CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Biến động nồng độ Ơzơn trung bình giờ trong ngày
Dựa vào kết quả nghiên cứu chia nồng độ Ơzơn ảnh hƣởng đến các thời điểm trong ngày theo lựa chọn 02 mốc thời gian là vào ban ngày (từ 7 giờ sáng đến 18 giờ chiều) và ban đêm (từ 19 giờ tối đến 06 giờ sáng hôm sau) [9, 18]. Tổng hợp nồng độ Ơzơn tầng mặt trung bình giờ tại các địa điểm nghiên cứu thể hiện ở Bảng 5.
ảng 5 Nồng độ Ơzơn tầng mặt trung bình giờ tại các địa điểm nghiên cứu
Địa điểm Dữ liệu thiếu
(%) Trung bình 24 giờ (μg/m3) Nồng độ tối đa (μg/m3) Trạm Nguyễn Văn Cừ 11 53,5 490,4 Trạm Quảng Ninh 13 27,3 306,5 Trạm Phú Thọ 9 19,7 143,6
Số liệu thống kê mơ tả nồng độ Ơzơn tầng mặt theo giờ năm 2014 đƣợc trình bày trong Bảng 5 và Bảng 6, theo đó nồng độ trung bình theo 24 giờ của Ơzơn tầng mặt tại các trạm quan trắc đƣợc ghi nhận có giá trị dao động từ 19,7 µg/m3 đến 53,5 µg/m3. Cao nhất là khu vực Hà Nội với nồng độ tối đa có những thời điểm lên đến gần 500 μg/m3 và thấp nhất là tại Phú Thọ với thời điểm cao nhất đạt gần 145 μg/m3. Qua kết quả trung bình ngày và đêm của các vị trí quan sát có thể thấy giá trị trung bình thấp hơn rất nhiều so với giá trị nồng độ tối đa, có thể thấy các giá trị đột biến này có tần suất xuất hiện rất thấp trong năm 2014. Vào ban ngày từ 7 giờ đến 18 giờ, nồng độ Ơzơn có giá trị trong khoảng từ 28,4 μg/m3 đến 73,3 μg/m3 và buổi đêm từ 19 giờ tới 6 giờ sáng hơm sau có giá trị từ 11,0 μg/m3 đến 33,8 μg/m3. Có sự chênh lệch rõ ràng giữa nồng độ Ơzơn ban ngày và ban đêm khi ban ngày giá trị tại cả 3 địa điểm đều cao hơn giá trị ban đêm từ 2 – 3 lần. Kết quả của Bảng 6 có
thể thấy rằng sự khác biệt về biến động của 3 trạm tập trung vào buổi sáng khi nồng độ Ơzơn đạt giá trị cao tại 3 địa điểm khác nhau rất lớn, trong khi đó nồng độ Ơzơn về ban đêm khơng có mấy sự khác biệt. Nồng độ Ơzơn vào 12 giờ tại địa điểm Hà Nội cao gấp đôi so với Quảng Ninh và gấp khoảng 4 lần so với Phú Thọ. Có thể thấy nồng độ Ơzơn tầng mặt trong khơng khí đang ở mức cao tại địa điểm Hà Nội.
ảng 6 Trung bình nồng độ Ơzơn tại các thời điểm trong ngày
Thời gian Địa điểm 0 giờ (μg/m3) 6 giờ (μg/m3) 12 giờ (μg/m3) 18 giờ (μg/m3) Trạm Nguyễn Văn Cừ 38,1 33,2 115,4 46,3 Trạm Quảng Ninh 12,0 14,5 55,1 22,8 Trạm Phú Thọ 16,1 8,7 37,1 19,1
Nhìn chung, nồng độ Ơzơn có sự giao động theo quy luật thăng giáng mà các nghiên cứu trƣớc đã nêu [6, 9], các kết quả cho thấy chu trình Ơzơn trong một ngày khơng có mấy biến động đặc biệt tại các điểm nghiên cứu.
ảng 7 Giá trị vƣợt ngƣỡng QCVN 05/2013/BTNMT
Địa điểm Giá trị
Hà Nội Quảng Ninh Phú Thọ
Số lần vƣợt ngƣỡng (trung bình 1 giờ) 231 87 0
Số ngày vƣợt ngƣỡng ( có giá trị vƣợt
ngƣỡng trong ngày) 38 24 0
Bảng 7 cho thấy các giá trị vƣợt ngƣỡng QCVN 05/2013/BTNMT, tại trạm quan trắc Hà Nội và Quảng Ninh có số lần vƣợt ngƣỡng lần lƣợt là 231 lần và 87 lần, so với tổng số các phép đo trong 1 năm thì các giá trị vƣợt ngƣỡng lần lƣợt là 2,36% và 0,99%. Có thể thấy đƣợc số lần vƣợt ngƣỡng còn thấp so với quy chuẩn,
các giá trị vƣợt chuẩn cũng bao gồm giá trị tăng cao bất thƣờng (tăng nhanh gấp 3, 4 lần sau 1 giờ).
Các ngày vƣợt ngƣỡng ở trạm Hà Nội tập trung vào 3 tháng 1, 10 và 12. Các giá trị trung bình 1 giờ và các ngày trong tháng có giá trị vƣợt ngƣỡng xuất hiện đều và khơng có quy luật, có thể thấy những ngày vƣợt ngƣỡng là chính xác, khơng bị ảnh hƣởng bởi các giá trị đột biến. Tuy nhiên với trạm Quảng Ninh giá trị vƣợt ngƣỡng bất thƣờng hơn so với trạm Hà Nội, bình quân số ngày vƣợt giá trị của trạm Quang Ninh khơng ít hơn nhiều so với trạm Hà Nội, nhƣng các giá trị lại có tần xuất xuất hiện ít và ngẫu nhiên, xác xuất các giá trị bất thƣờng cao.
H nh 9 Biến động nồng độ Ơzơn trung bình giờ tại 3 địa điểm
Hình 9 cho thấy nồng độ Ơzơn tại cả 3 địa điểm đều có diễn biến tƣơng đối giống nhau. Cụ thể tại cả 3 địa điểm có thể chia biến động Ơzơn trong ngày thành 4 giai đoạn chính. Giai đoạn 1 bắt đầu từ khoảng 2 giờ đến 6 giờ sáng khi đó nồng độ Ơzơn giảm nhanh và đạt giá trị cực tiểu vào khoảng 5 giờ - 6 giờ sáng. Giai đoạn 2 nồng độ Ơzơn bắt đầu tăng lên nhanh từ 7 giờ sáng tới 12 giờ trƣa và đạt giá trị cực
đại trong khoảng 12 giờ đến 14 giờ chiều. Tiếp đến giai đoạn 3 từ sau 15 giờ chiều nồng độ Ơzơn bắt đầu giảm xuống nhanh cho đến 18 giờ chiều. Và giai đoạn 4 cuối từ 19 giờ tối đến sáng hôm sau thì giảm chậm. Quy luật thăng giáng của Ơzơn tại cả 3 khu vực đều phù hợp với kết quả của các nghiên cứu trƣớc đây [6, 9, 25] nồng độ Ơzơn trong ngày đặc trƣng bởi:
- Đạt giá trị tối đa vào đầu giờ chiều và tối thiểu vào sáng sớm
- Sự gia tăng nồng độ Ơzơn vào ban ngày là do sự tăng cƣờng của các phản ứng quang hóa. Vào ban đêm các phản ứng quang hóa giảm kéo theo nồng độ Ơzơn cũng giảm dần. Quy luật này phù hợp với các nghiên cứu trƣớc đây trên tồn thế giới.
- Vì phản ứng quang hóa có sự tham gia tích cực của năng lƣợng mặt trời nên có thể thấy nồng độ Ơzơn có sự tƣơng quan mạnh mẽ với bức xạ nhiệt khi mà nồng độ Ơzơn đạt cực đại vào 14 giờ là thời điểm bức xạ nhiệt đạt giá trị cao nhất và cực tiểu lúc 5 giờ khi giá trị bức xạ nhiệt thấp nhất. Sử dụng các giá trị trung bình 24 giờ tại cả 3 vị trí quan trắc nghiên cứu xây dựng đƣợc các phƣơng trình hồi quy tuyến tính giữa nồng độ Ơzơn và giá trị bức xạ mặt trời nhƣ sau:
H nh 11 Tƣơng quan giữa Ơzơn và Bức xạ tổng tại Quảng Ninh
H nh 12 Tƣơng quan giữa Ơzơn và Bức xạ tổng tại Phú Thọ
Với hệ số xác định R2 có giá trị dƣơng, từ đó nhận thấy nồng độ Ơzơn có sự tƣơng quan thuận với cƣờng độ bức xạ tổng. Nồng độ Ơzơn trong tự nhiên đƣợc tạo nên bởi:
O + O2 + M → O3 + M (2)
Năng lƣợng từ bức xạ nhiệt ln đóng vai trị chính trong việc hình thành nên khí Ơzơn trong biến trình ngày.