Cũng như ion Cl - , hàm lượng Na + trong nước mưa ở trạm Cà Mau là cao hơn so với 3 trạm còn lại; điều này một lần nữa thể hiện ảnh hưởng của muối biển đến thành phần hóa học nước mưa[r]
(1)HIỆN TRẠNG MƯA AXÍT KHU VỰC NAM BỘ (1996-2005) ThS Nguyễn Thị Kim Lan
Phân viện Khí tượng Thủy văn Mơi trường phía Nam 1 Mở đầu
Lắng đọng axít (Acid Deposition) bao gồm lắng đọng ướt lắng đọng khô hậu vấn đề nhiễm khơng khí, chủ yếu gây thành phần khí dioxít sunfua (SO2) oxít nitơ (NOx) khí
Khu vực Nam Bộ đóng vai trò quan trọng kinh tế nước, đánh giá cao tiềm mức độ phát triển Tuy nhiên, với phát triển vấn đề nhiễm mơi trường khơng khí, đất nước; tình hình mưa axít khu vực Nam Bộ thời gian qua cảnh báo Nghiên cứu nhằm tập hợp thống kê, phân tích thành phần hóa nước mưa khu vực Nam Bộ thời gian 10 năm (1996-2005), qua cho phép đánh giá trạng mưa axít địa bàn nghiên cứu 2 Phương pháp nghiên cứu
2.1 Phương pháp quan trắc, chếđộ lấy mẫu
Nước mưa trạm quan trắc chất lượng khơng khí khu vực Nam Bộ gồm trạm Tân Sơn Hòa, Tây Ninh, Cần Thơ Cà Mau lấy phương pháp hứng trực tiếp, thông qua thiết bị lấy mẫu bán tự động
Nước mưa lấy theo mẫu tổ hợp 10 ngày, mẫu 500ml (theo quy định) gửi Phịng Thí nghiệm Trung tâm Khí tượng Thủy văn phía Nam (nay Phân viện Khí tượng Thủy văn Mơi trường phía Nam) để phân tích thành phần hóa học (1996-2004) Năm 2005, mẫu nước mưa Phịng Nghiên cứu Mơi trường, Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ phân tích
2.2 Thơng số giám sát phương pháp phân tích
Các phương pháp phân tích thành phần hố học nước mưa (từ năm 1996-2004) theo qui phạm Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn (cũ) sau:
Yếu tố Phương pháp Trang thiết bịđo đạc pH
EC SO4
2-NO3-, NH4+
Cl-, HCO3
-Ca2+, Mg2+
Đo điện (điện cực thuỷ tinh) Đo độ dẫn điện
So độ đục
So màu quang phổ Chuẩn độ AgNO3, HCl
Chuẩn độ EDTA
Máy đo pH
(2)Năm 2005, mẫu nước mưa phân tích phương pháp sắc ký ion (LC-10Advp, Shimadzu, Japan)
2.3 Phân tích thống kê
a Cân ion (số liệu năm 2005)
Theo Mạng lưới Giám sát Lắng đọng Axít vùng Đơng Á [1], số liệu nước mưa kiểm tra tính đày đủ phân tích cơng thức tính cân ion sau:
R = 100 x (C-A) / (C + A) (%)
Trong đó: C (µeq/l) = Tổng hàm lượng cation (µeq/l)
= 10(6-pH) + [NH4+] + [Na+] + [K+] + [Ca2+] + [Mg2+]
A (µeq/l) = Tổng hàm lượng anion (µeq/l) = [SO42-] + [NO3-] + [Cl-]
Các giá trị R phải nằm khoảng giá trị cho phép (nếu khơng, mẫu nước mưa phải phân tích lại, kiểm tra lại mẫu chuẩn, đường chuẩn v.v…):
(C + A) (µeq/l) R (%)
< 50 ± 30
50-100 ± 15
> 100 ±
Năm 2005, mẫu nước mưa khu vực Nam Bộ phân tích sắc ký ion nên cơng thức tính tốn cân ion áp dụng nghiên cứu Tuy nhiên, tổng hàm lượng anion (µeq/l) có thêm thành phần ion bicacbonat (HCO3-)
(theo quy định Việt Nam)
b Các tương quan
Tương quan lượng mưa tháng (mm) hàm lượng ion H+, SO42-, NO3
-(mg/l) tính tốn Tương quan hàm lượng ion H+ SO42-, NO3- (mg/l)
được thiết lập
c Tính tốn lượng lắng đọng
Lượng lắng đọng lưu huỳnh (DS) lắng đọng nitơ (DN) tính tốn qua
cơng thức:
• DS (g/m2/năm) = Σ [SO42-]tháng x Rtháng x 32/96 x 10-3 • DN (g/m2/năm) = Σ [NO3-]tháng x Rtháng x 14/62 x 10-3
+ Σ [NH4+]tháng x Rtháng x 14/18 x 10-3
Trong đó: [SO42-]tháng = hàm lượng ion sunfat trung bình tháng (mgS/l)
[NO3-]tháng = hàm lượng ion nitrat trung bình tháng (mgN/l)
[NH4+]tháng = hàm lượng ion amonium trung bình tháng (mgN/l)
(3)3 Kết thảo luận 3.1 Giá trị pH
Số liệu đo đạc cho thấy năm quan trắc, mưa axít (pH<5,6) xuất tất trạm khu vực Nam Bộ với tần suất cao, nhiều Tây Ninh (12-100%), Cần Thơ (16,7-90,0%) Tân Sơn Hòa (20,9-72,0%); riêng Cà Mau có tỉ lệ mưa axít thấp nht (8,3 - 66,7%) (hỡnh 1)
Trạm Tân Sơn Hßa
0 16.7 4.8 4.2 15.0 33.3 29.6 8.3 8.0 26.3 35.0 36.0 19.0 10.5 38.9 18.5 16.7 35.00 16.0 40.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Năm
%
pH < 5.0 5.0 pH <5.6
Trạm Tây Ninh
0 28.0 28.6 20.0 31.6 68.0 69.6 59.1 11.5 8.3 38.1 32.0 24.0 12.0 0.0 30.4 18.2 41.7 46.2 12 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Năm
%
pH < 5.0 5.0 ≤ pH < 5.6
Tr¹m Cần Thơ
55.6 0 34.8 16 7 14 3 26.1 0 0 8 3 62.5 80 0 8.0 8 7 39 1 20 8 16 7 10 0 42.9 22 2 65.0 48.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Năm
%
pH < 5.0 5.0 pH <5.6
Trạm Cà Mau
4.3 0 0 55.6 44.8 26.1 32.1 8.3 11.1 0.0 5.0 2.9 13.8 21.4 4.3 36.4 20.0 32.4 32.1 47.8 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Năm
%
pH < 5.0 5.0 ≤ pH < 5.6
Hình Tỷ lệ mưa axít (%) trạm khu vực Nam Bộ (1996-2005)
Giá trị pH trung bình nhiều năm trạm giai đoạn 1996-2005 thể hình Hình cho thấy trạm Tây Ninh có giá trị pH trung bình nhiều năm thấp (pH=5,42), trạm Cần Thơ Tân Sơn Hịa (pH=5,64); Cà Mau có giá trị pH trung bình nhiều năm cao (pH=5,93)
Hình cho thấy khuynh hướng chung giá trị pHtrung bình tháng nước mưa khu vực Nam Bộ giai đoạn 1996-2005 Mưa axít thường xuất vào tháng cuối mùa mưa (tháng 9, 10) tháng chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa khô (tháng 11) tất bốn trạm quan trắc Đặc biệt vào tháng 10 mưa axít xảy nhiều tất trạm: Tây Ninh (8/10 tháng), Tân Sơn Hòa, Cần Thơ Cà Mau (7/10 tháng)
(4)5.64
5.93 5.64 5.42
5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0
Tân Sơn Hòa
Tây Ninh Cần Thơ Cà Mau Trạm pH
Hỡnh Giá trị pH trung bình
nhiều năm trạm khu vực Nam
Bộ giai đoạn 1996-2005
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng pH
Tân Sơn Hòa Tây Ninh Cần Thơ Cà Mau
Hỡnh Đồ thị biến động pH qua
tháng trạm khu vực Nam Bộ giai
đoạn 1996-2005
So với giá trị pH trung bình năm trạm thuộc Mạng lưới Giám sát Lắng đọng Axít vùng Đơng Á thời gian từ 2000-2004 (Bảng 1), giá trị pH trung bình năm Việt Nam nói chung, khu vực Nam Bộ nói riêng cao Do nói tình trạng xảy mưa axít giai đoạn 2000-2004 khu vực Nam Bộ nói riêng, Việt Nam nói chung, cịn so với khu vực Đông Á
Bảng So sánh tỷ lệ mưa axít (%) theo giá trị pH trung bình năm trạm khu vực
Nam Bộ với trạm thuộc Mạng lưới Giám sát Lắng đọng axít vùng Đơng Á
(2000-2004)
Quốc gia Tỷ lpHệ mưa axít (%)
TB năm<5,0
Tỷ lệ mưa axít (%)
5,0 ≤pHTB năm<5,6
Trung Quốc 54,0 18,0 Indonêxia 55,6 44,4
Nhật Bản 88,5 11,5
Mã Lai 100,0 0,0
Mông Cổ 0,0 33,3
Philippin 25,0 62,5
CHDCND Triều Tiên 75,0 16,7
Nga 33,3 66,7
Thái Lan 27,3 54,5
Miền Bắc 0,0 60,0
Việt Nam
KV Nam Bộ 0,0 20,0
3.2 Hàm lượng Sunfat (SO42-) nước mưa
Hàm lượng anion SO42- trạm có khuynh hướng giảm nhẹ từ đầu mùa mưa
(5)Khi xem xét mối tương quan hàm lượng SO42- ion
H+ năm khảo sát (1998-2005), có trạm Tây Ninh có tương quan (R2 = 0,85), trạm cịn lại Tân Sơn Hịa, Cần Thơ Cà Mau khơng có mối tương quan (R2<0,5)
Cũng khơng có tương quan (R2<0,5) hàm lượng SO42- tháng (mg/l) lượng mưa
tháng (mm) trạm khu vực Nam Bộ (1998-2005)
0 1 2 3 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Th¸ng
SO
4
2- (
m
g
/l)
Tân Sơn Hòa Tây Ninh Cần Thơ Cà Mau
Hỡnh Đồ thị biến động hàm lượng sunfat (SO42 mg/l) qua tháng trạm khu
vực Nam Bộ giai đoạn 1998-2005
 Lắng đọng lưu huỳnh (S) (g/m2/năm)
Kết nghiên cứu cho thấy lượng lắng đọng lưu huỳnh trung bình nhiều năm trạm Cà Mau cao (1,254 g/m2/năm) Tuy nhiên, Cà Mau thành phố ven biển nên phát thải lưu huỳnh từ nguồn công nghiệp, lưu huỳnh có từ nguồn gốc biển đóng góp vào lượng lắng đọng lưu huỳnh chung
Trong số trạm lại, trạm Tân Sơn Hòa có lượng lắng đọng S cao (1,072 g/m2/năm) Điều cho thấy ảnh hưởng phát thải công nghiệp TP Hồ Chí Minh, khu cơng nghiệp lớn nước đáng kể
So sánh lắng đọng lưu huỳnh trạm khu vực Nam Bộ với trạm khu vực Bắc Bộ Hà Nội Hịa Bình (giai đoạn 2000-2004), kết cho thấy ngồi trạm ven biển Cà Mau, trạm cịn lại hầu hết có lượng lắng đọng lưu huỳnh trung bình nhiều năm thấp Hà Nội (1,428 g/m2/năm) Hịa Bình (1,189 g/m2/năm)
Lượng lắng đọng lưu huỳnh trung bình nhiều năm khu vực Nam Bộ (1,037g/m2/năm) thấp so với khu vực Đông Á (1,421 g/m2/năm 1,332 g/m2/năm - tương ứng với việc tính toán lắng đọng lưu huỳnh từ hàm lượng SO42-
nss-SO42-*), đặc biệt Indonesia (2,196 2,097 g/m2/năm) Trung Quốc (2,938
2,860 g/m2/năm); nhiên, cao so với nước láng giềng Thái Lan (0,670 0,650 g/m2/năm)
3.3 Hàm lượng nitrat (NO3-) nước mưa
Tại trạm Cần Thơ Tân Sơn Hịa hàm lượng ion NO3- trung bình năm
(6)Hình cho thấy hàm lượng NO3- trạm tăng dần từ đầu mùa
mưa đến cuối mùa mưa
Tại tất trạm quan trắc khơng có mối tương quan hàm lượng ion H+ hàm lượng NO3-
nước mưa (R2< 0,5)
Cũng khơng có tương quan hàm lượng NO3- tháng (mg/l)
lượng mưa tháng (mm) trạm khu vực Nam Bộ giai đoạn 1998-2005 (R2<0,5)
0.0 0.2 0.4 0.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thaùng
NO
3
- (m
g/
l)
Tân Sơn Hòa Tây Ninh Cần Thơ Cà Mau
Hỡnh th bin ng hàm lượng nitrat (NO3 mg/l) qua tháng trạm khu
vực Nam Bộ giai đoạn 1998-2005
 Lắng đọng nitơ (N) (g/m2/năm) (bao gồm NO3- NH4+)
Kết nghiên cứu cho thấy lượng lắng đọng nitơ trung bình nhiều năm Tây Ninh cao (0,475 g/m2/năm), Tân Sơn Hòa (0,466 g/m2/năm) Điều cho thấy lượng phát thải nitơ xuất phát từ giao thông đô thị Tây Ninh Tân Sơn Hịa đóng vai trị quan trọng
Lắng đọng nitơ trung bình nhiều năm (giai đoạn 2000-2004) trạm khu vực Nam Bộ thấp (0,281-0,475 g/m2/năm) so với trạm khu vực Bắc Bộ Hà Nội Hịa Bình (0,856-1,180 g/m2/năm)
Lượng lắng đọng nitơ trung bình nhiều năm khu vực Nam Bộ (0,363 g/m2/năm) thấp nhiều so với khu vực Đông Á (1,132 g/m2/năm), cao nước Nga (0,216 g/m2/năm)
3.4 Kết quả phân tích nước mưa năm 2005
Cân ion đóng vai trị quan trọng việc đánh giá chất lượng liệu phản ánh chất lượng phân tích Số liệu năm 2005 cho thấy cân ion nước mưa trạm khu vực Nam Bộ đạt tiêu chuẩn (< ±8%)
a Anion (µeq/l)
Kết phân tích nước mưa trạm khu vực Nam Bộ năm 2005 cho thấy anion, hàm lượng ion bicacbonat (HCO3-) nhiều (37-43%),
ion clo (Cl-) (32-40%), sunfat (SO42-) (20-31%); hàm lượng ion nitrat (NO3-)
nước mưa có (1,6-3,3%) Như thành phần hóa học nước mưa năm 2005, hàm lượng SO42- cao NO3- từ 9,4-12,5 lần Điều cho thấy ion SO42-
thành phần chủ yếu gây mưa axít khu vực Nam Bộ
Nước mưa trạm Tân Sơn Hịa có hàm lượng SO42- cao nhất,
trạm Cà Mau nước mưa có hàm lượng Cl- cao Điều nói lên ảnh hưởng hoạt động cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh (trạm Tân Sơn Hịa) ảnh hưởng muối biển Cà Mau nhiều nơi khác
b Cation (µeq/l)
Kết cho thấy cation nước mưa, hàm lượng ion NH4+ cao
(7)Trạm Tân Sơn Hòa cation NH4+ Ca2+ nước mưa nhiều Điều
này giải thích trung hịa tính axít ion SO42- NH4+ Ca2+ để tạo
thành muối NH4SO4và CaSO4 xảy lớp mây [2, 3]
Cũng ion Cl-, hàm lượng Na+ nước mưa trạm Cà Mau cao so với trạm lại; điều lần thể ảnh hưởng muối biển đến thành phần hóa học nước mưa trạm Cà Mau
3.5 Biện luận về sự trung hịa tính axít nước mưa
Hàm lượng SO42- NO3- cho lượng axít đầu vào tương đương với
hàm lượng ban đầu ion H+ biểu thị lượng Ai sau [2]:
Ai = [nss-SO42-] + [NO3-]
Trong đó:
Ai - Tổng hàm lượng nss-SO42- NO3- (mol/l)
[nss-SO42-] - Hàm lượng SO42- khơng có muối biển (mol/l)
[NO3-] - Hàm lượng NO3- (mol/l)
Thông số pAi định nghĩa theo cách thức tương tự pH, chúng tương
đương với pH phản ứng trung hịa tất yếu xảy sau axít H2SO4và
HNO3 hình thành ban đầu:
pAi = -log ([nss-SO42-] + [NO3-])
Hình cho thấy mối quan hệ pH pAi nước mưa trạm khu vực
Nam Bộ năm 2005 Tất điểm pH đo đạc nằm phía đường chéo (trong pH tương đương với pAi), cho thấy giá trị
pH lớn giá trị pAi Các giá trị pH
cao nghiên cứu ảnh hưởng mạnh mẽ cation Ca2+ NH4+
(được nêu mục 3.4)
Tuy hàm lượng sunfat (SO42-) bao
gồm sunfat muối biển*, kết nghiên cứu thể hình hồn tồn tham khảo được, theo EANET [2], hàm lượng sunfat bao gồm muối biển không bao gồm muối biển nước mưa khu vực Đông Á không chênh lệch nhiều
Hình Quan hệ pH pAi của nước mưa trạm khu vực
Nam B nm 2005
Tân Sơn Hòa
2 4 6 8
2 4 6 8
pA i
pH
T©y Ninh
2 4 6 8
2 4 6 8
pAi
pH
Cần Thơ
2 4 6 8
2 4 6 8
pAi
pH
Cµ M au
2 4 6 8
2 4 6 8
pAi
pH
Tính tốn từ kết phân tích nước mưa trạm TP Hồ Chí Minh, Mỹ Tho, Biên Hịa Vũng Tàu thời gian từ 7/2001 đến 6/2004 (Trần Thị Ngọc Lan, 2004), chênh lệch giá trị pAi theo cơng thức tính tốn nêu hàm lượng sunfat bao
gồm muối biển (SO42) hàm lượng sunfat không bao gồm muối biển (nss-SO42-)
khoảng từ 0,2-0,3 đơn vị
(8)4.Kết luận
Kết phân tích thống kê 10 năm (1996-2005) nước mưa trạm Tân Sơn Hòa, Tây Ninh, Cần Thơ Cà Mau cho thấy chất lượng liệu chưa đầy đủ, đưa hình ảnh lắng đọng axít khu vực Nam Bộ sau:
- Tần suất (%) mưa axít trung bình 10 năm có pH<5,6 Tân Sơn Hịa, Tây Ninh, Cần Thơ Cà Mau 41,2; 57,9; 58,0 39,8% Mưa axít khu vực Nam Bộ tập trung vào cuối mùa mưa (tháng 9, 10) tháng chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa khô (tháng 11), tháng 10 có tần suất mưa axít cao
- Hàm lượng sunfat (SO42-) trung bình nhiều năm khu vực Nam Bộ dao động
trong khoảng 1,49-1,80mg/l Cùng với nó, số lắng đọng lưu huỳnh (S) dao động từ 0,883-1,254 g/m2/năm Sự vượt trội số Cà Mau (1,254 g/m2/năm) ảnh hưởng từ nguồn gốc biển
- Tại trạm quan trắc khu vực Nam Bộ, hàm lượng nitrat (NO3-) trung bình
nhiều năm nước mưa 0,195-0,221mg/l Chỉ số lắng đọng nitơ (N) 0,281-0,475 g/m2/năm Chỉ số trạm Cà Mau thấp nhất, cao Tân Sơn Hòa Tây Ninh
- Khơng tìm thấy tương quan lượng mưa tháng (mm) hàm lượng anion SO42- NO3- Cũng khơng có tương quan g a hàm lượng ion cán
anion SO42- NO3-
- So với trạm khác khu vực Đơng Á (2000-2004), tình hình xảy mưa axít khu vực Nam Bộ Việt Nam cịn thấp, qua số lắng đọng lưu huỳnh (S) nitơ (N) thấp
- Ca2+ NH4+ thành phần cation trung hịa tính axít nước mưa
của khu vực Nam Bộ (2005) Tài liệu tham khảo
1 ADORC- Network Center for EANET, Japan, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005 Data
Report on the Acid Deposition in the East Asian Region 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
2 ADORC- Network Center for EANET, Japan, 2006 Data Report on the Acid
Deposition in the East Asian Region 2005 (Draft)
3 Lan Ngoc Thi Tran, 2004 - Environmental characteristics and Material Damage in