Trong nghiên cứu này, đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường, độ ẩm không khí và tốc độ gió đến hàm lượng PM10 và PM2,5 trong không khí với khu vực thực địa là đường Cao tốc Phấp Vân - Cầu Giẽ.
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG ĐẾN HÀM LƯỢNG PM10 VÀ PM2.5 TRONG KHƠNG KHÍ XUNG QUANH CAO TỐC PHÁP VÂN - CẦU GIẼ RESEARCH ON THE EFFECTS OF METEOROLOGICAL CONDITIONS TO CONCENTRATION OF PM10 AND PM2.5 IN THE ATMOSPHERE ON PHAP VAN - CAU GIE HIGHWAY TRƯƠNG VĂN TUẤN*, BÙI ĐÌNH HỒN, NGUYỄN XN SANG Viện Môi trường, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: tuantv.vmt@vimaru.edu.vn Tóm tắt Trong nghiên cứu này, nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ mơi trường, độ ẩm khơng khí tốc độ gió đến hàm lượng PM10 PM2,5 khơng khí với khu vực thực địa đường Cao tốc Phấp Vân - Cầu Giẽ Phần mềm SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) hỗ trợ hoạt động phân tích thống kê phần mềm Origin sử dụng Kết cho thấy, có mối tương quan thuận độ ẩm khơng khí hàm lượng PM10 PM2.5 với hệ số tương quan r = 0,68 r = 0,7 Từ khóa: Hàm lượng PM10 PM2.5, độ ẩm khơng khí, nhiệt độ mơi trường, tốc độ gió Abstract In this study, we studied the effects of ambient temperature, air humidity and wind speed to PM10 and PM2.5 concentrations in the air with the field area is Highway Phap Van - Cau Gie SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) software supports statistical analysis and Origin software were used The results show that there is a positive correlation between the air humidity and the PM10 and PM2.5 content with the correlation coefficients of r = 0.68 and r = 0.7, respectively Keywords: Concentration of PM10 and PM2.5, air humidity, ambient temperature, wind speed Mở đầu Ô nhiễm khơng khí dạng PM10 PM2.5 xác định hai số chất gây ô nhiễm khơng khí nghiêm trọng tồn cầu nói chung khu vực Đơng Nam Á nói riêng, có Việt Nam [1] Tỉ lệ giới hóa cao Việt Nam thập kỷ qua, dẫn đến giao thông đường trở thành nguồn ô SỐ 66 (4-2021) nhiễm mơi trường khơng khí khu vực thị hóa Khi kết hợp khí tượng, giao thơng quy hoạch đô thị không phù hợp điều kiện Thành phố, nhiễm khơng khí với mức độ cao hình thành Trong phần lớn chất ô nhiễm độc hại thải với khí thải xe, đặc biệt PM10 PM2.5 có ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người, tích tụ lâu ngày làm tăng nguy phát bệnh hệ hơ hấp, hệ tim mạch, hệ tuần hồn hệ sinh sản người [2] PM10 chất dạng hạt lơ lửng, thể rắn lỏng, có đường kính từ 10 micromet trở xuống Sự khác biệt PM10 PM2.5 vấn đề kích thước [3] Trong thập kỷ gần đây, nguyên nhân điển hình gia tăng PM10 PM2.5 nhiều nhà khoa học nghiên cứu Trong có nhiễm khơng khí xung quanh chịu ảnh hưởng mạnh mẽ yếu tố khí tượng Các yếu tố thời tiết/khí hậu đóng vai trị quan trọng khơng q trình lan truyền vật lý chất nhiễm khơng khí mà cịn ảnh hưởng đến q trình biến đổi hóa học chúng, đặc biệt phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, xạ mặt trời [4] Hiện nay, có hai phương pháp tiếp cận sử dụng rộng rãi để xác định hàm lượng thành phần phân tán hạt lơ lửng khơng khí: Phân tích trọng lượng phân tích quang học Phương pháp trọng lượng phương pháp phân tích tuyệt đối khơng u cầu xác định hàm hiệu chuẩn Ưu điểm khả xác định trực tiếp hàm lượng khối lượng hạt lơ lửng mà không bị ảnh hưởng đặc tính vật lý hóa học đến kết đo Một nhược điểm hạn chế đáng kể phương pháp trọng lượng xác định hàm lượng tức thời chế độ đo liên tục [5] Trong nghiên cứu này, hàm lượng PM10 PM2.5 phân tích phương pháp quang học dựa việc đo cường độ ánh sáng bị tán xạ hạt lơ lửng, hay nói cách khác đánh 99 TẠP CHÍ KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ Phương pháp nghiên cứu Q trình thực nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu sử dụng: Phương pháp lấy mẫu trường: Các số liệu hàm lượng PM10 PM2.5 thông số điều kiện khí tượng thủy văn đo vị trí (Hồng Mai, Thanh Trì, Thường Tín, Phú Xun) tất tháng năm 2020; thiết bị đo khí tượng với thơng số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, hướng gió máy đo Lutron LM8000A Thiết bị sử dụng để đo hàm lượng hạt lơ lửng máy đo DustTrak II 8530EP (Hãng sản xuất TSI, USA) Các thiết bị ghi liệu lần giờ, lần cách 30 phút Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng Independent Samples T-Test - thử nghiệm thống kê kiểm định xem có khác biệt có ý nghĩa thống kê đối tượng hai nhóm thống kê Trong nghiên cứu có sử dụng phần mềm SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) hỗ trợ hoạt động phân tích thống kê, để đánh giá mối tương quan có ý nghĩa thống kê hàm lượng PM10 PM2.5 thơng số điều kiện khí tượng thủy văn Kết thảo luận Sự phát tán chất nhiễm khơng khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố, thơng số khí tượng định [6] Đối với hầu hết nguồn ô nhiễm khơng khí, nghịch đảo nhiệt độ mạnh kết hợp với điều kiện gió yếu ( 0,05 xáo trộn nhiều yếu tố thời tiết Vì vậy, đánh giá mối tương quan nhiệt độ mơi trường với hàm lượng PM10 PM2.5 cịn có ý nghĩa quan trọng việc giải thích khác chất lượng mơi trường khơng khí ngày nghịch nhiệt không nghịch nhiệt 220 PM10 PM2.5 200 180 160 180 140 160 120 140 100 120 100 80 80 60 60 40 40 20 20 15 20 25 30 35 40 Temperature (0c) Wind (m/s) Hình Mối tương quan hàm lượng PM10 PM2.5 Hình Mối tương quan hàm lượng PM10 PM2.5 với tốc độ gió với nhiệt độ mơi trường Tốc độ gió yếu tố ngăn cản q trình khuyếch tán chất mơi trường khơng khí Tốc độ gió thấp theo nhiều hướng khiến cho chất ô nhiễm phát tán lên cao chậm lan truyền diện rộng Kết phân tích cho thấy, mối tương quan hàm lượng PM10 PM2.5 với tốc độ gió “mối tương quan yếu” với hệ số tương quan r = 0,07 (P - value = 0,08) r = 0,1 (P - value = 0,02) Như nói, ảnh hưởng gió điều kiện nghiên cứu thực tế không ảnh hưởng nhiều đến phân tán lắng Liên quan đến nghiên cứu này, nhóm tác giả Trịnh Thị Thủy cộng thuộc Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, năm 2018 đánh giá ảnh hưởng tượng nghịch nhiệt đến hàm lượng PM2.5 mơi trường khơng khí Hà Nội Kết nghiên cứu cho thấy, ngày xuất hiện tượng nghịch nhiệt hàm lượng PM2.5 ln có xu hướng cao so với ngày khơng có xuất hiện tượng ngịch nhiệt [7] Tuy nhiên, trình nghịch nhiệt hình thành hệ SỐ 66 (4-2021) 101 TẠP CHÍ KHOA HỌC - CƠNG NGHỆ PM10 PM2.5 khu vực khơng khí xung quanh đường cao tốc Trong nghiên cứu N.V.Nikolai thuộc Trường Đại học Saint Petersburg Nhà nước Nga, năm 2018 cho tốc độ gió lớn với tốc độ v> 15m/s, điều kiện thời tiết khô kéo dài khu vực làm sửa chữa đường, q trình phân tán PM10 PM2.5 khơng khí diễn mạnh khu vực đường cao tốc vùng lân cận Đồng thời nghiên cứu cho thấy, thời tiết có tốc độ gió nhỏ (v< 2m/s), có tương quan với nồng độ NOx khơng khí, điều chứng tỏ điều kiện cụ thể khu vực nghiên cứu, tốc độ gió ảnh hưởng đến hình thành sol khí trình thứ cấp hình thành hạt rắn lơ lửng [12] Kết luận Trong nghiên cứu này, tập trung vào thông số thời tiết nhiệt độ, tốc độ gió độ ẩm để đánh giá mối tương quan chúng với hàm lượng PM10 PM2.5 đường cao tốc Pháp Vân - Cầu Giẽ Kết cho thấy rằng, hàm lượng PM10 PM2.5 có mối tương quan thuận với độ ẩm khơng khí, tương quan ngịch với yếu tố nhiệt độ tương quan yếu với tốc độ gió Kết nghiên cứu có ý nghĩa việc quy hoạch đô thị, đánh giá tác động môi trường, sở đánh giá chất lượng môi trường khơng khí dựa vào thời tiết Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số DT20-21.107 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Markus Amann, Zbigniew Klimon, Trương An Hà, Peter Rafaj, Gregor Kiesewetter, Binh Nguyen, Nguyễn Thị Thu, Kim Minh Thúy, Wolfgang Schưpp, Robert Sander, Adriana Gómez-Sanabria, Jens Borken-Kleefeld, Lena Hoglund-Isaksson, Fabian Wagner, Chris Heyes, Janusz Cofala, Nguyễn Quang Trung, Nguyễn Tiến Đạt, Nguyễn Ngọc Tùng, Dự báo chất lượng khơng khí Hà Nội khu vực phía Bắc Việt Nam, Dự án VASTIIASA, 2018 [2] World Air Quality Report 2019 [3] https://www.iqair.com/blog/air-quality/pm10 [4] V N Azarov, I V Stefanenko, N Yu Karapuzova, D A Nikolenko, Monitoring of Fine Dust Pollution of Urban Air nearby Highways, International Review of Mechanical Engineering (IREME), Vol.12, No.8, pp.657-662, 2018 102 ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Невмержицкий Н.В, О физических особенностях моделирования автомагистрали как источника чрезвычайно опасного воздействия частиц РМ2.5 и РМ10, Проблемы управления рисками в техносфере, № (35).-С pp.107-113, 2015 [6] Dương Ngọc Bách, Phạm Ngọc Hồ, Nguyễn Việt Hồi, Phan Văn Hùng, Phạm Thị Thu Hà, Mơ ô nhiễm bụi PM10 từ hoạt động giao thông tuyến đường Trường Chinh - Hà Nội phần mềm Calroads view, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 1S, tr.4-30, 2016 [7] Trịnh Thị Thủy, Nguyễn Thế Đức Hạnh, Nguyễn Thị Anh Thư, Trịnh Thị Thắm, Nghiên cứu ảnh hưởng tượng nghịch nhiệt đến hàm lượng bụi PM2.5 mơi trường khơng khí Hà Nội, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số 3, 2018 [8] QCVN 05:2013/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí xung quanh [9] Irina Tsvetanova, Ivanka Zheleva, Margarita Filipova, and Antoaneta Stefanova, Statistical analysis of ambient air PM10 contamination during winter periods for Ruse region, Bulgaria, MATEC Web of Conferences 145, 01007 (2018) https://doi.org/10.1051/matecconf/201814501007 [10] Jianhua Wang and Susumu Ogawa, Effects of Meteorological Conditions on PM2.5 Concentrations in Nagasaki, Japan, Int J Environ Res Public Health, Vol.12, pp.90899101, 2015 https://doi:10.3390/ijerph120809089 [11] Minjoong J Kim, Changes in the Relationship between Particulate Matter and Surface Temperature in Seoul from 2002-2017, Atmosphere,Vol.10(5), 238, 2019 https://doi.org/10.3390/atmos10050238 [12] Невмержицкий Н.В, О решении обратной задачи моделирования опасного воздействия частиц РМ2.5 и РМ10 в окрестности автомагистрали, Вестник СанктПетербургского 22 университета Государственной противопожарной службы МЧС России, № 2.-С 13-23, 2015 [5] Ngày nhận bài: Ngày nhận sửa: Ngày duyệt đăng: 05/3/2021 19/3/2021 29/3/2021 SỐ 66 (4-2021) ... có ảnh hưởng đến kết đo thực địa hàm lượng có PM10 PM2.5 Cao tốc Pháp Vân - Cầu Giẽ: 1) Các điều kiện khí tượng thuận lợi (cho lắng có PM10 PM2.5) bao gồm gió yếu - vừa, lượng mưa lớn, độ ẩm cao; ... Cao tốc Pháp Vân - Cầu Giẽ, nhận thấy, hàm lượng PM10 PM2.5 thay đổi lớn ngày Hàm lượng PM10 PM2.5 thường cao vào cao điểm vào buổi sáng ( 7-9 h) buổi chiều (1 8-1 9h), giảm thấp vào buổi trưa (1 2-1 4h)... - trung bình Kết đo cho thấy hàm lượng PM10 PM2.5 điều kiện khí tượng thuận lợi PM2.5 - 33.5 ± 19μg/m3 PM10 - 58.6 ± 17,2μg/m3, điều kiện khí tượng bình thường PM2.5 - 61,8 ± 6,3μg/m3, theo PM10