báo cáo chuyên đề: TỔNG QUAN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI BÌNH DƯƠNG CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DO GIAO THƠNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH DƯƠNG Mã số: Tên báo cáo chuyên đề: TỔNG QUAN Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ TẠI BÌNH DƯƠNG CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MƠ PHỎNG CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM Chủ nhiệm đề tài : ThS Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết Người chủ trì thực chuyên đề: ThS Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết, Khoa Tài nguyên Môi trường – Đại học Thủ Dầu Một Những người phối hợp thực chuyên đề: ThS Đinh Quang Toàn ThS Nguyễn Thị Khánh Tuyền Bình Dương, 12/2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DO GIAO THƠNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH DƯƠNG Mã số: Tên báo cáo chun đề: TỔNG QUAN Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ TẠI BÌNH DƯƠNG CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MƠ PHỎNG CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ơ NHIỄM Xác nhận đơn vị chủ trì đề tài Chủ nhiệm chuyên đề TS Nguyễn Thanh Bình ThS Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết Bình Dương, 12/2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Mục tiêu 3 Phương pháp 4 Nội dung CHƯƠNG CHẤT LƯỢNG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ Ở CÁC ĐƠ THỊ 1.1 Các nguồn tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí đô thị 1.1.1 Hoạt động giao thông 1.1.2 Hoạt động công nghiệp 1.1.3 Hoạt động xây dựng 1.1.4 Hoạt động nông nghiệp làng nghề 1.1.5 Hoạt động chôn lấp xử lý chất thải 1.2 Chất lượng khơng khí thị Việt Nam giới 1.2.1 Tình hình ô nhiễm không khí đô thị giới 1.2.2 Ơ nhiễm khơng khí thị Việt Nam 1.3 Tổng quan chất lượng khơng khí Bình Dương 12 1.3.1 Hiện trạng chất lượng khơng khí 12 1.3.2 Dự báo chất lượng khơng khí đến năm 2020 15 CHƯƠNG CÁC MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ 16 2.1 Các phương pháp mơ hình hóa chất lượng khơng khí 16 2.1.1 Các phương pháp giải toán 16 2.1.2 Mô chế phản ứng hóa học 16 2.1.3 Các mơ hình khí tượng 17 2.1.4 Ứng dụng mơ hình khơng khí 17 2.2 Mô hình hóa nhiễm khơng khí theo phương pháp Gauss 18 2.2.1 Phương trình để tính nồng độ chất nhiễm khí 18 2.2.2 Công thức sở xác định phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss 20 2.3 Mô hình hóa nhiễm khơng khí theo phương pháp Berliand 22 2.3.1 Đối với khí bụi nhẹ 23 2.3.2 Đối với bụi nặng cỡ hạt đồng chất 24 2.3.3 Khuyếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao điều kiện khơng gió 24 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢM THIỂU Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ 26 3.1 Trên giới 26 3.2 Ở Việt Nam 26 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Ơ nhiễm khơng khí vấn đề quan tâm, đặc biệt nước phát triển Hoạt động giao thông vận tải, công nghiệp sinh hoạt nguồn gây nhiễm khơng khí đô thị lớn Việt Nam Các chất gây ô nhiễm khơng khí chủ yếu sinh khí thải trình đốt nhiên liệu động bao gồm CO, NOx, SO2, VOCs ( bay dung môi), PM10 bụi lên từ mặt đường phố trình di chuyển Sự phát thải phương tiện giới phụ thuộc vào chủng loại, chất lượng phương tiện, nhiên liệu, chất lượng đương giao thông … Tại Việt Nam, chất lượng nhiên liệu không cao, gia tăng phương tiện giao thông, đặc biệt ô tô, xe gắn máy với chất lượng đường giao thông chưa đáp ứng ngun nhân gây nhiễm mơi trường khơng khí Phát thải từ nguồn giao thơng thường xảy tầm thấp, gần mặt đất khu vực có mật độ dân cư cao Đó nguyên nhân làm cho người dễ hít thở chất độc nguy hiểm cách nhanh chóng khí thải từ nguồn khác ống khói nhà máy Các chất nhiễm phát từ nguồn bao gồm: CO, NOx, VOC, chì, bụi, cịn có thêm SO2, khói đen phương tiện sử dụng dầu diesel Bình Dương địa phương có tốc độ tăng trưởng phát triển kinh tế cao, nhiên, phát triển ngày mạnh kinh tế kéo theo tình trạng nhiễm mơi trường ngày nghiêm trọng.Hoạt động phương tiện vận tải không ảnh hưởng tới chất lượng mơi trường khơng khí mà tác động tới sức khỏe hộ dân sống ven tuyến người dân tham gia giao thông Số lượng phương tiện giao thông Bình Dương ngày tăng làm gia tăng tải lượng ô nhiễm nồng độ chất ô nhiễm khơng khí nguồn sinh Chính đề tài “Ứng dụng mơ hình Sutton đánh giá nhiễm khơng khí giao thơng đại lộ Bình Dương” thực nhằm đánh giá tính tốn tải lượng nhiễm hoạt động giao thơng tuyến đường Bình Dương Để tạo sở khoa học cho việc thực đề tài, việc tổng quan nghiên cứu nước vấn đề “Ơ nhiễm khơng khí, mơ hình mơ chất lượng khơng khí giải pháp giảm thiểu” cần thiết Mục tiêu Chuyên đề nhằm tổng hợp tài liệu, nghiên cứu ngồi nước để: - Đánh giá tình trạng nhiễm khơng khí giới, Việt Nam tỉnh Bình Dương - Tiếp cận mơ hình mơ chất lượng khơng khí - Tiếp cận giải pháp giảm thiểu nhiễm khơng khí áp dụng Phương pháp Sử dụng phương pháp tra cứu tài liệu, nghiên cứu lý thuyết để thực chuyên đề Nội dung (1) Nghiên cứu, tổng quan chất lượng khơng khí giới Việt Nam (2) Nghiên cứu, tổng quan mơ hình mơ chất lượng khơng khí (3) Nghiên cứu, tổng quan giải pháp giảm thiểu ô nhiễm khơng khí áp dụng CHƯƠNG CHẤT LƯỢNG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ Ở CÁC ĐƠ THỊ 1.1 Các nguồn tác nhân gây ô nhiễm mơi trường khơng khí thị Tác nhân gây nhiễm mơi trường khơng khí chủ yếu thơng số đánh giá bao gồm: bụi lơ lửng tổng số (TSP), bụi PM10, chì; chất khí vơ CO, SO2, NOx, HF, HCl, H2S …; chất hữu bay hydrocacbon (HnCm), benzen; tiếng ồn; nhiệt Các nguồn gây nhiễm khơng khí tác nhân tương ứng bao gồm: [1,3,4,5] 1.1.1 Hoạt động giao thông Giao thông xem nguồn gây ô nhiễm mơi trường khơng khí chủ yếu, đô thị lớn khu vực đông dân cư Cùng với gia tăng nhu cầu vận chuyển hàng hóa, phương tiện giao thơng cá nhân chất lượng nhiên liệu, chất lượng hệ thống giao thông không đảm bảo gia tăng lượng phát thải chất nhiễm khơng khí Các yếu tố khác có tác động đến chất lượng khơng khí điều kiện khí tượng tốc độ gió, hướng gió, độ ổn định khí quyển, địa hình … chúng ảnh hưởng đến khả phát tán, lan truyền, chuyển hóa chất nhiễm mơi trường Các chất khí phát sinh q trình đốt nhiên liệu động cơ, bay nhiên liệu bụi, đất bị lên từ bề mặt đường trình di chuyển phương tiện giao thông Nhiều nghiên cứu quy mô địa phương tồn cầu cho thấy hoạt động giao thơng đường nguồn chủ yếu gây nên nhiễm khơng khí thành phố lớn Q trình số thị hóa làm gia tăng dân số kéo theo gia tăng phương tiện giao thông Sự phát triển công nghiệp làm gia tăng nhu cầu vận chuyển hàng hóa nên lượng xe tải, xe container gia tăng Đồng thời mức sống cao người có nhu cầu sử dụng xe ô tô lớn Tại Việt Nam,ước tính hàng năm hoạt động giao thơng vận tải tiêu thụ khoảng 30% lượng xăng dầu nhập phát thải khoảng 70% tổng lượng khí thải thị lớn Ước tính hoạt động giao thơng đóng gớp gần 85% lượng khí CO, 95% lượng VOCs Hoạt động cơng nghiệp nguồn đóng góp SO2 Đối với NOx tỷ lệ đóng góp hoạt động công nghiệp giao thông Tỷ lệ phát thải khí nhiễm phương tiện giao thông khác Xe gắn máy (phần lớn sử dụng xăng) nguồn đóng góp khí CO, CxHy VOCs; xe tải (sử dụng dầu diesel) lại thải nhiều SO2 NOx Do q trình thị hóa diễn nhanh nên Việt Nam đối mặt với vấn đề thách thức nảy sinh thập kỷ tới có vấn đề nhiễm khơng khí Nhu cầu giao thông gia tăng hầu hết tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ có bề rộng hẹp, nhiều tuyến tải, gây ùn tắc giao thông lượng khí thải phát sinh lớn 1.1.2 Hoạt động cơng nghiệp Các loại hình hoạt động cơng nghiệp nguồn gây nhiễm mơi trường khơng khí đáng kể Các tác nhân gây ô nhiễm phát sinh từ trình khai thác cung ứng nguyên vật liệu, khí thải từ cơng đoạn sản xuất đốt nhiên liệu hóa thạch, đốt lị hơi, hóa chất bay Nguồn có đặc trưng có thành phần chất nhiễm phụ thuộc vào loại hình sản xuất, quy trình cơng nghệ, quy mơ nhiên liệu sử dụng Khí thải thường có nồng độ chất nhiễm cao, tập trung khu vực Các chất độc hại khí thải cơng nghiệp phân loại thành nhóm: bụi, nhóm chất vơ nhóm chất hữu cơ; SO2, NO2, TSP chiếm phần lớn tải lượng chất ô nhiễm 1.1.3 Hoạt động xây dựng Các hoạt động đào đất, đập phá cơng trình cũ, vật liệu rơi vãi q trình vận chuyển phát thải lượng lớn bụi, gây nhiễm khơng khí khu vực xung quanh 1.1.4 Hoạt động nông nghiệp làng nghề Hoạt động nông nghiệp bao gồm chăn nuôi trồng trọt làm phát sinh lượng lớn chất ô nhiễm không khí CH4, NOx, CO2, NH3… Bên cạnh việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu … làm bay khí độc, ảnh hưởng đến sức khỏe người môi trường Việc đốt rơm rạ, chất thải nông nghiệp sau thu hoạch phát sinh khí, có aldehyte bụi mịn gây ảnh hưởng xấu cho sức khỏe người Đối với làng nghề, khí thải độc hại xuất phát từ việc sử dụng than (thường có chất lượng thấp) làm nhiên liệu, sử dụng nguyên vật liệu, hóa chất q trình sản xuất Tùy vào loại hình làng nghề mà tác nhân nhiễm đặc trưng Ngành tái chế kim loại có tải lượng nhiễm cao q trình tái chế, gia công kim loại phát sinh Mechahism), RACM (Regional Atmospheric Chemistry Mechanism); SAPRC (Statewide Air Pollution Research Center Mechanism) EMEP (European Monitoring and Evaluation programme) 2.1.3 Các mơ hình khí tượng Để phục vụ cho mơ chất lượng khơng khí mơ hình mơ khí tượng phần khơng thể thiếu Các điều kiện khí tượng cấp độ ổn định khí quyển, tốc độ gió, hướng gió, … ảnh hưởng lớn đến khả phát tán chất ô nhiễm không khí Kết mơ hình khí tượng liệu đầu vào cho mơ hình chất lượng khơng khí Hiện giới có mơ hình khí tượng phổ biến MM5 (mesoscle model) trung tâm nghiên cứu khí tượng Mỹ phát triển, mơ hình FVM (Finite Volume Model) xây dựng LPAS-EPFL, mơ hình CALMET…[3] 2.1.4 Ứng dụng mơ hình khơng khí Hiện nước phát triển Mỹ, Canada, Austrailia, Thụy Điển … có nghiên cứu thống kê phát thải, lập đồ phân bố tải lượng chất nhiễm sử dụng mơ hình tốn học để mơ q trình lan truyền chat nhiễm đặc trưng khơng khí bao gồm: SO2, NOx, bụi, PM10, VOCs … từ nguồn khác Tuy nhiên nước phát triển, việc mô chất lượng khơng khí quan tâm năm gần đây, ví dụ nghiên cứu Bogota, Colombia; Bangkok,Thái Lan; Manila, Philippine; Jakarta, Indonesia,… Bên cạnh chương trình quan trắc chất lượng khơng khí ven đường, hoạt động trạm quan trắc khí tự động góp phần đáng kể vào việc đánh giá trạng chất lượng khơng khí chung Tp HCM Các nghiên cứu mơ chất lượng khơng khí phạm vi nước đến thực nhiều đặc biệt Tp HCM Hà Nội thông qua số dự án tài trợ tổ chức quốc tế, điển hình Tp HCM có mơ hình AirQuis, hợp tác NILU HEPA Ngồi ra, đề tài TS Dương Hồng Sơn (2003) nghiên cứu thử nghiệm áp dụng mơ hình CMAQ cho Việt Nam bước đầu cho thấy mơ hình biểu diễn diễn biến nồng độ chất ô nhiễm như: CO, SO2, NO2, O3, Một số đề tài nghiên cứu khoa học cấp luận văn cao học điển hình có liên quan: đề tài NCKH cấp thành phố TS Bùi Tá Long, năm 2004; TS Nguyễn Kỳ Phùng, năm 2004; PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn TS Lê Hoàng 17 Nghiêm, năm 2008-2009; đề tài NCKH cấp ĐHQG tác giả chủ trì thực hiện; luận văn cao học ThS Ngơ Trần Hồng Khun, năm 2004 Bên cạnh đó, có vài nghiên cứu Tp HCM sử dụng mơ hình FVM TAPOM để mơ điều kiện khí tượng chất lượng khơng khí, cụ thể có luận văn cao học ThS Hồ Quốc Bằng (2005) thực LPAS-EPFL (Thụy Sỹ), đề tài nghiên cứu cấp sở ThS Lương Văn Việt (2006) số báo liên quan Ho Q.B (2006 & 2010); Lương Văn Việt (2007) [7,8] Trong khuôn khổ nghiên cứu “Ơ nhiễm khơng khí hoạt động giao thơng thành phố Hồ Chí Minh: xác định hệ số phát thải chất nhiễm mơ hình hóa chất lượng khơng khí” tác giả Hồ Minh Dũng, xây dựng hệ số phát thải chất ô nhiễm hoạt động giao thơng tính tốn tải lượng ô nhiễm phục vụ công tác mô chất lượng khơng khí Bùi Tá Long, Nguyễn Duy Hiếu, Lê Thị Hiền, Vương Thế Hồn (2011), “Ứng dụng mơ hình ba chiều xây dựng đồ nhiễm khơng khí chịu ảnh hưởng phương tiện giao thơng” Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả trình bày số kết ban đầu ứngdụng công cụ ArcGIS 10.0 với mơ hình mơ MOBILE AERMOD xây dựng đồ ba chiều tranh ô nhiễm không khí phương tiện xe cộ Kết bước đầu ứng dụng cho quận Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh số trục đường cho phép khẳng định triển vọng cách tiếp cận Các kết giúp nhà quản lý đánh giá, dự báo nhiễm khơng khí đưa sách quản lý giao thơng nhằm giảm thiểu ô nhiễm, đề biện pháp hữu hiệu việc xây dựng tiêu chuẩn nhiên liệu, việc quy hoạch mạng lưới giao thông, mật độ xe, tỉ lệ xe nhằm bảo vệ môi trường thời kỳ hội nhập kinh tế đất nước 2.2 Mơ hình hóa ô nhiễm không khí theo phương pháp Gauss 2.2.1 Phương trình để tính nồng độ chất nhiễm khí Khi mơ tả q trình khuyếch tán chất nhiễm khơng khí mơ hình tốn học mức độ nhiễm khơng khí thường đặc trưng trị số nồng độ chất ô nhiễm phân bố không gian biến đổi theo thời gian Trong trường hợp tổng quát, trị số trung bình nồng độ nhiễm khơng khí phân bố theo thời gian không gian mô tả từ phương trình chuyển tải vật chất (hay phương trình truyền nhiệt) biến đổi hoá học đầy đủ sau: [4,5] 18 C C C C   C    C    C  C +u +v +w =  kx  +  kz  +  ky  +  C −  C + wc t x y z x  x  y  y  z  z  z (1) Trong đó: C : Nồng độ chất nhiễm khơng khí x,y,z : Các thành phần toạ độ theo trục Ox, Oy, Oz t : Thời gian Kx, Ky, Kz : thành phần hệ số khuyếch tán rối theo trục Ox, Oy, Oz u, v w : Các thành phần vận tốc gió theo trục Ox, Oy, Oz Wc : Vận tốc lắng đọng chất nhiễm  : Hệ số tính đến liên kết chất ô nhiễm với phần tử khác mơi trường khơng khí  : Hệ số tính đến biến đổi chất nhiễm thành chất khác q trình phản ứng hố học xảy đường lan truyền Tuy nhiên phương trình (1) phức tạp hình thức mơ lan truyền nhiễm Trên thực tế để giải phương trình người ta phải tiến hành đơn giản hoá sở thừa nhận số điều kiện gần cách đưa giả thuyết phù hợp với điều kiện cụ thể sau: - Nếu hướng gió trùng với trục Ox thành phần tốc độ gió chiếu lên trục Oy 0, có nghĩa v = - Tốc độ gió thẳng đứng thường nhỏ nhiều so với tốc độ gió nên bỏ qua, có nghĩa w = Trong nhiều trường hợp, xét bụi nhẹ Ws = (trong trường hợp bụi nặng lúc ta cho Ws 0) - Nếu bỏ qua tượng chuyển pha (biến đổi hố học) chất nhiễm khơng xét đến chất ô nhiễm bổ sung trình khuyếch tán  =  = Như sau giả thiết chấp nhận số điều kiện gần phương trình ban đầu viết dạng là: C + u C =   k C  +   k C    t x y  y y  z  z z  19 (2) Nếu giả sử hệ số k y , k z khơng đổi phương trình (2) viết lại là: C + u C = k 2C + k 2C z y t x y2 z (3) Trong trường hợp khơng tính đến thành phần phi tuyến u C phương trình (3) x viết là: C = k  2C + k  2C z y t y z (4) Phương trình (4) dạng phương trình truyền nhiệt chiều Tùy theo điều kiện ban đầu điều kiện biên mà ta có nghiệm giải tích khác Các nghiệm phương trình (1.4) sau: ▪ Đối với trình lan truyền nhiễm chiều, phương trình (1.4) có nghiệm là: − x2 Q C ( x, t ) = e 4tkx 1/2  tkx (5) Đây nghiệm cảu tốn lan truyền nhiễm chiều với nguồn thải Q Cùng với điều kiện biên x →  C → (Nồng độ nhiễm điểm giảm điểm tiến xa khỏi chân nguồn thải ) ▪ Đối với toán chiều, ta có nghiệm tương tự: C ( x, y,t ) = ▪ Q e 4( t )(kxk y )1/2                  2  − x + y  4t kx k y    (6) Đối với toán chiều, ta có nghiệm tương tự: C ( x, y, z,t ) = Q 8( t )3/2 (k xk y kz )1/2 e             2   −  x + y + z  4t  kx k y kz   (7) Với Q – lương phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm tức thời, g kg 2.2.2 Công thức sở xác định phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss 20 Lượng chất ô nhiễm luồng khói xem tổng hợp vơ số khói tức thời, khối gió mang nở rộng khí xa ống khói giống ổ bánh mì cắt thành nhiều lát mỏng xếp chồng kề mép lên (hình 1.1) Lượng chất nhiễm lát mỏng luồng khói xem nhau, tức bỏ qua trao đổi chất từ lát sang lát kề bên trục x Từ cách lập luận đó, tốn lan truyền chất nhiễm tốn hai chiều ta chọn cơng thức (6) để áp dụng cho trường hợp này: a) c) u d) b) Hình 1.1 Biểu đồ luồng khói khối tức thời liên tục Nếu ta thiết lập cân vật chất “lát” khói có bề dày 1m theo chiều x vá chiều y, z vơ cực lát khói chuyển động với vận tốc gió u thời gian để lát qua khỏi ống khói m/u lượng chất nhiễm chứa “lát” khói Q = M x 1/u Ngồi ra, cấn lưu ý tốn hai chiều chiều y z thay cho chiều x y cơng thức (6) Khi công thức (6) trở thành : C= M e 4 ut (k y kz )1/2              2 −  y + z  4t  k y kz  21  (8) Đặt: k y = 0.5 y2 u x kz = 0.5 z u x t=x u Trong  y  z gọi hệ số khuyếch tán theo phương ngang phương đứng, có thứ nguyên độ dài m, ta được: M C= e 2 u y z               − y2 +      z    z2 2 y2 2 = M e 2 u y z            − y  − z2  2 y2   2 z2     e (9) Đây cơng thức sở mơ hình lan truyền chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss hay cịn gọi “mơ hình Gauss” sở 2.3 Mơ hình hóa nhiễm khơng khí theo phương pháp Berliand Ở Liên Xơ cũ, cơng trình nghiên cứu lý thuyết khuyếch tán tiến hành Đài Địa lý - Thiên văn Trung ương dựa phương trình vi phân trình khuyếch tán từ nguồn điểm cao viết dạng: [8]  2C    C   C  C   + k  + C u +w = k x z  y y  z  z z  (10) Trong đó: C : Nồng độ chất nhiểm u : Vận tốc gió  : Vận tốc theo phương thẳng đứng chất ô nhiễm kz, ky : hệ số trao đổi theo phương đứng phương ngang  : Hệ số xác định thay đổi nồng độ chất nhiễm phân huỷ hố học gội mưa, sương 22 Các giả thiết ban đầu thừa nhận là: nguồn điểm đặt độ cao z = H (khi x = 0); có phản xạ hồn tồn chất nhiễm từ mặt đất; nồng độ chất ô nhiễm tiến dần đến triệt tiêu khoảng cách tương đối xa so với nguồn 2.3.1 Đối với khí bụi nhẹ Với giả thiết trên, Berliand chứng minh đưa kết sau: Nồng độ ô nhiễm mặt đất khí bụi nhẹ: C( x, y,z =0) = M e 2(1+ n)k1  k0 x         u H1+n − − y  k1(1+n)2 x 4k0 x   (11) Nồng độ cực đại mặt đất: + n)2 M k1 Cmax = 0.116(11.5(1 k0u1 u1H +n) (12) Khoảng cách từ XM từ nguồn đến vị trí có nồng độ max: u1H 1+n X max = k1(1+ n)2 (13) Trong công thức trên: u1 – vận tốc gió độ cao z = 1m, m/s n = 0.15  0.2 k1= 0.1  0.2 m/s k0= 0.5  m Cơng thức tính vận tốc độ cao z: (14) Với : uz - Vận tốc gió độ cao z u10 - Vận tốc gió độ cao 10m 23 2.3.2 Đối với bụi nặng cỡ hạt đồng chất Nồng độ bụi mặt đất: MH  (1+n)u 1 C( x, y,z =0) = e 2(1+ n)1+2 (1+  )(k1x)1+  k0 x Trong =         u H1+n − − y  (1+n)2 k1x 4k0 x   (15) vr (1 + n)k1 (16) Nồng độ bụi cực đại mặt đất: Cmax 0.063(1 + n) M = u1 H 1.5(1+ n ) k1 (1.5 +  )1.5+ k0u1 e (1 +  ) (17) Khoảng cách từ nguồn đến vị trí có nồng độ max: u1H 1+n xM = (1+ n)2 (1.5 +  )k1 (18) Trong (1 +  ) hàm số Gamma (1 +  ) 2.3.3 Khuyếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao điều kiện khơng gió Các phương pháp tính tốn khuyếch tán chất ô nhiễm nêu áp dụng cho trường hợp trời có gió Để kể đến ảnh hưởng khuyếch tán rối trường hợp trời khơng gió, Berlaind Kurebin đưa phương trình sau hệ toạ độ trụ:  C  C ( Rkr )+ k + M  (r ) ( z − H ) = R r r z z z (19) Với điều kiện biên sau đây: C = R + z →  : C → r - Khi z = 0: k z - Sự phân bố nồng độ ô nhiễm mặt nằm ngang có tính đối xứng qua tâm nguồn R = → C =0 r Berlaind Kurebin giải phương trình (50) với nghiệm có dạng: 24 C (R, z) = M 2 k1(1+ n)  a(H 1+n + z1+n ) + R  a( H  (1+n)/2 − z (1+n)/2 )2 + R   3/2  (1+n)/2 + z(1+n)/2 )2 + R   a( H   (20) a= Trong 4k1 (1 + n)2 (21) Nồng độ mặt đất: CR = M 2 k1(1+ n)(aH 1+n + R)2 (22) Nồng độ cực đại mặt đất (tại chân ống khói ) Cmax = M (1+ n)3 32 k13H 2(1+n) (23) 25 3/2 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢM THIỂU Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ 3.1 Trên giới Việc nghiên cứu giải pháp nhằm giảm thiểu nhiễm khơng khí đặc biệt quan tâm nước phát triển đặc biệt từ nguồn phát thải nhiễm hoạt động giao thông công nghiệp Nhiều nghiên cứu thực nhằm giảm thiểu ô nhiễm từ nguồn ô nhiễm hoạt động giao thông việc chuyển đổi nhiên liệu sử dụng cho phương tiện giao thông Hiện nay, nhiên liệu phổ biến (xăng, dầu diesel, ) sử dụng số nước phát triển Mỹ, Canada,… đưa vào sử dụng số loại nhiên liệu thân thiện với môi trường CNG, LPG, biodiesel, ethanol, methanol, hydrogen,… chí cịn khuyến khích người dân sử dụng tơ chạy lượng mặt trời Ngoài ra, áp dụng tiêu chuẩn phát thải cho phương tiện ô tô Euro Euro Đối với nguồn ô nhiễm từ công nghiệp bước sử dụng nhiên liệu gây nhiễm xăng khơng pha chì, giảm hàm lượng lưu huỳnh dầu diesel, giảm hàm lượng benzen xăng pha methanol vào xăng,…Một số nghiên cứu điển hình: Nghiên cứu Los Angeles; Hong Kong,… Ở nước phát triển Thái Lan, Colombia, Trung Quốc,…các nghiên cứu nhằm giảm thiểu phát thải nhiễm từ khí thải quan tâm năm gần đặc biệt khí thải nguồn giao thơng - xem nguồn gây nhiễm khơng khí nước phát triển Các nghiên cứu tập trung vào thay đổi loại nhiên liệu phục vụ cho hoạt động giao thơng sử dụng dầu diesel có hàm lượng S thấp, sử dụng nhiên liệu CNG, LPG, biodiesel, Một số nghiên cứu điển hình: Ihab H Farag (2006); Ir Henk Verbeek (2006),…[3,8] 3.2 Ở Việt Nam Song song nghiên cứu mô chất lượng khơng khí, Việt Nam nay, đặc biệt Tp HCM nghiên cứu giải pháp nhằm giảm thiểu nhiễm khơng khí hoạt động giao thông chủ yếu thay đổi loại nhiên liệu sử dụng nghiên cứu PGS.TS Phạm Xuân Mai cho xe buýt sử dụng CNG thay dầu diesel, nghiên cứu GS.TS Bùi Văn Ga việc chuyển đổi xe gắn máy xe buýt chạy xăng sang LPG xe gắn máy hybrid điện – gas, số nghiên cứu dự án 26 Theo Bộ Tài ngun Mơi trường, để kiểm sốt nhiễm từ hoạt động giao thông vận tải, từ năm 2005, Việt Nam áp dụng tiêu chuẩn khí thải Euro phương tiện giao thông giới đường Cho đến nay, hàng loạt hoạt động nhằm kiểm sốt nhiễm từ phương tiện giao thông triển khai như: Thắt chặt mức tiêu chuẩn khí thải xe giới nhập qua sử dụng xe giới lưu hành nước; tăng cường kiểm soát khí thải lưu động đường; xây dựng 105 trạm đăng kiểm định xe ô tô nước; xây dựng Trung tâm thử nghiệm khí thải phương tiện giao thông giới đường (NETC)… Đặc biệt, giai đoạn 2011 - 2012, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt cho ngành giao thông vận tải Đề án Kiểm sốt khí thải mơ tơ, xe gắn máy tham gia giao thông tỉnh, thành phố lớn Đề án góp phần khơng nhỏ vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ hoạt động giao thông vận tải Theo đó, Đề án đặt mục tiêu cho giai đoạn 2013 - 2015: Thực kiểm định đạt tiêu chuẩn khí thải từ 80 – 90% số lượng xe mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh; mở rộng mạng lưới sở kiểm định để thực việc kiểm định đạt tiêu chuẩn khí thải 60% số lượng xe mơ tơ, xe gắn máy tham gia giao thông thành phố loại loại 2.Đề án xây dựng danh mục dự án thành phần gồm dự án dự kiến thực đến năm 2015, nhằm tăng cường lực, thể chế phục vụ việc kiểm soát khí thải xe mơ tơ, xe gắn máy Theo đó, việc quy hoạch đô thị tổng thể phải trọng đến vấn đề giao thông, khu dân cư, công viên xanh Quy hoạch phải bao gồm phát triển dự án, giải pháp nhằm giải vấn đề tắc đường, giảm bớt tai nạn giao thông phát triển hệ thống giao thông công cộng Phải tăng cường phương tiện giao thông công cộng (xe buýt, xe điện không, xe điện ngầm, ) hình thức giao thơng khơng gây nhiễm Phải xem việc phát triển phương tiện vận chuyển công cộng trọng tâm để giảm nguy tắc nghẽn ô nhiễm giao thông đô thị Theo chuyên gia môi trường, Việt Nam cần thực biện pháp như: Thực chương trình kiểm tra bảo dưỡng, theo đó, phương tiện xe cộ đăng ký phải kiểm tra phát thải hàng năm trước cấp, đổi giấy phép lái xe Khuyến khích việc vệ sinh mơi trường giao thơng cách phun nước, qt đường; khuyến khích phát triển phương tiện giao thông sử dụng lượng như: Khí thiên nhiên, khí hóa lỏng, cồn nhiên liệu, biodiesel điện Ngoài ra, việc tiến hành thu phí mơi 27 trường phương tiện tham gia giao thông cần xem xét giải pháp nâng cao ý thức, trách nhiệm người dân với môi trường 28 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Tác nhân gây ô nhiễm mơi trường khơng khí chủ yếu thơng số đánh giá bao gồm: bụi lơ lửng tổng số (TSP), bụi PM10, chì; chất khí vơ CO, SO2, NOx, HF, HCl, H2S …; chất hữu bay hydrocacbon (HnCm), benzen; tiếng ồn; nhiệt - Hầu hết thành phố lớn quốc gia phát triển có nồng độ chất nhiễm khơng khí cao hướng dẫn WHO, quốc gia phát triển hầu hết nhỏ quy định WHO - Trong năm gần đây, chất lượng khơng khí thị Việt Nam chưa cải thiện nhiều Ô nhiễm bụi NOx hai vấn đề đáng quan tâm Việt Nam - Nguồn gây nhiễm khơng khí địa bàn tỉnh Bình Dương chủ yếu hoạt động giao thông vận tải đường bộ, xây dựng sản xuất công nghiệp, với thành phần ô nhiễm chủ yếu bụi, tiếng ồn, CO, SO2 NOx VOC Trong đó, hoạt động giao thơng vận tải chiếm tỉ lệ khoảng 70% - Tác động ô nhiễm từ nguồn phát thải biểu diễn phân bố nồng độ chất không gian chiều (x, y, z) Trong thực tế trục nguồn phát không ổn định, ta xem dao động quanh vị trí đường trục trung bình Nồng độ ô nhiễm phân bố mặt cắt đứng theo hàm Gauss đối xứng trục nguồn phát thải Phương trình khuyếch tán Gauss phụ thuộc vào cường độ thải nguồn, tác động gió, chiều cao đặc biệt điều kiện khí Chính lan truyền chất ô nhiễm môi trường xung quanh nhạy cảm với điều kiện khí mơ hình Gauss với phát triển Sutton hay Pasquill phản ánh yếu tố nên đề tài chọn mơ hình Sutton để tính tốn tác động mơi trường nguồn thải giao thơng đại lộ Bình Dương Kiến nghị Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm khơng khí bao gồm khía cạnh kỹ thuật pháp luật Trong đó, cần tập trung giám sát nguồn thải để giảm phát thải nguồn, nâng cao hiệu xử lý khí thải cơng nghiệp Các giải pháp quy hoạch đô thị, quy hoạch khu công nghiệp sinh thái …cũng cần thực Để giảm thiểu ô nhiễm hoạt động giao thông cần thực giải pháp như: - Kiểm định khí thải phương tiện tham gia giao thông kể xe gắn máy 29 - Tăng chất lượng nhiên liệu sử dụng - Tăng cường sử dụng nhiên liệu sinh học - Quy hoạch hệ thống giao thông đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải ngày gian tăng - Kiểm soát, hạn chế phương tiện xe gắn máy cách tăng chất lượng dịch vụ giao thông công cộng - Việc quy hoạch đô thị tổng thể phải trọng đến vấn đề giao thông, khu dân cư, công viên xanh 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên & Môi trường (2013) Báo cáo trạng Môi trường quốc gia 2013: Môi trường không khí Trần Ngọc Chấn (2001), Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải - Tập 1: Ơ nhiễm khơng khí tính tốn khuếch tán chất nhiễm, NXB Khoa học kỹ Thuật, Hà Nội Hồ Minh Dũng (2011) Ơ nhiễm khơng khí hoạt động giao thơng thành phố Hồ Chí Minh: Xác định hệ số phát thải chất nhiễm mơ hình hóa chất lượng khơng khí Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Viện Môi trường Tài nguyên, Phạm Ngọc Đăng (1997) Mơi trường khơng khí NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Bùi Tá Long (2006) Hệ thống thông tin môi trường Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp.HCM Bùi Tá Long (2008) Mơ hình hóa mơi trường Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp.HCM Q.Bang, HO, Clappier, A., 2011 Road traffic emission inventory for air quality modelling and to evaluate the abatement strategies: a case of Ho Chi Minh City, Vietnam Atmospheric Environment Vol 45, Issue 21 (2011) pp 3584-3593 Quoc Bang HO (2010) Optimal methodology for Generate Road Traffic Emissions for Air quality modeling: Application to Ho Chi Minh city Doctoral dissertation, Écoles polytechnique Fédérale de Laussane (EPFL), Lausanne 31 ...  (11 ) Nồng độ cực đại mặt đất: + n)2 M k1 Cmax = 0 .11 6 (11 .5 (1 k0u1 u1H +n) (12 ) Khoảng cách từ XM từ nguồn đến vị trí có nồng độ max: u1H 1+ n X max = k1 (1+ n)2 (13 ) Trong công thức trên: u1 –... n) M = u1 H 1. 5 (1+ n ) k1 (1. 5 +  )1. 5+ k0u1 e  (1 +  ) (17 ) Khoảng cách từ nguồn đến vị trí có nồng độ max: u1H 1+ n xM = (1+ n)2 (1. 5 +  )k1 (18 ) Trong  (1 +  ) hàm số Gamma (1 +  ) 2.3.3... (1+ n)u ? ?1 C( x, y,z =0) = e 2 (1+ n )1+ 2  (1+  )(k1x )1+   k0 x Trong =         u H1+n − − y  (1+ n)2 k1x 4k0 x   (15 ) vr (1 + n)k1 (16 ) Nồng độ bụi cực đại mặt đất: Cmax 0.063(1