Bai giang Quan trắc môi trường

1 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ QUAN TRẮC VÀ PHÂN TÍCH MƠI TRƯỜNG, LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 1.1 Khái niệm, mục tiêu, yêu cầu quan trắc phân tích mơi trường 1.1.1.Một số khái niệm định nghĩa quan trắc môi trường a/ Quan trắc phân tích mơi trường Quan trắc phân tích mơi trường, hay vắn tắt quan trắc môi trường, trình đo đạc thường xuyên với mục tiêu xác định nhiều tiêu tính chất vật lý, hố học sinh học thành phần môi trường theo chương trình lập sẵn thời gian, khơng gian, phương pháp quy trình đo lường, để cung cấp thơng tin có độ tin cậy, độ xác cao đánh giá diễn biến chất lượng môi trường Quan trắc môi trường trình theo dõi có hệ thống mơi trường, yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá trạng, diễn biến chất lượng môi trường tác động xấu môi trường (Điều 3, Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2005) b/ Mạng lưới trạm quan trắc phân tích mơi trường Là tập hợp trạm quan trắc phân tích mơi trường xây dựng phân bổ hợp lý phạm vi vùng, khu vực phạm vi nước để thực nhiệm vụ quan trắc phân tích mơi trường Trong trạm quan trắc mơi trường tổ chức có trang thiết bị, nhân lực điều kiện cần thiết khác, giao thực số nhiệm vụ quan trắc phân tích mơi trường định c/ Kế hoạch, chương trình quan trắc mơi trường Kế hoạch, chương trình quan trắc nhằm đáp ứng số mục tiêu định, bao gồm yêu cầu thông tin phải nhận được, thông số, địa điểm, tần suất thời gian quan trắc, yêu cầu trang thiết bị, phương pháp phân tích, đo thử, yêu cầu nhân lực cách tổ chức tham gia thực 1.1.2 Mục tiêu quan trắc phân tích mơi trường Theo UNEP, quan trắc mơi trường tiến hành để nhằm số mục tiêu sau đây: - Để đánh giá hậu ô nhiễm đến sức khỏe môi trường sống người, xác định mối quan hệ nguyên nhân hậu nồng độ chất nhiễm, ví dụ sức khỏe biến đổi khí hậu - Để đảm bảo an toàn việc sử dụng tài ngun (khơng khí, nước, đất, sinh thái…) vào mục đích kinh tế - Để thu số liệu hệ thống dạng điều tra (hay gọi đo đạc thường xuyên) chất lượng môi trường cung cấp ngân hàng liệu cho sử dụng tài nguyên tương lai - Để nghiên cứu đánh giá chất ô nhiễm hệ tiếp nhận chúng (xu tiềm ô nhiễm) - Để đánh giá biện pháp kiểm soát luật pháp phát thải - Để tiến hành biện pháp khẩn cấp vùng có nhiễm đặc biệt 1.1.3 u cầu quan trắc phân tích mơi trường 1.1.3.1 Yêu cầu chung - Quan trắc phải bao quát không gian (phạm vi) thời gian diễn biến số lượng tối thiểu trạm thông số môi trường + Để xác định không gian phải lựa chọn vị trí thích hợp xây dựng trạm + Để theo dõi thời gian phải xác định thời điểm, chu kỳ, tần số đo đạc (theo mùa, theo năm, theo tháng) - Quan trắc phải tập trung vào vấn đề quan trọng quốc gia, vùng lãnh thổ đối tượng chủ yếu (không khí, nước…) Để xác định vấn đề cấp thiết trọng tâm quan trắc cần phải có nghiên cứu xem xét yếu tố đặc trưng cho biến đổi thông số (chỉ thị) môi trường 1.1.3.2 Yêu cầu mặt khoa học số liệu quan trắc Nhiệm vụ quan trọng hàng đầu công tác giám sát chất lượng mà nước ta đơi cịn gọi cơng tác điều tra mơi trường khơng khí nước thu thập thông tin chất lượng môi trường khơng khí, nước thơng tin khác có liên quan để phục vụ cho mục đích sau đây: - Đánh giá trạng mơi trường tồn lãnh thổ diễn giám sát, đặc biệt khu vực quan trọng kinh tế xã hội - Xác định xu biến đổi chất lượng mơi trường nhằm tìm phương án hạn chế diễn biến bất lợi - Dự báo cảnh báo xu giảm sút cải thiện chất lượng mơi trường khơng khí nước - Cung cấp số liệu chất lượng môi trường không khí nước cho nhà lãnh đạo quản lý để lập kế hoạch sách phát triển bền vững v.v Chất lượng số liệu môi trường đánh giá khả tiếp cận với mục tiêu nói trên, số liệu chất lượng mơi trường phải bảo đảm thuộc tính a Độ xác số liệu Độ xác số liệu đánh giá khả tương đồng số liệu thực Sự sai lệch số liệu thực tế tốt Để đạt độ xác cao, cơng tác xây dựng mạng lưới cần phải giải loạt vấn đề khác trang thiết bị quan trắc, đo lường, thu thập, bảo quản mẫu, quy trình, quy phạm, trình độ khả thành thạo người quan trắc, máy móc đo đạc phương pháp phân tích, xử lý số liệu đo tín hiệu đo Trong điều kiện nay, chưa có khả phân tích trạm tất thông số cần quan trắc môi trường, đó, nhiều mẫu phải vận chuyển xa để đến trung tâm phân tích Trong điều kiện giao thơng không thuận lợi, khu vực miền núi hải đảo, việc giữ mẫu khỏi bị biến tính điều kiện khí hậu nhiệt đới khơng dễ dàng thực Để tránh việc giảm độ xác số liệu q trình này, cơng tác quan trắc môi trường cần cố gắng tăng thêm máy móc kiểu xách tay đưa phịng thí nghiệm địa phương khu vực xa xôi hẻo lánh, giao thông không thuận lợi Trong tương lai, xây dựng hệ thống đo xa, tự động truyền số liệu thu trung tâm xử lý máy tính qua hệ thống truyền thông đại cáp quang, vô tuyến hay vệ tinh b Tính đồng số liệu Để nghiên cứu cấu trúc yếu tố môi trường không gian diễn biến theo thời gian, số liệu thu thập địa điểm khác vào thời kỳ khác phải có khả so sánh với Nói cách khác, số liệu đo đơn vị chuẩn Khả so sánh số liệu gọi tính đồng số liệu Để đảm bảo tính đồng nhất, công tác xây dựng mạng lưới quan trắc cần quan tâm đến vấn đề sau đây: - Để xác định yếu tố không sử dụng nhiều chủng loại máy móc khác nhau, thay đổi máy móc, thiết bị, bắt buộc phải so sánh kết xác định theo máy móc máy móc cũ từ tìm số liệu tương quan chúng Hiện chưa có nguồn cung cấp máy móc mơi trường ổn định, nên phải nhập từ nhiều nguồn khác nhau, khó khăn việc so sánh số liệu với nhau, chưa nói đến sai lệch khí hậu nóng ẩm tạo - Việc quan trắc, thu thập, bảo quản mẫu phải tuân theo qui trình chặt chẽ thống nhất, trường hợp quy trình bắt buộc phải thay đổi lý thiết phải có so sánh kết đo theo qui trình cũ qui trình để tạo chuỗi số liệu có tính đồng - Các yếu tố mơi trường khơng khí khơng biến đổi theo thời gian mà thay đổi theo khơng gian Do vị trí quan trắc lấy mẫu có liên quan chặt chẽ đến kết đo đạc Một chuỗi số liệu liên tục thời gian so sánh với vị trí trạm không thay đổi Điều buộc phải giữ cố định vị trí trạm Trong trường hợp điều kiện khách quan vị trí thời gian tới khơng đủ tiêu chuẩn đặt trạm có thay đổi điều kiện tự nhiên, nguồn thải v.v buộc phải thay đổi vị trí, phải đồng thời giám sát song song vị trí trạm cũ trạm thời gian để so sánh kết chúng trước chuyển hẳn sang vị trí c Tính đại diện số liệu quan trắc khơng gian Tính đại diện số liệu quan trắc mơi trường theo khơng gian cịn gọi tính đặc trưng số liệu Nhiệm vụ công tác xây dựng mạng lưới quan trắc môi trường thu thập số liệu môi trường cho phép đánh giá chất lượng môi trường điểm khu vực quản lý Do không đủ khả để xác lập hệ thống điểm đo dày đặc tồn khu vực, có khả đo số điểm định mà gọi trạm quan trắc môi trường (gọi tắt trạm) Vì trạm phải đặc trưng cho khu vực định Muốn toàn khu vực mà trạm làm đại diện, yếu tố môi trường điểm với điểm khác khơng nhiều Vấn đề tìm mạng lưới với số trạm mà đảm bảo khả quản lý chất lượng môi trường toàn phạm vi giao Đây vấn đề thuộc lĩnh vực “bài toán tối ưu” Về nguyên lý chung, mật độ trạm phụ thuộc vào tính phức tạp phân bố yếu tố môi trường theo không gian Để xác định giá trị (các yếu tố mơi trường) điểm khơng có số liệu đo đạc phải tiến hành nội suy từ số liệu đo đạc trạm lân cận Sai số phép nội suy phụ thuộc vào khoảng cách trạm đo tính phức tạp cấu trúc không gian yếu tố môi trường nghiên cứu Sai số nhiều khoảng cách trạm lớn yếu tố biến thiên theo không gian lớn Để bảo đảm thu giá trị, với sai số nằm giới hạn cho phép, nơi yếu tố có cấu trúc phức tạp khoảng cách trạm buộc phải rút ngắn, ngược lại nơi mà yếu tố có cấu trúc đơn giản khoảng cách trạm cho phép nâng lên Ví dụ, yếu tố mơi trường khơng khí quanh ống khói nhà máy, mơi trường nước quanh cửa kênh thải phức tạp, trường hợp cần phải tổ chức nhiều điểm đo Nếu yếu tố mơi trường theo hướng biến đổi khơng nhiều (ví dụ, chất thải ơtơ dọc theo hướng đường đi) khoảng cách điểm đo theo hướng cho phép lớn, ngược lại theo hướng có biến đổi nhiều (ví dụ, theo hướng vng góc với tuyến đường) khoảng cách phải rút ngắn Như phương diện hợp lý, tối ưu, khoảng cách trạm không thiết phải Tính phức tạp cấu trúc khơng gian yếu tố môi trường lại phụ thuộc nhiều thông số khác đặc điểm nguồn thải, điều kiện địa hình, đặc điểm khí tượng thủy văn, hình thức lan truyền biến đổi chất thải d Khả theo dõi liên tục theo thời gian số liệu quan trắc Bất kỳ tượng tự nhiên tồn qui mô không gian khoảng thời gian định Do đó, dãy số liệu phải có khả cho phép theo dõi diễn biến chúng theo thời gian Điều có nghĩa từ dãy số liệu có cho phép ta xác định yếu tố mơi trường vào thời điểm khứ, kể thời điểm khơng có số liệu Trong thực tế, chưa có khả quan trắc liên tục yếu tố mơi trường, mà quan trắc vào số thời điểm định mà người ta gọi “mẫu” quan trắc Theo phương pháp thông thường, để xác định giá trị vào thời điểm khơng trùng mẫu quan trắc buộc phải suy từ số liệu thu mẫu gần Cũng phép nội suy không gian, sai số phép nội suy dãy số liệu thời gian phụ thuộc vào độ dài thời gian hai mẫu quan trắc tính phức tạp q trình biến đổi Với sai số cho phép định trước, yếu tố biến đổi nhanh phức tạp buộc phải rút ngắn khoảng cách mẫu quan trắc Đây sở để lựa chọn mẫu quan trắc công tác mạng lưới quan trắc môi trường Trong thực tế, phép đo lường chất lượng môi trường đặc biệt môi trường khơng khí, phép đo thời gian thực (real-time) triển khai tương đối phổ biến Vì vậy, việc phân định mẫu quan trắc cần phải quan tâm phân hạng trạm cụ thể e Tính hồn chỉnh số liệu Tính hồn chỉnh số liệu có nghĩa số liệu phải bao gồm lượng đủ lớn thông tin Vấn đề đặt phải chọn thông tin số lượng thông tin Để trả lời câu hỏi phải ý đến điểm sau đây: - Môi trường tác động lên đối tượng khơng yếu tố mà nhiều yếu tố tác động đồng thời Mỗi yếu tố tác động đến chừng mực định, đồng thời có nhiều yếu tố tác động, kết hồn tồn khác Ví dụ cơng trình kiến trúc bị phá hủy bụi, chất khí CO 2, NOx, SO2, độ ẩm Nếu đánh giá qua tác động qua nhân tố riêng rẽ đánh giá mức độ phá hủy cơng trình mơi trường Trong trường hợp người ta dùng tiêu tổng hợp P để đánh giá tổng hợp sau: P= ∑c c i i =1 0i Trong đó: Ci - hàm lượng yếu tố i; C0i - nồng độ giới hạn cho phép yếu tố i P >1, bị nhiễm (nguy hại cho cơng trình) P