ương(2009), Nghiên cứu biện pháp thúc
đẩy trình lên men sinh khí metan cơng trình khí sinh học Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn
[8] - Ứng dụng khí sinh học http://www.windenergy.org.vn/vietnam/khi-sinh-hoc/ Tiếng anh
[9] - Eugene S Domalski and Thomas L.fobe, Jr.(1986), Thermodynamic data for biomass conversion and waste incineration The solar technical information program http://www.nrel.gov/biomass/pdfs/2839.pdf
[10] - Felix W Ntengwe; Laurence Njovu; George Kasali; Lordwell K Witika (2010),
Biogas Production in cone-closed floating-dome batch digester under tropical conditions International Journal of ChemTech Research
[11] - Joe Obueh(2005), Engineers in technical, humanitarian opportunities of service – learning (Ethos) 2005 Conference 29 -30/1/2005
[12] - H.W De Koning, K.R.Smith & J.M.Last (1985), Biomass fuel combustion & health
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2536350/pdf/bullwho00084-0024.pdf
[13] - Mahbubul Islam (2002), Impacts of biomass cook stove use on air pollution, global warming health in rural Bangladesh Bangladesh Environment 2002 - A compilation of technical papers of the 2nd International Conference on
Bangladesh Environment (ICBEN-2002)
[14] - Nigel Bruce, Rogelio Perez-Padilla, & Rachel Albalak(2000), Indoor air pollution in developing countries: a major environmental and public health challenge Bulletin of World Health Organization
http://www.who.int/bulletin/archives/78(9)1078.pdf
[15] - R.A.Hamburg (1989), Household cooking fuel hydrogen sulfide and sulfur dioxide emissions from stalks, coal and biogas
(11)[16] - Smith, K.R., Rogers, J & Cowlin, S.C(2005), Household fuels and ill-health in developing countries : what improvements can be brought by LP gas (LPG)?
Paris, France, World LP Gas Association & Intermediate Technology Development Group
[17] - SNV-Netherlands Development Organization Asia Biogas Programme(2007),
Biogas Appliances Comparative Study
[18] - World Health Organization (2009), The energy access in development countries: A review Focusing on the Least developed countries and Sub-Saharan Africa United Nations Development Program
http://content.undp.org/go/cms-service/stream/asset/?asset_id=2205620
[19] - World Health Organization(2006), Fuel for Life: Household energy anh health http://www.who.int/indoorair/publications/fuelforlife.pdf
[20] - Winrock International(2004), Household Energy, Indoor air pollution and health: Overview of experiences and lessons in India Partnership for clean indoor air
Khoa học môi trường; Ơ nhiễm khơng khí; Khí sinh học; Hà Nam http://biogas.org.vn/vietnam/getattachment/An-pham/Nam-2011/Bao-cao-Tong-ket-Du-an-nam-2010/Bao-cao-Tong-ket-Du-an-nam-2010.pdf.aspx http://www.database.health.vn/VBTL%5CTLKH%5CBai%20bao%5CO%20nhiem%20kk-Ke%20giet%20nguoi%20tham%20lang.pdf http://www.windenergy.org.vn/vietnam/khi-sinh-hoc/ http://www.nrel.gov/biomass/pdfs/2839.pdf http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2536350/pdf/bullwho00084-0024.pdf http://www.who.int/bulletin/archives/78(9)1078.pdf http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0144456589900954 http://content.undp.org/go/cms-service/stream/asset/?asset_id=2205620 http://www.who.int/indoorair/publications/fuelforlife.pdf