Dữ liệu tại vị trí Nguyễn Văn Cừ từ ngày 05/01/2012 đến 15/02/2012 tại vị trí Nguyễn Văn Cừ được dùng để phân tích ảnh hưởng của các chất tiền thân lên ozonẹ Trong đó dữ liệu trong thời gian từ 23 - 26/01/2012 được xem như là trạng thái cân bằng. Thời gian này rơi vào dịp Tết Nguyên
Đán 2012, các hoạt động phát thải thấp nhất trong năm và không khí tại thành phố xem như gần với tự nhiên nhất.
3.2.2.Ị Cân bằng NO-NO2-O3 tại thành phố Hồ Chí Minh
Trong trạng thái cân bằng tự nhiên (còn gọi là trạng thái cân bằng quang hóa) nồng độ NO, NO2, O3 cân bằng theo phương trình của Leighton năm 1961[52].
[O3] = j3[NO2]/k2[NO]
k2 (ppm-1 phút-1) = 3.22 X 103e x p ị — [79]
Trong đó j3 là tốc độ phân ly quang hóa của NO2, đây là chức năng của cường độ bức xạ mặt trời và k2 là hệ số tốc độ phản ứng của NO và O3 ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Hệ số tốc độ phản ứng k3 tính được dao động từ (24.63 - 29.57) ppm-1min-1 với mức độ dao động trong từng thời điểm không quá 0.28 ppm1min1(Hình 3. 9). Hiệu suất quang phân NO2 cao nhất là (0.68 ± 0.12) min-1. Điều này phù hợp do vị trí vĩ độ thấp của thành phố Hồ Chí Minh khi so với các nghiên cứu của Seinfed và Pandis (2006) tại vĩ độ 400N là 0.488 min-1[79] hay Lynette và Michale (2011) tại Anh (51.10N) là 0.147 min-1[19].
ữ H" 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 0.8 0 —♦—J(min-1) 0.6 b 0.4 0.2 ( ) 7h 9h 11h 13h 15h 17h Thời gian
Hình 3. 9: Sự biến đổi giá trị trung bình của hệ số k2,nhiệt độ (hình a) và j3 (hình b)
Hình 3. 10: Cân bằng NO-NO—O3 (hình a) và tỉ lệ NO/NO2 (hình b) trong trạng thái cân
bằng quang hóa
Dựa trên nồng độ NO, NO2, O3, cân bằng quang hóa j3/k2 của 3 hợp phần chất từ 0.005 đến 0.0229 ppm-1 (Hình 3. 9 a). Kết quả tính toán phù hợp với một số nghiên cứu khác, như nghiên cứu cân bằng quang hóa tại thành phố Buenos Aires, Agentina của Nicolás Ạ Mazzeo và cộng sự năm 2005[61] hay theo gia thuyết của Sadanaga[60, 74, 75]. Trong thời gian này tỉ lệ NO/NO2 trung bình trong ngày vào khoảng 0.41 ± 0.08 và
0.60 0.50 0.40 ó ỉ 0.30 0 ẵ 0.20 0.10 ( b ) 7h 9h 11h 13h 15h 17h Thời gian
được xem là tỉ lệ cân bằng chuyển đổi của NO thành NO2 trong điều kiện tự nhiên tại thành phố Hồ Chí Minh.
3.2.2.2. Ảnh hưởng của NOx và các chất khác qua tỉ số NO/NO2
Khi tỉ số NO/NO2 thay đổi so với điều kiện cân bằng tức là đã có sự can thiệp vào quá trình chuyển hóa giữa NO-NO2-O3 dẫn tới sự thay đổi hiệu suất hình thành ozonẹ Hình 3. 11 cho thấy tỉ lệ NO/NO2 trong điều kiện phát thải bình thường tại vị trí Nguyễn Văn Cừ. Tỉ lệ NO/NO2 trong điều kiện phát thải bình thường mức 0.25 ± 0.07. Như vậy cân bằng NO/NO2 đã thay đổi, tỉ lệ này đã nhỏ hơn so tỉ lệ cân bằng quang hóa tự nhiên là 0.41 ± 0.08. Tỉ lệ NO/NO2 thay đổi chứng tỏ đã có các quá trình phản ứng khác can thiệp vào sự chuyển đổi NO - NO2 làm cân bằng này dịch chuyển theo hướng tăng nồng độ NO2 và giảm NO trong tổng phát thải NOx.
Hình 3. 11: Tỉ số NO/NŨ2 trong điều kiện phát thải bình thường
Hình 3. 12 thể hiện nồng độ ozone ban ngày giữa điều kiện cân bằng quang hóa và phát thải
thông thường. Như trong hình 3.12, nồng độ ngày của ozone có sự khác biệt nhau rất lớn giữa điều kiện cân bằng và điều kiện phát thải bình thường. Trong điều kiện cân bằng nồng độ trung bình của ozone là 55.44 ppb và tối đa là 70.08 ppb thấp hơn so với mức trung bình (88.11 ppb) và cao nhất (133.25 ppb) trong điều kiện phát thải bình thường lần lượt là 32.67 ppb và tối đa 63.17 ppb.
Hình 3. 12: Chênh lệch giá trị O3 (hình a) và giá trị NO/NỠ2 (hình b) giữa điều kiện cân bằng quang hóa và phát thải thông thường
Từ Hình 3. 12 (b) cho thấy rằng khoảng chênh lệch giá trị NO/NO2 trung bình giữa hai điều
kiện chỉ từ 0.1 đến 0.2 tuy nhỏ về mặt giá trị nhưng thể hiện sự chuyển hóa rất mạnh NO thành NO2
Bởi tốc độ quang phân NO2 chỉ 0.6 - 0.7 min-1 thấp hơn nhiều so với tốc độ phản ứng của NO với O3
(24.63 - 29.57 ppm-1min-1). Thực tế cho thấy NO2 và O3 tăng điều này có nghĩa rằng NO đã phản ứng với ROx^ nhanh đến mức NO vừa hình thành đã bị phản ứng tạo thành NO2.
Hình 3. 13: Sự chênh lệch nồng độ NO (a) và NO2 (b) trong điều kiện cân bằng và điều kiện
phát thải bình thường
Nồng độ NO2 trong điều kiện phát thải thông thường cao hơn điều kiện cân bằng trong khi nồng độ NO không tăng đáng kể trừ thời gian khoảng 7h sáng (Hình 3. 13) cho thấy có sự chuyển
đổi mạnh NO thành NO2. Điều này chứng minh rằng có sự hiện diện nhiều các gốc tự do HOÔ, ROỘ Lúc này NO/NO2 không còn bằng k2[O3]/j3 mà sẽ là NO/NO2 = j3/(k2[O3] + ka[HOÔ] + kb[ROÔ]) với ka, kb là hệ số tốc độ phản ứng của NO với HOÔ và ROOL
NO + O3 —— NO2 + O2 k2
NO2 + hu (k<420 nm) — NO + O(3P) j3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ROÔ + NO — RÔ + NO2 ka
HOÔ + NO — HÔ + NO2 kb
Như vậy các chất tiền thân đóng góp đáng kể đến sự hình thành ozone, mức tăng trung bình là 32.67 ppb và cao nhất là 63.17 ppb. Phân tích tỉ lệ NO/NO2 đã chứng tỏ sự hiện diện đáng kể của VOCs và CO trong không khí và ảnh hưởng lớn tới sự hình thành ozonẹ Kết quả phân tích cho thấy ozone tăng khi NOx tăng và mức tăng của ozone lớn hơn nhiều NOx. Từ đây nghiên cứu nhận định sơ bộ rằng sự hình thành ozone tại vị trí Nguyễn Văn Cừ ảnh hưởng bởi VOCs theo lý thuyết tương tác giữa NOx và VOCs trong sự hình thành ozonẹ