Dạng nguồn Phần đóng góp
Theo khối lượng, µg/m3 Theo phần trăm, %
Nguồn từ động cơ xăng 1,82 30,65
Nguồn từ động cơ diesel 0,93 15,63
Nguồn thứ cấp 1,86 31,18
Nguồn đốt sinh hoạt và dịch vụ 0,73 12,23
Nguồn công nghiệp 0,36 6,05
Nguồn xây dựng và bụi đường 0,17 2,92
Các dạng nguồn khác 0,08 1,33
Tổng cộng 5,44 100
Nhân tố 1: Nguồn thứ cấp
Hình 3.18. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn thứ cấp
Các thơng số có trọng số lớn bao gồm OC, EC, SO42-, NO3-, NH4+. Trong đó tỷ lệ OC/EC rất cao (6,76).
Dạng nguồn này khá phụ thuộc vào lượng bức xạ. Sự đóng góp của nguồn này thường thấp khi bức xạ mặt trời thấp ngược lại. Điều này có thể giải thích như sau: bức xạ ít chứng tỏ ít nắng, ít phản ứng quang hóa xảy ra nên nguồn thứ cấp ít hơn. Tuy nhiên, dạng nguồn này khơng phụ thuộc hướng gió và tốc độ gió (Phụ lục B1), nhất quán với nghiên cứu của Hai và cộng sự (2013) [56].
Dạng nguồn này chiếm 31,18% trong tổng số nguồn, khá hợp lý với kết quả ước tính SOC dựa vào OC và EC phía trên (38,03% - Bảng 3.8) và sự phân bố nồng độ số lượng dải kích thước quang hóa (29,8 %) từ thiết bị Nanoscan. Kết quả này cũng khá nhất quán so với nghiên cứu của Gugamsetty tại Đài Loan (37,25 %) đối với bụi PM0,1 [21] và nghiên cứu của Hai và cộng sự (40%) đối với bụi PM2,5 tại Hà Nội [56].
Nhân tố 2: Nguồn từ động cơ xăng
Các thơng số có trọng số lớn bao gồm EC, OC, NH4+, NO3-, SO42- với sự đóng góp cao nhất của EC trong tất cả các nguồn. Bên cạnh đó, tỷ số OC/EC = 3,22 phù hợp với nhận diện là của OC/EC với nguồn xe cơ giới (1 – 4,2) [134]. Ngoài ra, mối tương quan khá chặt đã được tìm thấy giữa nhân tố 2 và char – EC và EC (R2 = 0,78, p < 0,05 và R2 = 0,80, p < 0,05 tương ứng). Thông thường, char – EC là chất chỉ thị cho quá trình đốt sinh khối hoặc đốt than đá. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, nồng độ char – EC cao cũng đã được tìm thấy dọc trên các con đường buôn bán sầm uất hay trong đường hầm có lưu lượng xe lớn [53, 139]. Kim và cộng sự (2011) cũng đã thảo luận về khả năng phát thải char – EC từ phương tiện giao thông khi ông nghiên cứu mối liên hệ giữa char – EC và NOx bởi nguồn chính sinh ra NOx là từ xe cơ giới. Mối tương quan giữa char – EC trong bụi nano và NOx đã được tìm thấy chứng tỏ khả năng phát thải char – EC từ phương tiện giao thơng là hồn tồn có thể [133]. Trong nghiên cứu này, hệ số tương quan trung bình cũng đã được tìm thấy giữa nhân tố 2 với các chỉ thị nguồn giao thông như NO2 (R2 = 0,23), soot – EC (R2 = 0,27), và EC2 (R2 = 0,24) [78, 133]. Cháy khơng hồn tồn hoặc nhiệt độ cháy thấp bất thường có thể là nguyên nhân sinh ra char – EC. Sự có mặt của một số kim loại trong bộ chỉ thị nguồn này cũng có vai trị xúc tác khiến nhiệt độ oxi hóa thấp hơn khiến cho char - EC (là thơng số được tạo ra ở nhiệt độ thấp hơn) được tạo ra nhiều hơn [133].
Hình 3.19. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn động cơ chạy xăng
CPF của nồng độ cao của nguồn giao thông chủ yếu đến từ hướng tây, tây nam là hướng trùng với vị trí của đường Giải Phóng. Đây là một trong những con đường chính nối ngoại thành phía Nam vào trung tâm Hà Nội.
Dạng nguồn này chiếm 30,65% cao hơn một chút so với kết quả nghiên cứu của Cohen và cộng sự khi nhóm nghiên cứu tìm ra sự đóng góp của nguồn xăng vào bụi PM2,5 tại Hà Nội là 27% [56]. Điều này cũng có thể lý giải được bởi dải kích thước của bụi do động cơ xăng phát ra chủ yếu nằm trong khoảng 40 – 80 nm [125]. Do đó, sự đóng góp cao hơn của dạng nguồn này vào hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 100 nm (bụi nano) là điều có thể lý giải. Kết quả này cũng hợp lý khi so sánh với nghiên cứu của Gugamsetty và cộng sự (2012) khi nhóm nghiên cứu tìm ra sự đóng góp của nguồn giao thơng vào bụi PM0,1 tại Đài Loan là 33,59% [21].
Nhân tố 3: Nguồn từ động cơ diesel
Các thơng số có trọng số lớn bao gồm OC, EC, SO42-, NO3-. Mặc dù các chất chỉ thị của động cơ diesel khá tương tự với động cơ xăng, vẫn có một số điểm khác nhau để có thể phân biệt giữa hai loại nguồn này. Có thể thấy SO42-, chất có nguồn gốc từ thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu, trong bộ hồ sơ nguồn thải của động cơ diesel cao hơn động cơ xăng. Điều này có thể giải thích được bởi thành phần lưu huỳnh trong dầu diesel cao hơn trong xăng.
Ngoài ra, Tỷ số EC/TC của nhân tố này khoảng 0,22. Tỷ số này phù hợp với nguồn từ động cơ diesel công nghệ cũ như tại Sacramento (0,32) và Oakland (0,29) [54]. Ngồi ra, Sự đóng góp của dạng nguồn này có xu thế tăng giảm cùng với nồng độ soot – EC (R2 = 0,12), là chất chỉ thị nguồn của động cơ diesel [135].
Hình 3.20. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn động cơ diesel
CPF cho thấy sự đóng góp cao từ hướng có hai ngã tư lớn trên trục đường Giải Phóng (Ngã tư Đại Cồ Việt, Xã Đàn – Giải Phóng, ngã tư Trường Chinh– Giải Phóng). Đường Giải Phóng là con đường chính nối phía nam Hà Nội vào thành phố với hai bến xe lớn, bến xe Giáp Bát (cách khoảng 3 km) và bến xe Nước Ngầm (5 km). Ngồi ra, cịn một hướng đóng góp chính đến từ hướng Đơng Đơng Nam, trùng với hướng vịng xuyến Nguyễn Khối – Cầu Vĩnh Tuy, là vịng xuyến đón lượng lớn xe khách từ phía Đơng vào nội thành Hà Nội.
Dạng nguồn này chiếm 15,63%, cao hơn so với kết quả nghiên cứu của Hai và Cohen khi các nhóm nghiên cứu tìm ra sự đóng góp của nguồn diesel vào bụi PM2,5 tại Hà Nội lần lượt là 10% (2013) và 9,4% (2010) [55, 56]. Điều này cũng có thể lý giải được bởi dải kích thước của bụi do động cơ diesel phát ra chủ yếu nằm trong khoảng 60 – 120 nm [125]. Do đó, sự đóng góp cao hơn của dạng nguồn này vào hạt bụi có kích thước nhỏ hơn là điều có thể lý giải.
Nhân tố 4: Nguồn đốt sinh hoạt và dịch vụ
Các thơng số có trọng số lớn trong nhân tố 4 bao gồm OC, EC, SO42- trong đó sự đóng góp của EC và SO42- là đáng kể nhất. Nồng độ SO42- cao ở đây có thể do thành phần lưu huỳnh có trong nhiên liệu đặc biệt là than đá hoặc than tổ ong. Theo Hien
(2004) và Cohen (2010) [55], than được sử dụng rộng rãi để nấu ăn trong thành phố và sản xuất gạch, đồ gốm tại ngoại thành thời gian trước đây. Mặc dù gas và điện đã dần thay thế than trong những năm gần đây, Hai và Oanh (2013) cũng vẫn ghi nhận việc sử dụng than tổ ong, là loại than được tạo thành từ than cám loại trộn với mùn cưa và nắm lại với hàm lượng lưu huỳnh và kim loại nặng cao, trong quán ăn, nhà hàng tại Hà Nội. Chính vì vậy, trong bộ chỉ thị cịn có sự có mặt của K+ từ mùn cưa [56].
Hình 3.21. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn đốt sinh hoạt và dịch vụ
CPF cho thấy nồng độ cao chủ yếu đến từ hướng đơng, đơng bắc và đơng nam vị trí lấy mẫu. Đây là khu dân cư hoạt động sinh hoạt và dịch vụ phục vụ ba trường đại học lớn: Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Xây dựng và Đại học Kinh tế quốc dân. Xa hơn nữa có thể kể có sự đóng góp của các nguồn đốt than từ hoạt động làm gạch tại Thuận Thành, Bắc Ninh (phía đông bắc).
Dạng nguồn này chiếm 12,23 % khá nhất quán với kết quả nghiên cứu của Hai và cộng sự (2013) đối với PM2,5 tại Hà Nội [56] khi nhóm nghiên cứu tìm ra sự đóng góp của dạng nguồn này chiếm 16%. Đồng thời trước đó, Cohen và cộng sự cũng báo cáo sự đóng góp của nguồn đốt than vào bụi PM2,5 tại Hà Nội từ năm 2001 đến năm 2008 là 17% [55].
Nhân tố 5: Nguồn công nghiệp
Đặc trưng bởi sự đóng góp có tỷ trọng cao nhất của một vài nguyên tố như Al, V, Mn, Cr, Ni, Mo và sự đóng góp tương đối của Zn. Cohen và cộng sự đã tìm ra nguồn cơng nghiệp luyện kim màu, xi măng trong phạm vi thành phố Hà Nội đối với bụi PM2,5 với sự đóng góp chính của các nguyên tố Zn, Ca, Fe (18,7%) [55]. Hai và Oanh cũng
nhận định sự đóng góp của nguồn cơng nghiệp/lị đốt vào bụi PM2,5 với chỉ thị nguồn là Zn, Fe, Mn, Cr, Pb, Mg2+từ lò đốt rác thải nguy hại ở phía Tây Bắc và từ làng tái chế rác thải phía Tây Nam [56].
Hình 3.22. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn công nghiệp
Hướng CPF trong nghiên cứu này cũng nhất quán với khả năng đóng góp từ lị đốt rác thải Cầu Diễn đến từ hướng Tây Bắc vị trí lấy mẫu. Nguồn đóng góp từ hướng Đơng Bắc có thể đến từ khu cơng nghiệp Bắc Ninh, Bắc Giang. Sự đóng góp từ phía nam có thể đến từ nhà máy phân lân Văn Điển, pin Văn Điển.
Dạng nguồn này chiếm 6,05%, tương đối nhỏ khi so sánh với nghiên cứu của Gugamsetty tại Đài Loan (15,88 %) đối với bụi PM0,1 [21] và nhỏ hơn kết quả báo cáo nghiên cứu của Cohen và cộng sự khi nhóm nghiên cứu phát hiện ra sự đóng góp của nguồn bụi cơng nghiệp chiếm 19% vào nồng độ bụi PM2,5 tại Hà Nội trong giai đoạn từ năm 2001 – 2008, trong đó có sự đóng góp đáng kể của nguồn cơng nghiệp xi măng và sắt thép. Tuy nhiên, kết quả này lại khá tương đồng với nghiên cứu của Hai và cộng sự (2013) với sự đóng góp của nguồn cơng nghiệp vào nồng độ bụi PM2,5 tại Hà Nội trong thời gian cuối năm 2006 đầu năm 2007 là 6%. Điều này cho thấy có khả năng sự đóng góp của các nguồn cơng nghiệp vào nồng độ bụi trong nội thành Hà Nội có xu hướng giảm đi so với thời gian trước đó nhờ các chính sách giảm thiểu ơ nhiễm. Ví dụ như theo quyết định 64/2003 QĐ/TTG của thủ tướng chính phủ ngày 22/04/2003 về việc phê duyệt “Kế hoạch xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng”, Thành phố Hà Nội phải xử lý triệt để các nhà máy gây ô nhiễm như Công ty phân lân Văn Điển,
Pin Văn Điển, Dệt Hà Nội I, Dệt 8/3, Xí nghiệp chế biến rác Cầu Diễn, Nhà máy Sữa Vinamilk, Công ty Bia Hà Nội trong giai đoạn từ năm 2003 – 2006.
Nhân tố 6: Nguồn xây dựng và bụi đường
Nhân tố 6 với các thơng số có trọng số cao bao gồm Ca2+,Al, Zn, trong có Ca và Al là chỉ thị cho nguồn bụi đất. Ngồi ra, Ca cịn đại diện cho nguồn xây dựng, Zn là nguyên tố chỉ thị cho quá trình bào mịn lốp xe [151]. Những nguồn này có thể góp phần vào bụi nano khi được gió thổi cuốn lên.
Hình 3.23. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn bụi đất, bụi đường
CPF cho thấy dạng nguồn này có một vài đỉnh về phía tây bắc phù hợp với thực tế có cơng trường đang thi công nhà D9 đang hoạt động trong thời gian lấy mẫu (Phụ lục A1). Sự đóng góp của dạng nguồn này chiếm 2,92%, cao hơn so với nguồn bụi đất của Hai và cộng sự (1%) nhưng lại nhỏ hơn so với nghiên cứu của Cohen và cộng sự (3,4%) đối với nguồn bụi đất của bụi PM2,5 tại Hà Nội [55, 56].
Ma trận điểm nhân tố và phần đóng góp của nguồn thải
Ma trận trọng số nhân tố được tính bằng cách nhân các giá trị của từng cột (nhân tố) của ma trận G với hệ số hồi quy tương ứng với cột (nhân tố) đó. Sau khi tính tốn, ma trận điểm nhân tố và giá trị nồng độ bụi nano quan trắc và tính toán được thể hiện trong Bảng 3.21.