CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. Tình hình nghiên cứu chất lượng khơng khí trên thế giới và ở
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và ở Hà Nội
Trong những năm qua, rất nhiều chương trình, hoạt động với sự tham gia của nhiều bên liên quan đã được thực hiện nhằm giải quyết vấn đề ơ nhiễm khơng khí ở Hà Nội như Chương trình hợp tác Thụy Sỹ - Việt Nam về làm sạch khơng khí, Mạng lưới làm sạch khơng khí ở các thành phố Châu Á...Những chương trình này tập trung vào giám sát CLKK, đánh giá các giải pháp số liệu từ các trạm quan trắc hiện có hoặc dự báo sự thay đổi của CLKK trong những kịch bản chính sách khác nhau [19, 26]. Hiện nay, có nhiều cách đánh giá CLKK như đánh giá trực tiếp qua các số liệu quan trắc, đánh giá thơng qua các mơ hình lan truyền ơ nhiễm, đánh giá thơng qua các chỉ số chất lượng môi trường, đánh giá dựa vào tần suất vượt chuẩn, hoa ô nhiễm, đánh giá gián tiếp thông qua kiểm kê phát thải...Trong những năm qua, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu đánh giá CLKK ở Hà Nội thơng qua các cách đánh giá nói trên.
- Hướng nghiên cứu liên quan đến việc sử dụng số liệu quan trắc, mơ hình hóa, cơng cụ GIS [6, 7, 12, 13, 14, 20, 64]
Năm 2003, trong Nhiệm vụ quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường được giao cho ĐHQG Hà Nội chủ trì với nội dung “ Nghiên cứu các phương thức sử dụng số liệu các trạm quan trắc mơi trường khơng khí và nước mặt phục vụ phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường” [6], Hoàng Xuân Cơ và cộng sự đã bước đầu tính tốn một số đại lượng,
chỉ số đặc trưng cho CLKK ở 3 thành phố lớn Hà Nội, Đà Nẵng, Việt Trì. Kết quả đánh giá CLKK ở Hà Nội dựa vào các số liệu quan trắc tự động tại trạm Thượng Đình và trạm Láng Hà Nội được đánh giá theo tiêu chuẩn, đánh giá theo tần suất vượt chuẩn cho phép và đánh giá dựa vào các chỉ số tổng hợp, đánh giá theo hoa ô nhiễm và đánh giá khả năng ảnh hưởng của từng nguồn đến nồng độ chất ô nhiễm tại trạm Thượng Đình, Hà Nội. Tại thời điểm tính tốn, kết quả nghiên cứu cho thấy bụi trong khơng khí xung quanh trạm Láng, Thượng Đình nhìn chung chưa có dấu hiệu ơ nhiễm. Riêng bụi có lúc vượt tiêu chuẩn cho phép nhưng tần suất không lớn.
Dự án AIRPET “Nâng cao CLKK ở các nước đang phát triển châu Á” [8] với mục tiêu xây dựng một đánh giá tổng thể về hiện trạng ơ nhiễm khơng khí; phát triển cơng nghệ thích hợp và ứng dụng cơng cụ mơ hình hóa cho quản lý tổng hợp CLKK. Trong dự án này, hai dạng mơ hình đã được sử dụng trong đánh giá chất lượng khơng khí cho Hà Nội là mơ hình nơi tiếp nhận và mơ hình khuếch tán. Mơ hình lan truyền ISC3-ST có bản quyền đã được sử dụng để tính tốn đối với TSP cho thành phố Hà Nội; mơ hình nơi tiếp nhận CMB8 và PMF đã được sử dụng để xác định sự đóng góp của các nguồn thải trong thành phố Hà Nội. Kết quả của dự án đã được cung cấp thông tin cho những người ra quyết định cũng như đưa ra những kiến nghị cho những nhà hoạch định chính sách về các nguồn phát thải cần được ưu tiên trong chiến lược quản lý và kiểm soát, ban hành các tiêu chuẩn đối với các chất khí độc và PM2.5.
Đề tài “Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm bụi ở Thành phố Hà Nội và đề xuất giải pháp khắc phục” năm 2004 do Hoàng Xuân Cơ, trường ĐH KHTN, ĐHQG Hà Nội chủ trì năm 2004 đã khái quát tương đối đầy đủ các kết quả nghiên cứu bụi ở Hà Nội, từ đó khẳng định ơ nhiễm bụi đã xẩy ra ở diện rộng thuộc địa bàn Hà Nội. Ước tính tổng thiệt hại do bụi gây ra đối với Hà Nội vào khoảng 200 - 500 tỷ đồng một năm. Đề tài cũng đã chỉ ra lượng phát sinh chất ơ nhiễm khơng khí cho năm cơ bản 1997 và dự báo tải lượng ô nhiễm cho đến năm 2010 và 2020 theo đánh giá của JICA và dự án AIRPET trong trường hợp khơng có các giải pháp đối phó với ơ nhiễm bụi và có kiểm sốt theo các lĩnh vực hoạt động khác nhau như công nghiệp (chỉ do đốt cháy nhiên liệu và gia công), giao thông, bụi quẩn trên đường, sinh hoạt do đốt nhiên liệu.
Trong công bố năm 2011, Nghiêm Trung Dũng và Hoàng Xuân Cơ đã chỉ ra mức độ ô nhiễm bụi ở Hà Nội trong giai đoạn 2002 - 2007 thông qua số liệu quan trắc các loại bụi TSP, PM10 và PM2.5 vào mùa khô và mùa mưa [77]. Kết quả thu được cho thấy, nồng độ bụi trong mùa khô cao và thường vượt QCVN tương ứng. Nồng độ bụi trong mùa mưa thấp hơn trong mùa khơ, và nhìn chung đạt QCVN tương ứng. Nghiên cứu cũng đã xác định được tỷ lệ giữa các loại bụi, gồm PM10/TSP và PM2.5/PM10. Khơng thấy có sự thay đổi theo khơng gian và thời gian của các tỷ lệ này.
Trong luận án “Nghiên cứu về quản lý và mơ hình hóa CLKK đơ thị ở Hà Nội” của Ngô Thọ Hùng [79] được thực hiện từ 2007 - 2010, phương pháp mơ hình hóa mơi trường đã được sử dụng như một cơng cụ chính trong đánh giá CLKK ở Hà Nội. Mơ hình OSPM và OML do Viện nghiên cứu môi trường Đan Mạch phát triển trên cơ sở lý thuyết mơ hình Gauss đã được sử dụng trong luận án. Mơ hình OSPM với ưu điểm là đã tính đến ảnh hưởng của rối sinh ra do giao thông được sử dụng để đánh giá CLKK đối với 5 đường phố ở Hà Nội (Trường Chinh, Điện Biên Phủ, Nguyễn Trãi, Lê Trọng Tấn và Tô Vĩnh Diện) dựa vào số liệu quan trắc năm 2004 và 2007. Mơ hình OML đã được ứng dụng để đánh giá mức độ ơ nhiễm khơng khí của NO2, SO2 and CO cho nền đô thị ở Hà Nội do các nguồn giao thông, công
nghiệp và nguồn sinh hoạt gây ra. Dữ liệu phát thải giao thơng được tính tốn thơng qua hệ số phát thải. Số liệu đầu vào cho mơ hình đối với các nguồn phát thải công nghiệp, sinh hoạt được tính tốn dựa vào số liệu điều tra từ quận Thanh Xuân và ngoại suy cho toàn thành phố Hà Nội. Kết quả đầu ra của mơ hình OML đã được so sánh với giá trị đo lấy mẫu thụ động và số liệu theo giờ từ trạm Láng năm 2004 và 2007.
- Hướng nghiên cứu về dự báo CLKK dựa vào mơ hình lan truyền chất ô nhiễm và mơ hình dự báo thời tiết
Mơ hình lan truyền chất ơ nhiễm cũng đã được kết hợp với mơ hình dự báo thời tiết để dự báo CLKK là một hướng mới đã được thực hiện ở Việt Nam. Đề tài “Nghiên
cứu thử nghiệm dự báo thời hạn ngắn CLKK vùng Đồng bằng Bắc Bộ” đã được Dương Hồng Sơn và cộng sự, Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường thực hiện trong giai đoạn 2002 - 2005 [33]. Kết quả của đề tài cho thấy, việc xây dựng qui trình Dự báo CLKK cho tồn Việt Nam là khả thi (đã áp dụng cho vùng Đồng bằng Bắc Bộ); sai số giữa các kết quả dự báo và số liệu thu thập từ các trạm tự động (hệ số tương quan khoảng 0,5) nhỏ hơn so với các nghiên cứu tương tự tại Mỹ (hệ số tương quan khoảng 0,62); việc xây dựng bản tin dự báo cho các đơ thị của Việt Nam cần có CSDL kiểm kê phát thải khơng khí từ các nguồn nhân tạo và tự nhiên. Tuy nhiên, nghiên cứu này chưa xem xét tới ảnh hưởng của các quá trình lan truyền xuyên biên giới tới kết quả dự báo (đây là điều kiện biên giúp cho các mơ hình dự báo CLKK có được kết quả tốt hơn).
Năm 2006 - 2008, Dương Hồng Sơn và cộng sự đã thực hiện đề tài nghiên cứu Khoa học và Công nghệ cấp Bộ TNMT về “Xây dựng bản tin dự báo CLKK cho các vùng kinh tế trọng điểm tại Việt Nam” [34]. Kết quả của đề tài đã xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu cho việc tính tốn phát thải khí cho 3 vùng kinh tế trọng điểm (trong đó có thành phố Hà Nội) theo chuẩn của Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ. Trên cơ sở nguồn dữ liệu phát thải từ công nghiệp, giao thông, sinh hoạt và sử dụng phương pháp mô hình hóa có sự tích hợp với cơng nghệ thơng tin, đề tài đã đưa được bản tin dự báo CLKK 72 giờ cho các đô thị trong vùng kinh tế trọng điểm. Các mơ hình được sử dụng trong đề tài là mơ hình dự báo thời tiết WRF, mơ hình CLKK đa qui mơ CMAQ, mơ hình kiểm kê phát thải SMOKE đã và đang được sử dụng phổ biến trên thế giới.
- Hướng nghiên cứu về đánh giá thông qua kiểm kê phát thải
Ngồi cách đánh giá CLKK thơng qua số liệu quan trắc, mơ hình hóa….người ta cịn đánh giá gián tiếp thơng qua kiểm kê phát thải. Hơn nữa, trong phương pháp mơ hình, một trong những số liệu đầu vào khơng thể thiếu được chính là cơng suất của nguồn phát thải hay lượng thải (mức thải). Cơng suất nguồn thải có thể ước tính bằng nhiều cách như ước tính qua hệ số phát thải (thơng qua kiểm kê phát thải).
Tháng 3 năm 2007, chuyên đề “ Kiểm kê phát thải thí điểm ở Hà Nội” thuộc hợp phần của Chương trình Khơng khí sạch Việt Nam - Thụy Sỹ do Trung tâm quan trắc và phân tích Tài ngun Mơi trường Hà Nội kết hợp với trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mơ hình hóa Mơi trường (CEMM), trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội thực hiện đã tiến hành kiểm kê phát thải và xây dựng qui trình quản lý dữ liệu một cách chi tiết cho các nguồn phát thải chính ở Quận Thanh Xuân, bao gồm nguồn diện (đun nấu của các hộ dân cư, hoạt động xây dựng); nguồn điểm (các nhà máy, xí nghiệp) và nguồn giao thông [19].
Dự án “Hỗ trợ thu thập thông tin và dữ liệu phục vụ cho việc thiết lập kế hoạch quốc gia về kiểm sốt ơ nhiễm khơng khí tại Việt Nam” do Cục Kiểm sốt Ơ nhiễm và CEMM chủ trì kết hợp với Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) đã điều tra các nguồn khí thải do cơng nghiệp, giao thơng và dân sinh tại Việt Nam. Trong năm 2008, một nghiên cứu đánh giá phát thải khơng khí từ các nguồn đốt cháy đã được thực hiện để xác định nguồn ƠNKK chính ở Hà Nội, trong đó lấy năm 2005 là năm cơ sở. Kết quả cho thấy PM10 được phát thải chủ yếu từ các hoạt động công nghiệp, cao hơn so với lượng PM10 trong khí thải giao thơng, trong khi NO2 phần lớn được tạo ra từ các phương tiện giao thông [22, 23, 85].
Sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp (KCN) đã làm gia tăng đáng kể lượng chất thải gây ô nhiễm môi trường nói chung và ơ nhiễm khơng khí nói riêng. Một nội dung quan trọng trong cơng tác quản lý mơi trường khơng khí các KCN là kiểm kê được lượng phát thải các chất gây ơ nhiễm khơng khí. Để quan trắc trực tiếp phát thải ở đầu ống khói cần xây dựng một hệ thống quan trắc đồng bộ và đảm bảo nhiều yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Do đó, tính tốn phát thải thơng qua hệ số phát thải rất được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Hồng Xn Cơ và cộng sự (2008) đã thu thập những hệ số phát thải hiện đang được sử dụng ở Việt Nam và thơng qua phương pháp mơ hình hóa để khẳng định rằng cần kiểm tra tính hợp lý, đúng đắn của các hệ số này trước khi đưa vào sử dụng [9]. Bằng phương pháp mơ hình hóa, nhóm tác giả đã chỉ ra tính bất hợp lý của các hệ số phát thải đang được sử dụng. Theo kết quả mơ hình, nếu sử dụng đầu vào là một số hệ số phát thải quá cao
như hiện nay thì các KCN đã gây ơ nhiễm nghiêm trọng trên diện rộng. Điều này không đúng với thực tế. Chỉ khi ước tính phát thải theo hệ số phát thải hợp lý thì mới cho kết quả phù hợp. Vì vậy cần phải có biện pháp kiểm định tính hợp lý, đúng đắn của các hệ số này trước khi đưa vào sử dụng.
- Hướng nghiên cứu về đánh giá chất lượng khơng khí trong nhà
Ngồi việc đánh giá chất lượng khơng khí bên ngồi được nhiều cơng trình khoa học thực hiện và cơng bố, mơi trường khơng khí trong nhà là một hướng nghiên cứu mới, đã được quan tâm nhiều hơn trong một vài năm gần đây. Năm 2013, các tác giả Ngô Quốc Khánh, Phạm Công Thuyên, Trần Huy Tồn đã cơng bố một kết quả nghiên cứu khoa học về “ Đánh giá thực trạng CLKK và nhân viên tại các cao ốc văn phòng trên địa bàn Hà Nội” [28]. Nghiên cứu đã được tiến hành tại 6 văn phòng trong 4 tòa nhà tại nội thành Hà Nội với các chỉ tiêu được lựa chọn để đánh giá là TSP bụi hơ hấp, các hơi khí độc, các chỉ tiêu vi sinh vật và các yếu tố vật lý. Kết quả đo đạc khảo sát CLKK trong nhà cho thấy, nếu so với tiêu chuẩn của Bộ Y tế 3733: 2002 thì hầu hết các chỉ tiêu đều nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép trừ chỉ tiêu CO2 tại một số điểm đo đạt tiêu chuẩn.
- Hướng nghiên cứu về xây dựng chỉ số đánh giá mức độ ô nhiễm hoặc chất lượng khơng khí bằng chỉ tiêu đơn lẻ và tổng hợp
Chỉ số ô nhiễm hoặc CLKK là một công cụ rất quan trọng trong quản lý CLKK. Chỉ số ô nhiễm hoặc chỉ số CLKK được sử dụng để đánh giá CLKK và cảnh báo mức độ ô nhiễm theo các cấp độ khác nhau (tốt, trung bình, kém, xấu, rất xấu) ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Chỉ số ô nhiễm (API) hoặc chỉ số CLKK tổng hợp (AQI) của Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ và một số nước được lấy giá trị lớn nhất từ các chỉ số đơn lẻ APIi hoặc AQIi (API = max (APIi); AQI = max (AQIi), trong đó Ii được tính theo chỉ số dưới và trên bằng phương pháp chuẩn hóa hàm tuyến tính phân đoạn [89], nên kết quả đánh giá mức độ ô nhiễm đạt độ chính xác cao và khơng mắc phải hiệu ứng che khuất (elipsing). Tuy nhiên, các chỉ số này vì lấy max của các chỉ số đơn lẻ có đơn vị khác nhau, do đó khơng thể so sánh mức độ ô nhiễm tại các điểm (trạm)
quan trắc khác nhau. Ngồi ra, cách xây dựng API/AQI cịn lấy trung bình cộng hoặc trung bình nhân từ các chỉ số đơn lẻ Ii. Do vậy, những phương pháp này mắc phải hiệu ứng che khuất và mơ hồ (gọi chung là hiệu ứng “ảo”) [25]. Ở Việt Nam việc áp dụng API, AQI vẫn còn khá mới mẻ. Tuy vậy đã có một số nghiên cứu ứng dụng API, AQI mang tính địa phương như tại trường Đại học khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội [6, 9], Viện Khí tượng Thủy Văn và Mơi trường [34]…
Chỉ số ô nhiễm khơng khí (API) đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia. Chỉ số này đặc trưng cho CLKK, được phân thành 5 mức chính và 2 mức phụ. Chỉ số này được tính chủ yếu dựa trên số liệu đo của các trạm đo CLKK tự động liên tục từng giờ trong ngày. Năm 2010, Hoàng Xuân Cơ và Hồng Thị Thơm đã thử nghiệm tính toán chỉ số API dựa vào cách tính của Trung Quốc từ số liệu trạm Quan trắc CLKK tự động cố định Láng Hà Nội trong giai đoạn từ 2004-2008 cho PM10 và hai chất ơ nhiễm khơng khí chính là SO2 và NO2 [9]. Kết quả tính chỉ số API và các mức CLKK cho thấy khu vực này của Hà Nội đã ở mức ô nhiễm nhẹ. Xu thế ô nhiễm đang tăng lên qua các năm từ 2004 đến 2008. Dựa trên kết quả này, các tác giả đã khuyến nghị cần tiếp tục tính tốn cho những giai đoạn tiếp theo để nắm rõ diễn biến ô nhiễm không khí và có giải pháp giảm thiểu thích hợp. Hiện nay ở Việt Nam đã có nhiều trạm đo CLKK tự động liên tục từng giờ nên có thể dễ dàng tính tốn API để xác định mức CLKK và diễn biến của nó theo thời gian.
Năm 2011, Tổng cục Môi trường đã ban hành chỉ số đánh giá CLKK AQI cho Việt Nam. Tuy nhiên chỉ số này còn nhiều hạn chế như chỉ áp dụng được đối với số