- Điều kiện tự nhiên - Điều kiện kinh tế, xã hội
- Khái quát tình hình sản xuất lúa
3.4.2. Tình hình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại địa bàn nghiên cứu
3.4.3. Xác định hệ số phát thải, tải lượng phát thải của một số chát gây ô nhiễm môi trường không khí từ quá trình đốt rơm rạ tại đồng ruộng nhiễm môi trường không khí từ quá trình đốt rơm rạ tại đồng ruộng
3.4.4. Kiểm kê lượng khí phát thải do đốt rơm rạ trên đồng ruộng và ảnh hưởng của khí thải tới chất lượng môi trường không khí và biến đổi khí hậu hưởng của khí thải tới chất lượng môi trường không khí và biến đổi khí hậu
- Kiểm kê lượng khí phát thải của một số khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng
- Sử dụng mô hình Gauss tính toán sự lan truyền của một số chất khí từ quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng.
- Đánh giá ảnh hưởng của khí thải từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng đến môi trường không khí và biến đổi khí hậu.
3.4.5. Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu lượng khí thải phát sinh từ hoạt động đốt rơm trên đồng ruộng động đốt rơm trên đồng ruộng động đốt rơm trên đồng ruộng
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1. Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp số liệu, tài liệu
Các thông tin thứ cấp được thu thập từ các nguồn sau: Các cơ hành chính nhà nước, tổ chức quốc tế, các cơ quan nghiên cứu, trường đại học, các tạp chí khoa học, các tài liệu, văn phòng dự án…
Chọn lọc, phân tích, tổng hợp vào bảng excel số liệu để tính toán phát thải, theo dõi nguồn thải từ đó, lập ra đề cương chi tiết cho công tác thực địa để bổ sung, cập nhật tài liệu, số liệu mới nhằm đảm bảo tính thời sự và thực tiễn phục vụ cho quá trình nghiên cứu của đề tài.
Ngoài ra, còn thu thập tài liệu, tranh ảnh, bản đồ và các tư liệu khác liên quan đến hoạt động sản xuất nông nghiệp của khu vực nghiên cứu.
3.5.2. Phương pháp khảo sát thực địa
Tiến hành thăm quan các khu vực sản xuất lúa trên địa bàn huyện Gia Lâm, và tiếp xúc với cán bộ hợp tác xã để nắm bắt thông tin về tình hình sản xuất và phát thải khí thải của hoạt động đốt rơm rạ giúp có cái nhìn thực tế hơn về ảnh hưởng khí thải đến môi trường và sức khỏe của người dân.
Khảo sát thực địa nhằm chọn ra vị trí thích hợp tại hiện trường để tiến hành đo đạc nồng độ các chất khí gây ô nhiễm, phù hợp với yêu cầu lấy mẫu và điều kiện của khu vực nghiên cứu
Từ quá trình khảo sát thực địa ở các hộ gia đình nông dân đã tra cứu, thu thập và bổ sung được những số liệu về tình hình sử dụng rơm và đốt rơm của các hộ dân phục vụ cho việc tính toán lượng rơm phát sinh và lượng rơm đốt choa toàn khu vực nghiên cứu.
3.5.3. Phương pháp điều tra phỏng vấn
Hiện nay trên địa bàn xã Đa Tốn có 5 thôn. Trong đó có 4 thôn trồng lúa là thôn Ngọc Động, Lê Xá, Đào Xuyên, Khoan Tế. Để có cái nhìn tông quan về tình hình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng trên địa bàn xã Đa Tốn, tôi tiến hành phỏng vấn 20 hộ trồng lúa tại mỗi địa điểm nghiên cứu là thôn Ngọc Động, thôn Lê Xá, thôn Đào Xuyên và thôn Khoan Tế. Tổng số phiếu phỏng vấn là 80 phiếu. Nông hộ đều được chọn ngẫu nhiên và phỏng vấn trực tiếp thông qua phiếu
phỏng vấn soạn sẵn với các nội dung chính về diện tích đất trồng lúa, các hình thức sử dụng rơm, biện pháp xử lý rơm sau thu hoạch, số vụ lúa sản xuất trong năm, hình thức thu hoạch, giống lúa sử dụng, năng suất,...
Quá trình phỏng vấn được tiến hành qua các bước: Bước 1: Soạn phiếu phỏng vấn
Bước 2: Tiến hành phỏng vấn thử 05 hộ dân trồng lúa để kiểm tra tính phù hợp của phiếu phỏng vấn
Bước 3: Hiệu chỉnh phiếu phỏng vấn cho phù hợp Bước 4: Tiến hành phỏng vấn tại khu vực được lựa chọn
3.5.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
3.5.4.1. Lựa chọn điểm lẫy mẫu
Để kiểm kê phát thải, tôi sẽ tính toán và xác định hệ số phát thải của một số chất khí trong quá trình đốt rơm rạ. Hệ số phát thải phải đảm bảo được tính khách quan của đề tài, tại địa bàn nghiên cứu tôi lựa chọn 2 điểm và lấy 3 mẫu. Các điểm được lựa chon lấy mẫu có tập quán đốt rơm sau mỗi vụ thu hoạch lúa vẫn là lựa chọn hàng đầu của người nông dân, bao gồm:
+ Thôn Đào Xuyên- xã Đa Tốn, giống lúa trồng là giống TH3-3: lấy 1 mẫu. + Thôn Khoan Tế - xã Đa Tốn, giống lúa trồng là giống Thiên ưu 8: lấy 2 mẫu.
Mỗi cánh đồng được lựa chọn chỉ chuyên trồng một giống lúa, không bị pha tạp các giống lúa khác. Mặt khác, 2 điểm được lựa chọn đáp ứng được các tiêu chí cho việc lấy mẫu như: không gần đường giao thông đi lại, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường khác.
Hình 3.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu tại xã Đa Tốn
3.5.4.2. Lấy mẫu ngoài hiện trường
Đo đạc các thông số gây ô nhiễm phát thải trước khi đốt và trong khi đốt tại 6 điểm lựa chọn có tần suất đốt rơm cao, tiến hành đo đạc đồng thời các yếu tố khí tượng trước khi đốt của từng điểm đo.
Vị trí lấy mẫu thôn ĐàoXuyên
Vị trí lấy mẫu thôn Khoan Tế
Các thiết bị sử dụng lấy mẫu Đối tượng quan
trắc
Thông số Thiết bị Phương pháp quan
trắc
Điều kiện khí tượng
Nhiệt độ Thiết bị Madel Kestral 4000
Thiết bị đo vi khí hậu Testo QCVN 46:2012/BTNMT Tốc độ gió, Hướng gió Độ ẩm Các chất ô nhiễm
Bụi PM2,5 Thiết bị MiniVol TAS AS/NZS 3580.9.7:2009 Bụi PM10 Thiết bị MiniVol TAS
SO2 Túi plastic thể tích 2l SOP-PT-01 CO Túi plastic thể tích 2l Máy đo khí CO2
Lutron GCH-2018 CO2 Máy lấy mẫu khí Kimoto MASA 704A Lấy mẫu nền
Do lấy mẫu tại 2 địa điểm khác nhau nên để đảm bảo tính chính xác và phù hợp cho việc xác định hệ số phát thải, tiến hành lấy mẫu nền trước khi đốt để xác định môi trường nền, mỗi mầu đốt tại mỗi cánh đồng lựa chọn sẽ tiến hành lấy 1 mẫu nền tương ứng
Tại vị trí lấy mẫu, các thiết bị lấy mẫu được đặt ở độ cao 1,5m so với mặt đất. Lấy mẫu nền trong 2h đối với thông số TSP, PM10, PM2.5. Lấy mẫu nền trong 1h đối với thông số SO2, NO2. Các thông số vi khí hậu được tiến hành đo ở độ cao 2m so với mặt đất và đo với tần suất 20 phút đo 1 lần trong quá trình lấy mẫu nền.
Lấy mẫu đốt
Các thiết bị lấy mẫu đặt ở những vị trí cố định theo hướng gió thổi, cách ruộng lúa theo hướng gió thổi khoảng 5m nhằm hạn chế ảnh hưởng của nhiệt từ đám cháy. Các thiết bị bố trí theo hình tam giác đều cạnh 1 m, đủ gần để lấy mẫu đồng đều trong khói cháy và đủ xa để tránh xáo trộn lưu lượng đầu vào. Việc lấy mẫu tại thời điểm đốt rơm được bắt đầu từ khi ngọn lửa ổn định cho đến khi đám cháy kết thúc. Các thông số vi khí hậu được tiến hành đo trước khi lấy mẫu, trong lúc lấy mẫu và lúc kết thúc lấy mẫu.
- Tại thôn Đào Xuyên (mẫu đốt số 1): Lấy mẫu vào buổi sáng ngày 24/10/2016. Tiến hành lấy mẫu trong 35 phút (từ 11h41 phút – 12h16 phút).
- Tại thôn Khoan Tế: Lấy mẫu vào buổi chiều và tối ngày 24/10/2016. Do đặc thù cánh đồng có diện tích lớn và được trải dài nên tiến hành lấy 2 mẫu đốt (mẫu đốt số 2 và mẫu đốt số 3) ở 2 vị trí khác nhau trên cánh đồng để có sự so sánh về kết quả lấy mẫu tại các thời điểm đốt khác nhau
+ Mẫu đốt số 2: Tiến hành lấy mẫu trong 30 phút (từ 18h01 phút – 18h31 phút).
+ Mẫu đốt số 3: Tiến hành lấy mẫu trong 20 phút (từ 19h10 phút – 19h30 phút).
3.5.4.3 Phân tích mẫu
Sau khi lấy mẫu ngoài hiện trường, toàn bộ mẫu thu được được bảo quản theo đúng quy trình và đưa đến Phòng nghiên cứu và phát triển công nghệ môi trường, Viện Khoa học và công nghệ môi trường, trường đại học Bách Khoa Hà Nội để phân tích.
Các thông số trên được lấy mẫu và phân tích theo tiêu chuẩn Việt Nam TT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Thiết bị sử dụng
1 Bụi TSP TCVN 5067:1995 Staplex, Cân vi lượng 10-5, GH – 252 2 Bụi PM2,5 AS/NZS
3580.9.7:2009 MiniVol AirMetrics, Cân vi lượng 10-5, GH – 252 3 Bụi PM10 AS/NZS
3580.9.6:2003 MiniVol AirMetrics, Cân vi lượng 10-5, GH – 252 4 SO2 MASA 704A Quang phổ kế UV-VIS Lambda 35, Kimoto 5 CO SOP-PT-01 Quang phổ kế UV-VIS Lambda 35, Kimoto 6 CO2 52TCN 353-89/đo
nhanh
Chuẩn độ (Buret, pipet, bình định mức), Kimoto / GCH-
2018
7 NO2 MASA 406 Quang phổ kế UV-VIS Lambda 35, 1kimoto 8 Khối lượng riêng của rơm Cân tại hiện trường Thùng nhựa, cân 50kg
3.5.5. Xác định hệ số phát thải của các chất ô nhiễm trong khí thải rơm rạ
Xác định hệ số phát thải bằng phương pháp cân bằng khối lượng carbon, đơn vị tính g/kg chất khô. Hệ số phát thải được xác định xuất phát từ việc tính tỉ
lệ phát thải (ER) dựa vào phương pháp cân bằng khối lượng carbon. Phương pháp cân bằng khối lượng carbon tính toán lượng carbon phát thải bao gồm các chất khí chứa C như CO, CO2, CH4, NMHC và Carbon nằm trong bụi, dựa trên sự khác nhau giữa carbon trước khi đốt và sau khi đốt.
Đây là phương pháp thường được sử dụng trong các nghiên cứu về đốt cháy sinh khối. Tính toán hệ số phát thải của một số chất khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng dựa theo công thức của Nguyen Thi Kim Oanh et al.
(2011), cụ thể:
Hệ số phát thải của CO2
Hệ số phát thải của CO2 được tính toán dựa theo phương trình cân bằng cacbon:
C0 = Cb - Ca Trong đó: - C0: Lượng C bị đốt cháy (kgC/kg)
- Cb: Lượng C có trong rơm trước khi đốt (kgC/kg) - Ca: Lượng C còn lại trong tro sau khi đốt (kgC/kg)
Theo Reid et al., 2004 có khoảng 90% lượng C bị đốt cháy chuyển thành CO và CO2, khi đó hệ số phát thải được tính như sau:
2 2 0 2 44 EF 0,9 12 CO CO x xC x CO CO (công thức 3.1) Trong đó:
- EFCO2: là hệ số phát thải của CO2
- CO2: là tổng lượng CO2 phát sinh trong quá trình đốt rơm rạ (µg/m3) - CO : là tổng lượng CO phát sinh trong quá trình đốt rơm rạ (µg/m3) - C0: Lượng C bị đốt cháy (kgC/kg)
Hệ số phát thải của PM,PM2.5, PM10, SO2, NO2 tính theo CO2
EFi = ERi/CO2 x EFCO2 (công thức 3.2) Trong đó: - EFi: là hệ số phát thải của chất thải i
- ERi/CO2: là tỷ lệ phát thải giữa chất thải i với CO2 - EFCO2: là hệ số phát thải của CO2
2 / 2 ERi CO i CO (công thức 3.3) Trong đó:
- ERi: là tỷ lệ phát thải của chất thải i với CO2
- i: là tổng lượng chất thải i phát sinh trong quá trình đốt rơm rạ (µg/m3) - CO2 : là tổng lượng CO2 phát sinh trong quá trình đốt rơm rạ (µg/m3) Trong nghiên cứu này, do CO2 chiếm chủ yếu trong lượng khí phát sinh trong quá trình đốt rơm rạ nên khí để tham chiếu để tính toán ở trong nghiên cứu này sẽ là CO2. Mặt khác, tỷ lệ CO2/CO+CO2 > 0.9 nên hệ số phát thải sẽ tính theo CO2.
3.5.6. Phương pháp kiểm kê phát thải
Một trong những công cụ để kiểm kê phát thải là sử dụng hệ số phát thải. Trong khoa học về kiểm kê phát thải, hệ số phát thải là yếu tố then chốt quyết định sự chính xác của quá trình nghiên cứu kiểm kê phát thải. Hiện nay, có một số phương pháp kiểm kê phát thải, có thể kể đến 02 phương pháp phổ biến là:
- Phương pháp “Top - down” là tính toán tổng lượng phát thải cho các nguồn thải dựa trên những thông tin đầu vào của quá trình phát thải như tổng nhiên liệu đầu vào và hệ số phát thải (kg chất thải/tấn nhiên liệu đốt), công nghệ sản xuất, thiết bị xử lý khí thải v.v.. Phương pháp này có ưu điểm là thu thập và tính toán dữ liệu khá dễ dàng do đó đòi hỏi nguồn lực tối thiểu, nhưng tính toán phát thải thường có độ chắc chắn không cao và thiếu chính xác, khi ước tính phát thải.
- Phương pháp “Bottom - up” là phương pháp tính toán tổng lượng phát thải từ các thông tin đầu ra của quá trình phát thải như tổng hợp lượng phát thải của từng cơ sở sản xuất cụ thể với các hệ thống xử lý khí thải khác nhau…Nhìn chung, đây là phương pháp tốn kém, khó khăn và phức tạp và đòi hỏi nhiều nguồn lực để thu thập thông tin chi tiết hơn phương pháp “Top - down”, nhưng đạt được độ chính xác cao hơn (Đinh Mạnh Cường và cs., 2016).
Trong nghiên cứu này, tôi sử dụng phương pháp bottom – up, tiến hành đo đạc trực tiếp lượng khí thải phát sinh từ quá trình đốt rơm để tính toán hệ số phát thải. Từ đó, làm cơ sở cho việc kiểm kê lượng khí thải trong quá trinh đốt rơm rạ. Như vậy,nguồn số liệu thứ cấp về tình hình diện tích, sản lượng lúa trên
địa bàn xã Đa Tốn được thu thập từ số liệu công bố của Thống kê xã Đa Tốn. Nguồn số liệu này và các số liệu khác liên quan đến quá trình tính toán lượng phát thải như: điều tra, khảo sát bổ sung, kết quả lấy mẫu và phân tích mẫu được làm chính xác hóa với độ tin cây cao. Quá trình tính toán dựa trên các công thức sau:
Lương rơm rạ phát sinh sau thu hoạch
R = Qp x SGR (công thức 3.4) Trong đó:
- R: là lượng rơm rạ phát sinh sau thu hoạch lúa - Qp: là sản lượng lúa
- SGR: là tỷ lệ rơm rạ so với sản lượng lúa
Sản lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng (Gadde et al., 2009)
Qst = Qp x SGR x k (công thức 3.5) Trong đó:
- Qst: là sản lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng (tấn) - Qp: là sản lượng lúa (tấn)
- SGR: là tỷ lệ rơm rạ so với s ản lượng l úa
- K:là tỷ lệ rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng so với tổng sản lượng rơm rạ. Lượng khí thải phát thải từ việc đốt rơm rạ (Hoàng Anh Lê và cs., 2013)
Ei = Qst x EFi (công thức 3.6) Trong đó:
-Ei: là lượng khí thải i phát thải vào môi trường do đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng (tấn)
-Qst: là sản lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng (tấn)
-EFi: là hệ số phát thải khí thải i từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng (g/kg)
Tải lượng phát thải khí (Phan Tuấn Triều, 2011)
i
EF xA M
T
Trong đó:
- M: là tải lượng phát thải (g/s)
- EFi: là hệ số phát thải khí thải i từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng (g/kg)
- A: là khối lượng rơm đốt (kg) - T: là thời gian đốt rơm (s)
3.5.7. Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí không khí
Dựa trên các số liệu thu thập được trong quá trình lấy mẫu như: các thông số vi khí hậu, tải lượng phát thải…tính toán sự khuếch tán một số chất khí gây ô nhiễm môi trường không khí theo hướng gió tại thời điểm đốt ở 05 khoảng cách tính từ điểm đốt rơm là: 100m, 200m, 500m, 1000m, 1200m.
Áp dụng công thức theo mô hình Gauss biến đổi trong trường hợp tính toán nồng độ các chất ô nhiễm gần mặt đất theo trục gió thổi (Bùi Tá Long, 2012): 2 ( ) exp 2 y z z M H C x u (công thức 3.8)