Địa điểm Kí hiệu Tọa độ Thời gian lấy mẫu Giống lúa Diện tích đốt (m2) Thời gian cháy (phút) Tốc độ gió (m/s) Số lượng mẫu Mẫn nền Mẫu đốt Hậu Giang HG1 9°54’48’’N- 105°39’6’’E 27/03/2018 OM4218 2496 48 2.3 01 01 HG2 9°55’37’’N- 105°40’25’’E 28/03/2018 3224 52 2.3 01 01 HG3 9°54’08’’N- 105°41’16’’E 29/03/2018 2930 50 2.2 01 01 An Giang AG1 10°28'60"N - 105°16'32"E 23/03/2018 IR50404 3754 57 2.2 01 01 AG2 10°27'26"N - 105°17'96"E 24/03/2018 4091 62 1.4 01 01 AG3 10°23'16"N - 25/03/2018 4769 67 1.4 01 01
104°56'69"E Vĩnh Long VL1 9°58'22"N - 105°59'39"E 5/05/2019 OM551 4129 65 1.2 01 01 VL2 9°58'63"N - 105°59'41"E 6/05/2019 3908 60 2.8 01 01 VL3 9°59'46"N - 105°59'55"E 7/05/2019 2978 50 2.1 01 01 VL4 10°02'24"N - 105°49'69"E 7/05/2019 3456 58 2.0 01 01 Cần Thơ CT1 10°2'24"N - 105°40'18"E 9/05/ 2019 MTL480 6286 75 2.2 01 01 CT2 10°2'30"N - 105°41'59"E 10/05/2019 2670 48 3.0 01 01 CT3 10°2’24’’N- 105°41’6’’E 11/05/ 2019 2500 52 2.6 01 01 Tổng 13 13
Trong thí nghiệm hiện trường, các máy lấy mẫu và thiết bị đo trực tiếp được đặt tại vị trí sau nguồn đốt (tính theo hướng gió), cố định cách vị trí đốt khoảng 5m để đảm bảo quá trình cháy không làm ảnh hưởng đến thiết bị thu mẫu [92]. Sơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày trong Hình 2.5.
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
2.3.2. Lấy mẫu và đo trực tiếp
2.3.2.1. Lấy mẫu
Tại mỗi vị trí thí nghiệm, thực hiện đo đạc và lấy mẫu nền trước khi triển khai đốt rơm rạ trên đồng ruộng. Việc lấy mẫu nền được thực hiện vào buổi sáng trước khi bắt đầu đốt rơm rạ trên đồng ruộng. Thí nghiệm đốt rơm rạ được bố trí cùng ngày lấy mẫu nền và tiến hành lấy mẫu từ khi bắt đầu đốt đến khi quá trình đốt được kết thúc hoàn toàn.
Hình 2.6. Sơ đồ phương pháp và thiết bị quan trắc tại hiện trường
a) Lấy mẫu môi trường nền
Trước khi đốt, tất cả các thông số mục tiêu bao gồm TSP, PM10, PM2.5, PAH, VOC, CO2, NO2 và SO2 trong không khí ngoài trời được xác định để tính toán mức độ đóng góp thực tế (net contribution) của các chất ô nhiễm quan tâm từ quá trình đốt rơm rạ. Để xác định các chỉ tiêu TSP, PM10, PAH, VOC, NO2 và SO2 các mẫu khí được lấy bằng kỹ thuật lấy mẫu chủ động liên tục dùng các thiết bị thích hợp, tiến hành bảo quản theo quy định, vận chuyển về phòng thí nghiệm ngày sau khi kết thúc thí nghiệm bằng đường hàng không. Các mẫu được xử lý và phân tích tại phòng thí nghiệm của Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội (VILASS 955). Bên cạnh đó, các thông số CO2 và PM2.5 được đo trực tiếp tại hiện trường. Thời gian quan trắc mẫu nền từ 2- 4 giờ trước khi đốt. Các phương pháp quan trắc và các thông số mục tiêu được mô tả chi tiết trong Hình 2.6.
Bộ lấy mẫu khối lượng lớn Staplex (Mẫu TFAGF810, 11232-1626, Hoa Kỳ) và Andersen (Mẫu SA 1200, Hoa Kỳ) được sử dụng để thu thập TSP và PM10 ở tốc độ 900 L/phút và 800 L/phút, tương ứng. Các thiết bị lấy mẫu này được đặt cách nhau 1,5 m (Hình 2.5). Khoảng cách này cho phép các thiết bị lấy mẫu thu được các chùm khói đồng đều trong khi giảm thiểu sự xáo trộn dòng đầu vào. Thời gian lấy mẫu phụ thuộc vào thời gian đốt cháy của rơm rạ (từ 48 đến 75 phút) [92]. Các phin lọc lấy mẫu PM sau khi sấy và cân mẫu sẽ được được sử dụng để xử lý và phân tích nhằm xác định nồng độ PAHs trong bụi. Sau khi lấy mẫu, các phin lọc bụi được bọc trong giấy nhôm đã được sấy khô sẵn, được niêm phong trong các túi Teflon sạch (có khóa kin) và được bảo quản ở nhiệt độ -200C để mang về phân tích tại phòng thí nghiệm.
Các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) trong không khí nền và không khí khi đốt được thu thập bằng ống hấp phụ than hoạt tính (ống thủy tinh, dài 7 cm, OD 6 mm, ID 4 mm, đầu bịt kín bằng ngọn lửa, chứa 150mg than hoạt tính - Zefon, Hoa Kỳ) sử dụng một máy bơm lấy mẫu lưu lượng thấp (QC-2). Tốc độ lấy mẫu được thiết lập ở mức 0,2 L/phút, thời gian lấy mẫu cùng thời gian lấy mẫu bụi. Các ống than sau khi lấy mẫu được bịt kín hai đầu, cho vào túi có khóa kín và bảo quản đông lạnh cho đến khi phân tích.
SO2 và NO2 được hấp thụ tương ứng trong dung dịch Tetrachloruamercurat (TCM) và hỗn hợp thuốc thử Griss gồm axit sulfanilic và N-(1-naphtyl)-etylen dihydrochloride trong môi trường axit có pH = 2,0 – 2,5. Thiết bị sử dụng để lấy mẫu SO2 và NO2 là bơm Kimoto, Handy HS – 7 với tốc độ lấy mẫu 0,5 L/phút (Phương pháp MASA 704A và Phương pháp MASA 406, tương ứng) [128].
Tất cả các mẫu được đặt trong hộp bảo quản mẫu chuyên dụng được cấp đông lạnh bằng đá gel trong quá trình vận chuyển và vận chuyển bằng máy bay về phòng thí nghiệm Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
bị cho quá trình phân tích. c) Mẫu khác
Mẫu rơm và mẫu tro: 3 m2 rơm rạ được thu thập tại 3 vị trí khác nhau (mỗi m2 trên một vị trí) trong cùng một đám ruộng của mỗi thí nghiệm để đem về phòng thí nghiệm thực hiện việc xác định hàm lượng cacbon và lưu huỳnh trong rơm và trong tro, đồng thời xác định độ ẩm của rơm rạ [92].
Trong quá trình lấy mẫu, nhiệt độ không khí, tốc độ gió, hướng gió và độ ẩm tương đối được ghi lại. Thông tin bổ sung về giống lúa, diện tích đốt, thời gian đốt sau thu hoạch được ghi lại. Thông tin về quá trình lấy mẫu và các thiết bị sử dụng trong quá trình lấy mẫu được trình bày trong Hình 2.6 và Bảng 2.1.
2.3.2.2. Đo trực tiếp
CO2 và PM2,5 được đo liên tục dưới gió sử dụng thiết bị đo Lutron GCH-2018 và EPAM5000 tương ứng.
Tại vị trí gần đám cháy, CO và CO2 được đo trực tiếp cứ sau mỗi 5 giây bằng Testo 350 XL trong vài phút. Việc đo mẫu được thực hiện gần ngọn lửa nhằm hạn chế tối đa quá trình pha loãng CO, CO2 được phát ra từ ngọn lửa. Mục đích của việc này nhằm xác định các giai đoạn của quá trình cháy, tỷ lệ giữa CO và CO2 phát ra từ đám cháy, từ đó xác định hiệu suất cháy hiệu chỉnh (MCE).
2.3.3. Phân tích mẫu
2.3.3.1. Mẫu bụi và PAHs trên bụi
Quá trình xử lý mẫu bụi và phân tích PAHs được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của Khoa Môi trường - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. a) Xác định nồng độ bụi
Nồng độ TSP và PM10 trong mẫu được xác định bằng phương pháp cân trọng lượng.
b) Xác định PAHs trên bụi
Hóa chất
Hóa chất chuẩn
Hỗn hợp chuẩn PAHs - Mix 9 nồng độ 100 µg/mL trong axeton. Tên các PAHs và nồng độ được trình bày trong Bảng 2.2 dưới đây.