3.1. Các đặc trưng số của khí CO và bụi PM10
Sử dụng cơng thức (13), (14), (16) và (17) để tính tốn các đặc trưng số của các thơng số nghiên cứu, kết quả thu được thể hiện trên các hình từ 3.1 - 3.34. Các giá trị cụ thể thu được trình bày tại Phụ lục số 01 của Luận án.
3.1.1. Đặc trưng số của khí CO tại các khu vực nghiên cứu
3.1.1.1. Đặc trưng số của khí CO tại trạm Láng
Giá trị trung bình ngày đêm theo mùa của CO, phương sai, độ lệch chuẩn và hệ số biến động được thể hiện trong các hình từ 3.1-3.4, bảng giá trị cụ thể được trình bày trong Phụ lục số 01 của Luận án.
Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn biến trình ngày đêm của khí CO theo mùa tại trạm Láng
Đường biến trình ngày đêm của CO theo mùa cho thấy hình dạng khá đồng nhất của các mùa, giá trị của mùa đông cao nhất và thấp nhất vào mùa hạ; cực đại của các mùa rơi vào khoảng từ 8h và 18-19h; cực tiểu rơi vào khoảng từ 3-4h và 14h; giá trị cao nhất của mùa đông là 1,29 ppm và thấp nhất là 0,52 ppm; giá trị cao nhất của mùa hạ là 0,72 ppm và thấp nhất là 0,28 ppm.
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn phương sai của khí CO theo mùa tại trạm Láng
Giá trị phương sai theo mùa của CO tại trạm Láng cũng cho thấy cực đại vào mùa đông và cực tiểu vào mùa hạ, tuy nhiên hầu hết thời gian trong ngày đường mùa xuân lại cho giá trị cao vượt trội; giá trị cao nhất mùa đông là 0,82 (ppm)2 và thấp nhất là 0,06 (ppm)2; giá trị cao nhất mùa hạ là 0,14 (ppm)2 và thấp nhất là 0,02 (ppm)2. Các cực đại của các mùa cũng đều rơi vào 8h và 18-22h, các cực tiểu rơi vào 3-5h và 14h.
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn độ lệch chuẩn của khí CO theo mùa tại trạm Láng
Tương tự như phương sai, độ lệch chuẩn theo mùa của CO cũng cho thấy giá trị lớn nhất vào mùa đông và nhỏ nhất vào mùa hạ; giá trị cao nhất trong các mùa
rơi vào mùa đông là 0,91 ppm và thấp nhất trong các mùa rơi vào mùa hạ là 0,04 ppm; các giá trị nồng độ đạt cực đại rơi vào 8h và 18-22h, các giá trị nồng độ cực tiểu rơi vào lúc 1-6h và 14h.
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hệ số biến động theo mùa của khí CO tại trạm Láng
Hệ số biến động có hình dáng khác biệt giữa các mùa và cho thấy biên độ dao động mạnh vào mùa hạ, các cực đại của các mùa rơi vào nhiều thời điểm khác nhau: mùa xuân cực đại rơi vào lúc 21h là 79,00%, cực tiểu rơi vào lúc 1h có giá trị 13,92%; mùa hạ cực đại rơi vào lúc 24h là 70,39%, cực tiểu rơi vào lúc 1h có giá trị 11,16%; mùa thu cực đại rơi vào lúc 21h là 74,55%, cực tiểu rơi vào lúc 14h có giá trị 46,02%; mùa đơng cực đại rơi vào lúc 23h là 83,56%, cực tiểu rơi vào lúc 17h có giá trị 41,88%.
Trạm quan trắc mơi trường tự động cố định Láng nằm trên địa bàn phường Láng Thượng, Quận Đống Đa, thành phố Hà Nội gần với nút giao thơng lớn là Kim Mã - Nguyễn Chí Thanh - Liễu Giai - Huỳnh Thúc Kháng, phía Bắc trạm giáp với quận Ba Đình, phía Đơng giáp với quận Hai Bà Trưng và quận Hồn Kiếm, phía Nam tiếp giáp quận Thanh Xuân và phía Tây giáp quận Cầu Giấy. Vị trí trạm cho thấy trạm đều có thể bị ảnh hưởng bởi các chất ơ nhiễm từ các phía mà trực tiếp là nguồn giao thông với mật độ lớn diễn ra hàng ngày và khói, khí thải từ các xí
nghiệp lân cận, các khu cơng nghiệp nằm ở các phía theo gió đưa lại. Trạm nằm trên phố Pháo Đài Láng là phố có mật độ tập trung dân rất cao với các hoạt động dịch vụ đa dạng, đường phố xấu và bụi, nhiều nhà hàng ăn uống và gia đình có sử dụng bếp than tổ ong trong giai đoạn lấy số liệu nghiên cứu. Trong mùa Đơng, dưới tác dụng của khí áp cao và xốy nghịch khơng khí bị tù hãm, thường xảy ra nghịch nhiệt chất ơ nhiễm khó phát tán lên cao và ra xa. Về mùa Hạ, mặt đất bị đốt nóng, khơng khí cùng chất ơ nhiễm có khả năng phát tán lên cao và được rửa trôi theo mưa. Khi các chất ơ nhiễm phát ra cứ tích tụ lại trong phạm vi 150m đến 200m gần sát mặt đất thì hàm lượng của chúng tăng lên. Hiện tượng này thường xảy ra lúc tan tầm giao thơng và các lị đun nấu bắt đầu hoạt động, khiến ô nhiễm tăng cao. Thêm vào đó là bụi do xe ơ-tơ, xe máy đưa lên từ mặt đường đầy đất cát và khí thải tập trung do tắc nghẽn giao thơng ở các tuyến đường có mật độ lưu thơng cao. Vào mùa Đơng, những đợt có gió mùa Đơng Bắc, hiện tượng nghịch nhiệt do bức xạ về đêm có thể khiến các chất ơ nhiễm ở thời điểm này cao hơn ban ngày đến 2 - 3 lần. Hiện tượng này có thể kéo dài đến sáng sớm. Đó là do nhiệt độ lớp khơng khí cách mặt đất vài trăm mét tăng theo độ cao, khác với thông thường là nhiệt độ càng lên cao càng giảm.
Hiện tượng tích luỹ theo thời gian khi các phương tiện giao thông và các nguồn thải bắt đầu hoạt động, khí thải mang chất ơ nhiễm sẽ thốt ra tích luỹ dần và đạt cực đại vào một thời điểm nhất định. Theo nhiều nghiên cứu về đặc trưng của khí CO trên thế giới và trong nước cũng cho thấy rõ ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng lên sự biến động của chuỗi số liệu như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lượng mưa, sự tích lũy của các nguồn thải, các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phát tán và tích tụ chất ơ nhiễm dẫn đến các trường hợp cực đại và cực tiểu trong ngày.
Đối với trạm Láng nhiệt độ cao nhất vào mùa hạ, giảm dần về mùa thu sau đó đến mùa xn và thấp nhất vào mùa đơng; đối với độ ẩm thì lớn nhất vào mùa xuân, giảm dần về mùa hạ sau đó đến mùa thu và thấp nhất vào mùa đông. Nhiệt độ trong ngày thường đạt cực đại vào khoảng từ 13-17h và độ ẩm đạt cực tiểu vào thời điểm này, khi nhiệt độ cao, độ ẩm thấp là điều kiện thuận lợi cho chất ô nhiễm
khuếch tán lên cao và ra xa, dẫn đến giảm nồng độ, điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả tính tốn các đường biến trình ngày đêm của khí CO và bụi PM10 có các giá trị cực tiểu thường rơi vào khoảng thời gian này.
3.1.1.2. Đặc trưng số của khí CO tại trạm Đà Nẵng
Số liệu quan trắc thu thập từ trạm quan trắc môi trường tự động cố định Đà Nẵng - thành phố Đà Nẵng cho thấy trạm hoạt động không ổn định, số liệu bị mất trong một thời gian khá dài, từ số liệu thực tế nghiên cứu sinh đã lựa chọn được chuỗi số liệu của mùa mưa của các năm 2004 và 2007, mùa khô theo số liệu của các năm 2005 và 2008 để nghiên cứu. Kết quả tính tốn các đặc trưng số được biểu diễn trên các hình từ 3.5 - 3.8, giá trị tính tốn cụ thể được trình bày tại Phụ lục số 01 của Luận án.
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn biến trình ngày đêm của khí CO tại trạm Đà Nẵng
Đường biến trình ngày đêm của giá trị nồng độ khí CO tại trạm Đà Nẵng cho thấy hình dáng khá tương đồng giữa các mùa, có 02 cực đại và cực tiểu trong ngày, cụ thể: Mùa khô cho thấy giá trị nồng độ cao nhất rơi vào lúc 8h và 19h và đạt cực đại là 0,64 ppm vào lúc 19h, thấp nhất rơi vào lúc 2-3h và 13h và đạt cực tiểu là 0,30 ppm vào lúc 13h. Mùa mưa cho thấy giá trị nồng độ cao nhất vào lúc 8h và 20-21h và giá trị đạt cực đại là 0,55 ppm vào lúc 8h, giá trị thấp nhất vào 1-3h và 13-15h và đạt cực tiểu là 0,30ppm vào lúc 13-15h.
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn phương sai của khí CO theo mùa tại trạm Đà Nẵng
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn độ lệch chuẩn của khí CO theo mùa tại trạm Đà Nẵng
Từ Hình 3.6. cho thấy phương sai của khí CO tại trạm Đà Nẵng có giá trị cao vượt trội, có 02 cực đại rõ nét vào lúc 8h và 19h, 02 cực tiểu rơi vào lúc 4h và 13- 14h; giá trị cực đại của mùa khô là 0,35 (ppm)2 vào lúc 19h và cực tiểu là 0,04 (ppm)2 vào lúc 4h; giá trị cực đại của mùa mưa là 0,17 (ppm)2 vào lúc 8h và cực tiểu là 0,04 (ppm)2 vào lúc 4h và 13-16h.
Độ lệch chuẩn của khí CO tương tự như hình dáng của phương sai (Hình 3.7), giá trị cao nhất mùa khơ là 0,59 ppm rơi vào lúc 19h và cực tiểu rơi vào lúc 4h là 0,21 ppm; mùa mưa có giá trị cực đại rơi vào lúc 8h là 0,41 ppm và cực tiểu vào lúc 13-16h là 0,2 ppm.
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn hệ số biến động của khí CO theo mùa tại trạm Đà Nẵng
Đối với hệ số biến động tại trạm Đà Nẵng cũng cho thấy giá trị tương đối cao dao động từ 62-93%, mùa khô cho thấy sự biến động mạnh hơn, giá trị cao nhất là 92,84% vào lúc 19h, giá trị thấp nhất là 66,06% vào lúc 6h. Mùa mưa có giá trị cao nhất là 75,26% vào lúc 8h, giá trị thấp nhất là 62,01% vào lúc 17h.
Trạm Đà Nẵng nằm trong lịng của phường Hịa Thuận Tây, phía Đơng giáp phường Hịa Thuận Đơng, phía Tây là khu vườn quan trắc, phía Nam có đường giao thông dẫn vào khu dân cư, tuy nhiên mật độ thưa thớt do chỉ là đường nội bộ của khu dân cư. Xung quanh trạm là khu quân đội nhân dân và khu tập thể của cán bộ công nhân viên chức, từ thời điểm lấy số liệu nghiên cứu trở lại đây đã có sự ổn định tương đối về mức sống, người dân hầu như khơng cịn sử dụng nhiên liệu là than tổ ong cho mục đích đun nấu và khu vực này cũng ít chịu ảnh hưởng từ các hoạt động công nghiệp từ các khu vực lân cận. Kết quả nghiên cứu cho thấy rõ tính ổn định của chuỗi số liệu qua các năm. Quanh khu vực trạm theo cảm quan khơng khí khá sạch các giá trị thơng số đo được của trạm cũng cho thấy gần với giá trị của các trạm nền.
3.1.1.3. Đặc trưng số của khí CO tại trạm Nhà Bè
Tương tự như đối với số liệu tại trạm Láng và Đà Nẵng, tại trạm Nhà Bè số liệu được đánh giá, xử lý và lựa chọn để tính tốn cho các năm 2005, 2006 và 2008.
Đặc trưng số theo mùa của CO được thể hiện trong các hình từ 3.9 - 3.12,
bảng giá trị cụ thể được trình bày trong Phụ lục số 01 của Luận án.
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn biến trình ngày đêm của khí CO theo mùa tại trạm Nhà Bè
Đường biến trình ngày đêm theo mùa cho thấy hình dáng khác biệt giữa hai mùa, có sự biến động khơng q lớn của giá trị nồng độ CO trong ngày, hầu hết các thời điểm trong ngày của đường mùa khô cho thấy giá trị cao hơn và thể hiện 01 cực đại rõ nét vào lúc 24h có giá trị 0,60 ppm, cực tiểu vào lúc 15h có giá trị 0,35 ppm; đường mùa mưa đạt cực đại vào lúc 7h là 0,52 ppm và thấp nhất vào lúc 14h là 0,31 ppm.
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn độ lệch chuẩn của khí CO theo mùa tại trạm Nhà Bè
Từ Hình 3.10 ta thấy giá trị phương sai của mùa khô cao hơn mùa mưa vào hầu hết các thời điểm trong ngày, có 01 cực đại rõ nét vào lúc 7h là 0,22 (ppm)2 và cực tiểu rơi vào lúc 15-16h là 0,08 (ppm)2; giá trị cực đại vào mùa mưa là 0,24 (ppm)2 vào lúc 20h và cực tiểu là 0,06 (ppm)2 vào lúc 17h. Tương tự như hình dáng của phương sai, giá trị độ lệch chuẩn cao nhất mùa khô là 0,47 ppm rơi vào lúc 7h và cực tiểu rơi vào lúc 15-16h là 0,28 ppm; mùa mưa có giá trị cực đại rơi vào lúc 20h là 0,49 ppm và cực tiểu vào lúc 17h là 0,25 ppm.
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn hệ số biến động ICO theo mùa tại trạm Nhà Bè
Giá trị hệ số biến động của CO tại trạm Nhà Bè cho thấy khơng có sự cách biệt lớn giữa hai mùa. Tuy nhiên, thời điểm lúc 7h của hai mùa cho thấy có khoảng
là 95,27 % vào lúc 8h, giá trị thấp nhất là 72,45 % vào lúc 20h; mùa mưa có giá trị cực đại là 94,93 % vào lúc 24h, giá trị thấp nhất là 61,46 % vào lúc 21h.
Lý giải điều này là do trạm Nhà Bè bị kẹp giữa hai đường giao thông lớn là đường Nguyễn Hữu Thọ và Nguyễn Văn Tạo. Cách khoảng 1,5km về phía Đơng Nam của Trạm là Khu cơng nghiệp Phước Hiệp, gần khu vực trạm có 02 nhà máy xi măng đang hoạt động. Cùng với đó là Nhà máy nhiệt điện cung cấp điện cho KCX Tân Thuận và khu Phú Mỹ Hưng, điều này cho thấy rõ nét ảnh hưởng của hoạt động dân sinh và công nghiệp lên chuỗi số liệu quan trắc được qua các năm. Đặc biệt khi xem xét chuỗi số liệu theo từng năm cho thấy năm 2008, đường biến trình của khí CO có hình dáng khác biệt, các giá trị cực đại không rơi vào các khoảng thông thường mà rơi vào 24h và cực tiểu lại rơi vào 13-14h. Kết quả này phù hợp với thực tiễn khảo sát hoạt động dân sinh, giao thông và công nghiệp khu vực lân cận trạm. Để tiết kiệm kinh phí vận hành các nhà máy xi măng hay nhà máy sản xuất phôi thép thường hoạt động tối đa công suất về đêm và thải ra một lượng khí CO lớn. Theo kết quả đo đạc, quan trắc của Cục Kiểm sốt hoạt động bảo vệ mơi trường và các cơ quan bảo vệ môi trường cho thấy, nhiều nhà máy xi măng có thơng số NOx và CO vượt quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải cho phép (QCVN 23:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải cơng nghiệp sản xuất xi măng). Nhiều cơ sở sản xuất sử dụng lò hơi đốt dầu FO, đốt than và củi khơng có hệ thống xử lý hoặc vận hành khơng đúng quy trình đối với hệ thống xử lý cũng dẫn đến nguồn thải có thơng số CO vượt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cho phép (QCVN 19:2009/BTNTM Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải cơng nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ).
3.1.2. Đặc trưng số của bụi PM10 tại các trạm nghiên cứu
3.1.2.1. Đặc trưng số của bụi PM10 tại trạm Láng
Do chuỗi số liệu quan trắc đối với bụi PM10 không liên tục, thiếu hụt và biến động nên sau khi lọc số liệu tác giả chỉ lựa chọn chuỗi số liệu của các năm 2007 và 2008 để tính tốn. Giá trị đặc trưng số theo mùa cho các năm nghiên cứu được thể
hiện trong hình từ 3.13 - 3.16, bảng giá trị cụ thể được trình bày trong Phụ lục số 01 của Luận án.
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn biến trình ngày đêm theo mùa của PM10 tại trạm Láng
Nếu làm trơn các đường biến trình trong khoảng từ 1-9h thì các đường biến trình ngày đêm theo mùa của PM10 tại trạm Láng cho thấy, có 01 cực tiểu vào lúc 15h và 02 cực đại vào lúc 9h và 21h; đường mùa đơng cao hơn các đường cịn lại. Giá trị đạt cực đại vào mùa đông lúc 21h là 144,57 3
/m g ; mùa hạ có giá trị cực đại lúc 9h tương ứng là 85,05 3 /m g và cực tiểu vào lúc 14h là 51,33 3 /m g ; vào mùa thu giá trị đạt cực đại vào lúc 21h tương ứng là 120,12 3