Tương tự như phương thức lái, các trạng thái khởi động khác nhau có tác động khác biệt đối với phát thải từ ống xả. Thời gian nghỉ của động cơ trước khi khởi động là yếu tố có ảnh hưởng quan trọng. Đối với mô hình này, khởi động nguội là khởi động khi động cơ đã nguội hoàn toàn, thời gian nghỉ lớn hơn hoặc bằng 18 giờ. Khởi động nguội thường sẽ gây ra phát thải lớn nhất vì phải làm nóng động cơ và nếu có xúc tác còn tốn thêm thời gian để tăng nhiệt độ đến điều kiện vận hành. Khởi động nóng là khởi động khi động cơ vừa tắt ít hơn hoặc bằng 5 phút. Thời gian nghỉ của động cơ là khoảng thời gian động cơ tắt trước khi được khởi động lại. Có 10 nhóm thời gian nghỉ trong mô hình IVE, trình bày trong Bảng 2.8.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
31
Bảng 2.8. Phân loại thời gian nghỉ đối với phương thức khởi động trong mô hình IVE
STT Mô tả Bin Thời gian nghỉ (phút)
1 15 phút 0 ÷ 15 2 30 phút 16 ÷ 30 3 1 giờ 31 ÷ 60 4 2 giờ 61 ÷ 120 5 3 giờ 121 ÷ 180 6 4 giờ 181 ÷ 240 7 6 giờ 241 ÷ 360 8 8 giờ 361 ÷ 480 9 12 giờ 481 ÷ 720 10 18 giờ ≥ 721 Nguồn: [26] 2.5. Xây dựng các kịch bản
Từ các dữ liệu thu thập được, số liệu đầu vào của mô hình được xử lý và cho ra kết quả là trạng thái phát thải nền của xe buýt Hà Nội. Bộ số liệu về hệ số phát thải nền là cơ sở để so sánh với hệ số phát thải của các kịch bản khác nhằm đánh giá tiềm năng đồng lợi ích thu được.
Trên cơ sở lý thuyết và một số nghiên cứu trước đây cho thấy rằng, việc chuyển đổi sang nhiên liệu sạch hơn và siết chặt tiêu chuẩn thải mang lại hiệu quả trong giảm phát thải khí ô nhiễm. Trên thực tế, CNG và LPG là nhiên liệu đã được sử dụng cho nhiều hệ thống phương tiện giao thông công cộng trên thế giới và cho thấy hiệu quả của nó. Về biện pháp siết chặt tiêu chuẩn khí thải, theo Quyết định số
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
32
49 của Thủ tướng Chính phủ về việc quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với các loại xe ô tô đã đề ra lộ trình đáp ứng tiêu chuẩn Euro IV vào năm 2017. Vì vậy, việc nghiên cứu hiệu quả của các kịch bản này cho xe buýt Hà Nội là cần thiết để thấy được một cách định lượng hiệu quả của nó. Nghiên cứu này dùng phần mềm IVE để xác định hệ số phát thải theo các kịch bản sau:
- Kịch bản 1: Chuyển đổi 100% xe buýt sang chạy CNG. - Kịch bản 2: Chuyển đổi 100% xe buýt sang chạy LPG. - Kịch bản 3: 100% xe buýt đạt tiêu chuẩn Euro III. - Kịch bản 4: 100% xe buýt đạt tiêu chuẩn Euro IV.
2.6. Chạy mô hình
Đối với trạng thái nền, sử dụng một file Fleet thu được từ việc tổng hợp và phân tích các thông tin về đặc điểm kỹ thuật của phương tiện. Tương ứng với đầu ra là hệ số phát thải của ngày thường và ngày nghỉ có 2 file Location thể hiện dữ liệu đầu vào của 2 ngày này.
Đối với các kịch bản nâng cấp, file Location được giữ nguyên trong khi file Fleet được thay đổi tương ứng.
Kết quả đầu ra của mô hình IVE cho biết khối lượng phát thải tính theo từng giờ và cả ngày của các chất ô nhiễm trong trạng thái di chuyển và trạng thái khởi động. Các chất ô nhiễm được tính đến trong mô hình IVE chia thành 3 nhóm:
- Nhóm các chất gây ảnh hưởng đến chất lượng không khí: CO, VOC, NOx,
SOx, PM;
- Nhóm các chất độc: Pb, C4H6, CH3CHO, CH2O, NH3, C6H6;
- Nhóm các chất gây ấm toàn cầu: CO2, N2O, CH4.
2.7. Xác định hệ số phát thải của xe buýt
Hệ số phát thải (EF) là khối lượng của một chất ô nhiễm thải ra trên một đơn vị khối lượng, thể tích, khoảng cách hoặc thời gian hoạt động của nguồn phát thải chất ô nhiễm đó. Từ số liệu đầu ra của mô hình IVE, ta xác định được hệ số phát thải EF của các chất ô nhiễm theo các công thức sau:
VKT M
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
33 Trong đó:
+ M: Khối lượng chất ô nhiễm (g);
+ VKT: Số km di chuyển trong khoảng thời gian cần xét (km).
N M
EFstartup (g/lần) (2.11) Trong đó:
+ N: Số lần khởi động trong khoảng thời gian cần xét (lần).
Giá trị EF được tính cho tất cả các chất ô nhiễm tương ứng với trạng thái nền và các kịch bản nâng cấp.
2.8. Đánh giá đồng lợi ích
2.8.1. Đánh giá đồng lợi ích về khí hậu
Lợi ích đối với khí hậu được xét dựa trên giá trị CO2 tương đương (CO2eq).
CO2 tương đương được tính toán theo công thức sau [29]:
CO2eq = V Vi i i V V N EF P A , , (2.12) Trong đó:
NV: Số lượng phương tiện;
AV: Hoạt động trung bình của phương tiện loại V (km/năm/phương tiện);
EFV,i: Hệ số phát thải các chất ô nhiễm của từng phương tiện (g/km);
Pi: Khả năng làm nóng hoặc làm mát của chất ô nhiễm đối với khí hậu
(xét với mức so sánh là CO2eq).
Khả năng làm nóng lên toàn cầu của một số chất (GWP) được tra theo Bảng 2.9.
Bảng 2.9. Khả năng làm nóng lên toàn cầu của một số chất
Chất ô nhiễm GWP 20 năm 100 năm CO2 1 1 CH4 72 25 N2O 289 298 NOx (tính theo N) 43 -28
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551 34 SO2 -57 -16 VOC 14 4.5 CO 6 2 HFC 12000 14800 SF6 16300 22800 Black carbon 2200 680
Cacbon hữu cơ -240 -69
SO42- -40 140
Nguồn: [29]
Thành phần của BC và OC trong PM10 phát thải từ đốt cháy nhiên liệu diesel
tính được là 0,46 và 0,2. Do đó, có thể xác định phát thải BC và OC dựa trên giá trị
phát thải PM10 như sau:
Phát thải BC = 0,46 Y M (g) (2.13) Phát thải OC = 0,2 Y M (g) (2.14) Trong đó:
Y: Thành phần phần trăm phương tiện sử dụng nhiên liệu diesel;
M: Khối lượng phát thải PM10.
2.8.2. Đánh giá đồng lợi ích về sức khỏe
Khi môi trường không khí bị ô nhiễm, sức khoẻ con người bị suy giảm, quá trình lão hoá trong cơ thể bị thúc đẩy, chức năng của phổi bị suy giảm; gây bệnh hen suyễn, ho, viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản; suy nhược thần kinh, tim mạch và làm giảm tuổi thọ con người. Nguy hiểm nhất là có thể gây ra bệnh ung thư phổi. Các nhóm cộng đồng nhạy cảm nhất với ô nhiễm không khí là những người cao tuổi, phụ nữ mang thai, trẻ em dưới 15 tuổi, người đang mang bệnh phổi và tim mạch, người thường xuyên phải làm việc ngoài trời… Mức độ ảnh hưởng đối với từng người tùy thuộc vào tình trạng sức khoẻ, nồng độ, loại chất ô nhiễm và thời gian tiếp xúc với môi trường ô nhiễm [30].
Việc đánh giá tác động đến sức khỏe dựa trên sự tiếp xúc của con người với
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
35
Hình 2.4. Phương pháp đánh giá tác động sức khỏe do chất ô nhiễm không khí và các dữ liệu đầu vào điển hình [31]
Lợi ích về mặt sức khoẻ được đánh giá dựa vào mối quan hệ liều lượng – phản ứng. Việc xây dựng được các mô hình về tác động tới sức khoẻ của một số chất ô nhiễm dựa trên các nghiên cứu tương quan giữa nồng độ chất ô nhiễm và phản ứng của con người từ các số liệu nghiên cứu dịch tễ học. Hầu hết các mô hình ở dạng đường hồi quy, hồi quy logarit và mô hình hồi quy logictics. Trong đó, mô hình hồi quy logarit được sử dụng nhiều nhất để mô tả chi tiết quan hệ nồng độ chất ô nhiễm và phản ứng. Mô hình như sau [32]:
y = B. eβxhoặc ln(y) = ln(B) + .x (2.15) Trong đó:
y: Tác động có hại cho sức khoẻ;
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
36 x: Nồng độ chất ô nhiễm;
B: Hệ số tỷ lệ mắc bệnh, khi x = 0 thì B = y;
: Hệ số tác động của nồng độ chất ô nhiễm x tới logarit của tỷ lệ mắc
bệnh y.
Các nghiên cứu trong dịch tễ học đã đánh giá rằng mô hình tác động sức khoẻ có dạng mô hình tuyến tính logarit thường đưa ra một rủi ro tương đối (RR)
cho một sự thay đổi nồng độ Δx cụ thể chứ không phải là hệ số . Rủi ro tương đối
(RR) là tỷ số giữa hai rủi ro tương ứng với hai mức nồng độ chất gây ô nhiễm cao và mức nồng độ chất ô nhiễm thấp [33].
RR = yhigh
ylow = eβ.∆x (2.16) (Với x = xhigh - xlow)
- Nếu RR 1 thì coi không có mối liên hệ giữa tiếp xúc và bệnh tật.
- Nếu RR >> 1 tăng rủi ro mắc bệnh trong số người được tiếp xúc.
- Nếu RR << 1 giảm rủi ro mắc bệnh trong số người được tiếp xúc.
Trong nghiên cứu này sử dụng phần mềm AirQ 2.2.3 để đánh giá đồng lợi ích về sức khỏe thu được từ việc ước tính số ca tử vong, số ca nhập viện do các bệnh về tim mạch, các bệnh về đường hô hấp do việc tiếp xúc với chất gây ô nhiễm không khí. Phần mềm AirQ được phát triển bởi trung tâm châu Âu của WHO về môi trường và sức khỏe, được sử dụng để đánh giá những ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm không khí đối với sức khỏe con người trong một khoảng thời gian và khu vực nhất định. Phần mềm này được cung cấp lần đầu vào năm 2001- phiên bản AirQ 2.0, tháng 9 năm 2004 phiên bản AirQ 2.0 được phát triển lên thành AirQ 2.2.3 và hiện tại phiên bản này đang được sử dụng [34].
AirQ 2.2.3 có những điểm mới nâng cấp hơn so với các phiên bản trước đó là:
- Dễ sử dụng;
- Tổng quan hơn, có thể xây dựng nhiều kịch bản để đánh giá; - Kết quả được hiển thị dưới dạng bảng và đồ thị;
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
37 - Tính năng Help được nâng cấp cao hơn.
Các loại chất ô nhiễm được nghiên cứu trong AirQ 2.2.3 là: TSP, PM2,5,
PM10, SO2, NO2, O3, black smoke (BS), chì.
Hình 2.5. Giao diện của phần mềm AirQ 2.2.3 [35]
Phần mềm AirQ 2.2.3 thực hiện hai ước tính:
- Ảnh hưởng do tiếp xúc ngắn hạn trong ô nhiễm không khí (dựa trên ước tính rủi ro từ chuỗi thời gian nghiên cứu).
- Ảnh hưởng do phơi nhiễm lâu dài (sử dụng phương pháp tiếp cận Life- tables và dựa trên ước tính rủi ro từ các nghiên cứu dịch tễ học).
a) Ảnh hưởng do tiếp xúc ngắn hạn [36]
Việc đánh giá dựa trên AP (attributable propotion), giá trị AP được hiểu là thông số về sức khỏe của một lượng dân cư nhất định do tiếp xúc với chất ô nhiễm không khí nhất định và được tính theo công thức 2.17:
c P c RR c P c RR AP 1 (2.17) Trong đó:
+ RR: Rủi ro tương đối đại diện cho tác động đến sức khỏe tương ứng với loại tiếp xúc c.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
38
Tỷ lệ của kết quả sức khỏe do phơi nhiễm có thể được tính toán như công thức 2.18 nếu biết tần suất cơ bản của kết quả sức khỏe trong dân số điều tra:
IE = I × AP (2.18) Trong đó:
+ IE: Tỷ lệ phân bố.
+ I: Tần suất cơ bản của kết quả sức khỏe trong dân số điều tra.
Công thức 2.19 tính toán số lượng các trường hợp liên quan đến tiếp xúc nếu biết kích thước dân số như sau:
NE = IE × N (2.19) Trong đó:
+ NE: số lượng các trường hợp liên quan đến tiếp xúc. + N: kích thước dân số điều tra.
Dữ liệu thông tin đầu vào để đánh giá tác động do phơi nhiễm ngắn hạn gồm: - Chất ô nhiễm;
- Năm; - Quốc gia; - Vùng lãnh thổ;
- Tọa độ (kinh độ, vĩ độ); - Dân số bị phơi nhiễm; - Số trạm sử dụng cho hồ sơ; - Liên kết mạng;
- Cơ quan chịu trách nhiệm;
- Số ngày phơi nhiễm với các dải nồng độ có sẵn trong phần mềm;
Do thời gian tiến hành khảo sát hoạt động của xe buýt ngắn nên trong giới hạn luận văn này chỉ đánh giá ảnh hưởng do tiếp xúc ngắn hạn với các chất ô nhiễm không khí.
b) Ảnh hưởng do tiếp xúc lâu dài [37]
Phần mềm AirQ tính toán tác động đến sức khỏe dựa trên “Life table” do sự thay đổi trong tiếp xúc lâu dài với các chất gây ô nhiễm không khí. Phần mềm sử
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
39
dụng phương pháp life table để ước tính số lượng người chết, người nhập viện và số năm tổn thọ (YoLL).
Dữ liệu thông tin đầu vào để đánh giá tác động do phơi nhiễm lâu dài bao gồm: - Chất ô nhiễm;
- Quốc gia; - Vùng lãnh thổ;
- Năm của các phép đo; - Năm bắt đầu mô phỏng;
- Số người phơi nhiễm trong 1000 người;
- Dữ liệu về số ngày mùa đông, mùa hè và trung bình năm phơi nhiễm; - Nồng độ chất gây ô nhiễm;
- Số trạm và số liệu nồng độ đo ở các trạm;
- Dữ liệu tổng dân số, dân số nam, nữ; độ tuổi; dữ liệu về tổng số ca tử vong, số ca tử vong do bệnh tim mạch và bệnh ung thư phổi.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
40
Bảng 2.10. Rủi ro tương đối (RR) với khoảng tin cậy 95% đối với một số kết quả sức khỏe trong phần mềm AirQ
Kết quả sức khỏe BI RR (khoảng tin cậy 95% mỗi 10 µg/m 3) PM10 SO2 NO2 O3 Tổng tử vong 543,5 1,006 (1,004-1,008) 1,004 (1,003-1,0048) 1,003 (1,002-1,004) 1,003 (1,002-1,005) Tử vong do bệnh tim mạch 231 1,009 (1,005-1,013) 1,008 (1,002-1,012) 1,004 (1,003-1,005) 1,005 (1,002-1,007)
Tử vong do bệnh về đường hô hấp 48,4 1,013
(1,05-1,020) 1,01 (1,006-1,014) - 1,013 (1,007-1,015) Nhập viện do bệnh hô hấp 1260 1,008 (1,0048-1,0112) - - - Nhập viện do bệnh tim mạch 436 1,009 (1,006-1,013) 1,015 (1,0052-1,025) - - Nhập viện do bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính 101,4 - 1,0044 (1-1,011) 1,0026 (1,0006-1,0044) -
Nhồi máu cơ tim cấp tính 132 - 1,0064
(1,0026-1,0101) - -
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - ĐHBKHN –Tel: (84.4) 38681686 – Fax: (84.4) 38693551
41
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm hệ thống xe buýt Hà Nội
3.1.1. Đặc điểm kỹ thuật xe buýt Hà Nội
Kết quả từ 100 phiếu điều tra cho thấy, xe buýt Hà Nội có những đặc điểm kỹ thuật sau đây:
- Các thông số kỹ thuật của xe buýt Hà Nội thuộc 4 loại trong mô hình IVE với các mã 1123, 1131, 1132 và 1133. Các đặc điểm chính của 4 mã xe này được trình bày trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Đặc điểm kỹ thuật của xe buýt Hà Nội
Mã Nhiên liệu Tải trọng Kiểm soát không khí/nhiên liệu Kiểm soát khí thải Tuổi xe Tỷ lệ (%) Có Không 1123 Diesel Nặng X Euro I 80-161000 km 8 1131 Diesel Nặng X Euro II <79000 km 15 1132 Diesel Nặng X Euro II 80-161000 km 27 1133 Diesel Nặng X Euro II >161000 km 50
- 100% xe buýt Hà Nội sử dụng nhiên liệu dầu diesel. - 100% xe thuộc hạng nặng.
-100% xe buýt có hệ thống kiểm soát (tỉ lệ không khí/nhiên liệu) thuộc loại phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt.
- Tỷ lệ bật điều hòa: 100% xe buýt bật điều hòa trong thời gian hoạt động.