Ngồi ra thiết bị cịn tích hợp thêm cảm biến nhiệt độ ẩm SHT30, và Relay cho phép cài đặt các ngưỡng ô nhiễm để bật tắt thiết bị làm sạch khơng khí. Thơng số đo của sensor như sau :
Bảng 2. 2. Thông số kỹ thuật của sensor PM detector
Khoảng đo 0.3~1.0；1.0~2.5；2.5~10 μm
Tính hiệu quả 50%đối với kích thước hạt 0.3μm
98%đối với kích thước hạt ≥ 0.5μm
Khoảng cách tối đa ≥1000 μ g/m³ Độ phân giải 1 μ g/m³ Sai số ±10% (100~500μ g/m³) ±10μ g/m³(0~100μ g/m³) DC Power Supply 4,5V - 5,5V Volt(V) Dòng ≤100 Milliampere(mA） Nhiệt độ hoạt động -10 ~ +60 ℃ b) Phương pháp tiến hành
Khu vực được lựa chọn để nghiên cứu bao gồm 04 điểm của 02 tòa nhà chung cư cao tầng nằm giữa đường vành đai 3 và Đại lộ Thăng Long. Các tịa chung cư được lựa chọn có chung đặc điểm cao tầng, là nơi tập trung đơng dân cứ, ít thơng gió. Tịa chung cư đáp ứng điều kiện tồn tại cả 2 loại bếp sử dụng nấu ăn là bếp gas và bếp từ.
Điểm lấy mẫu được bố trí tại các căn hộ có điều kiện mơi trường nền tương đương nhau về điều kiện thơng gió, khơng gần đường giao thơng, khơng gần khu vực công trường xây dựng.
Cài đặt thời gian lưu giá trị đo 5 phút/ lần cho mỗi sensor. Tại mỗi điểm đo, 01 sensor được được đặt tại khu vực nhà bếp. Đồng thời, 01 sensor được đặt tại vị trí ngồi khu vực nhà bếp. Các sensor được đặt ở độ cao 1,5-2m cách mặt sàn để đảm bảo bảo hạt bụi mịn phát tán đi qua bộ đếm tối ưu nhất và trong vùng thở của con người.
2.2.3. Phương pháp phân tích, xử lý số liệu
Dữ liệu sau khi được thu thập, tiến hành chọn lọc, phân tích và xử lý các dữ liệu cần thiết. Dữ liệu được phân loại thành các bộ dữ liệu khác nhau bằng bảng tính (Excel) và phần mềm mã nguồn mở R-program tích hợp thư viện Openair để đưa ra biểu đồ thể hiện sự biến thiên nồng độ bụi mịn theo thời gian. Đồng thời so sánh nồng độ bụi mịn giữa 2 loại hình sử dụng bếp nấu ăn.
2.3.4. Phương pháp đánh giá rủi ro
Có nhiều phương pháp phân tích đánh giá mức độ rủi ro cho con người khi tiếp xúc và phơi nhiễm với đồng độ bụi đã được áp dụng, phổ biến nhất có thể kể đến phương pháp tính tốn lượng hấp thụ vào cơ thể hàng ngày DI và nguy cơ mắc các bệnh lý (không ung thư) HQs và nguy cơ ung thư Rs được tính tốn và đánh giá. Chỉ số DI được xác định theo đề xuất từ Besis và cộng sự [35].
DIbụi (ng kg b/w/ngày) = (C × IEF × IR × AB)/(BW) (2.1)
Trong đó: C là nồng độ S ion trong bụi ở các địa điểm nghiên cứu; EF là tỉ lệ phần trăm thời gian ở tại nhà; IR và AB là tốc độ trung bình hít bụi và khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm trong cơ thể người. BW là trọng lượng trung bình của cơ thể. Tuy nhiên phương pháp này cũng có một số yếu điểm như trọng lượng cơ thể càng cao thì nguy cơ rủi ro càng thấp điều đó là chưa hồn tồn chính xác, vì
những người có trọng lượng cơ thể lớn đồng nghĩa với việc hít thở hay dung nạp lượng thức ăn lớn hơn.
Trong nghiên cứu này, phương pháp tính Chỉ số ELCR (Excess Lifetime Cancer Risk) rủi ro vượt ngưỡng có thể gây ung thư và HQ (Hazrad quotient) mức độ rủi ro đối với những chất không gây ung thư cho con người bị rủi ro mắc bệnh, ảnh hưởng đến sức khỏe trong điều kiện nồng độ bụi mịn PM2.5 tương ứng [36].
Chỉ số ELCR được tính tốn dựa trên cơng thức sau:
ELCR = LADD x SF (2.2)
Trong đó, LADD (lifetime average daily dose (là lượng trung bình hàng ngày (µg/kg – ngày), hệ số SF tính bằng đơn vị (kg – ngày/µg).
LADD = (C x IR x ED x EF)
(AT x BW) (2.3)
Trong đó, C là nồng độ PM2.5 (µg/m3), IR tỷ lệ hít thở (m3/ngày), ED thời gian phơi nhiễm (năm), EF là tần suất ô nhiễm (ngày/năm), BW trọng lượng cơ thể (kg), AT thời gian phơi nhiễm trung bình.
SF = BW (UR x IR) (2.4) HQ = LADD RFD (2.5) RFD = RFC x IR BW
Các bước tính tốn chi tiết và đánh giá mức độ rủi ro sẽ được trình bày cụ thể trong phần kết quả và biện luận ở chương 3 của luận văn này.
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. BIẾN THIÊN NỒNG ĐỘ BỤI PM1.0, PM2.5, PM10 TRONG NHÀ SO VỚI NGOÀI NHÀ NGOÀI NHÀ
3.1.1. Biến thiên nồng độ bụi PM1.0 trong nhà so với ngoài nhà
Từ dữ liệu bụi thu thập được bởi sensor đo tự động tại một số hộ gia đình trên địa bàn thành phố Hà Nội, số liệu liên tục trong vòng 3 tháng, từ 12/2021 đến 2/2022, sử dụng phần mềm R với gói mã nguồn mở Openair, giá trị trung bình tính theo giờ và tính theo tuần, xu hướng biến đổi theo năm và sự biến thiên nồng độ theo thời gian (theo giờ, ngày trong tuần và tháng) được làm rõ.
Nồng độ bụi PM1.0 được hiển thị trong Hình 3.1. Giá trị hàm lượng bụi PM1.0 tại các căn hộ đo động từ 29 ug/m3 đến 109 ug/m3. Nồng độ PM1.0 đo trong nhà
trung bình ngày cao nhất khoảng 78 μg/m3 được đo tại điểm T9VOV Mễ Trì với
khoảng tin cậy 95% trong giá trị trung bình được tính tốn thơng qua mơ phỏng bootstrap. Tại căn hộ này, nhiên liệu gas được sử dụng trong nấu ăn. Đối với các căn hộ sử dụng bếp từ, nồng độ bụi PM1.0 cao nhất trong ngày là 54 μg/m3. Nồng độ bụi PM1.0 cao thường xuất hiện vào thời điểm 19h trong ngày, đặc biệt là ngày cuối tuần. Cũng trong thời điểm này, giá trị nồng độ bụi PM1.0 ngoài nhà ghi nhận được cao hơn so với các thời điểm trong ngày (Hình 3.1).
Tuy nhiên, tại 4 căn hộ, sự chênh lệch nồng độ bụi PM1.0 trong nhà và ngồi ban cơng không rõ rệt giữa các hộ sử dụng bếp gas và bếp từ đun nấu. Nồng độ bụi PM1.0 trung bình tại các căn hộ sử dụng bếp từ và bếp gas lần lượt là 66 ± 14,1 μg/m3 và 43,3 ± 36,8 μg/m3. Giá trị PM1.0 trong nghiên cứu này ở có mức nồng độ tương tự những ngơi nhà được thực hiện trong nghiên cứu của tác giả Hoàng Anh Lê [3] (giá trị nồng độ bụi PM1.0 trung bình trong nhà là 41,6μg/m3 đối với hộ đun bếp gas).
Hình 3. 1. Sự biến thiên nồng độ bụi PM1.0 trong nhà và ngoài nhà
3.1.2. Biến thiên nồng độ bụi PM2.5 trong nhà so với ngoài nhà
Các hoạt động của con người đã làm tăng đáng kể nồng độ các chất ơ nhiễm khơng khí và các chất dạng hạt (PM2.5, PM10) ở cả khu vực thành thị và nông thôn kể từ cuộc cách mạng công nghiệp. Các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng PM2.5 và PM10 có ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe con người, bao gồm cả tử vong sớm. Kết quả đo lường bụi PM2.5 và bụi PM10 bên trong nhà tại các căn hộ chung cư của nghiên cứu này cho thấy sự tương quan giữa nồng độ bụi trong nhà, hoạt động hàng ngày và chất lượng khơng khí ngồi nhà.
Nồng độ khối lượng của PM2.5 trong nhà và ngồi ban cơng trong bốn căn hộ được trình bày trong Hình 3.2. Trong các căn hộ, hàm lượng bụi PM2.5 thay đổi từ 46ug/m3 đến 183ug/m3. Nồng độ trung bình của PM2.5 trong nhà đo được trong khoảng thời gian 3 tháng tại các căn hộ T11VOV Mễ Trì (X1), T9VOV Mễ Trì (X3), T8 Mỹ Đình (X5) và T9 Mỹ Đình (X7) lần lượt là 106 ± 18,4 μg/m3, 76 ± 24 μg/m3, 76 ± 24 μg/m3, 111,3 ± 98,3 μg/m3s, 79,5 ± 29,7 μg/m3 cao hơn xấp xỉ 7,1; 5,1; 7,4 và 5,3 lần so với hướng dẫn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) (15,0 μg/m3). Nồng độ PM2.5 trong nhà trung bình trong 24 giờ cao nhất là 120 μg/m3
Trì. Tuy nhiên giá trị nồng độ bụi cao nhất chỉ xảy ra vào một vài thời điểm nhất định trong ngày, thường vào khung giờ nấu ăn của các căn hộ.
Nồng độ PM2.5 trong nhà cao hơn so với ngoài trời. Tỷ lệ PM2.5 trong nhà/ngoài trời trung bình là 1,1 trong khoảng thời gian lấy mẫu. Nồng độ PM2.5 trong nhà và ngồi trời có mối tương quan chặt chẽ hơn so với các phép đo PM10 trong nhà và ngoài trời tương ứng. Nồng độ PM2.5 trong nhà trong nghiên cứu này ở cùng mức độ với nồng độ trong các căn hộ dân cư ở Trung Quốc, nơi có các đặc điểm giống như nhà ở thơng gió tự nhiên và kiểu nhà [37]. Tuy nhiên, nồng độ PM2.5 trong nghiên cứu này cao hơn ở những ngơi nhà có hệ thống thơng gió cơ học ở Trung Quốc và Canada. Hệ thống làm sạch khơng khí có thể nâng cao chất lượng khơng khí trong nhà [27].
Hình 3. 2. Sự biến thiên nồng độ bụi PM2.5 trong nhà và ngồi nhà tính theo giờ, tuần
Ngồi ra, nồng độ bụi mịn PM2.5 biến đổi theo tháng của 3 năm được thể hiện ở hình 3.3 dưới đây. Kết quả này đều theo xu hướng chung của thế giới công
bố về nồng độ PM2.5 trong khơng khí. Vào mùa hè (tháng 6,7) lượng mưa lớn,
nhiều tia UV và tốc độ gió lớn các phản ứng quang hóa xảy ra mạnh dẫn đến nồng độ bụi mịn giảm. Ngược lại, vào mùa Đông và Xuân, nhiệt độ thấp nhưng độ ẩm
cao ít phản ứng quang hóa trong khơng khí hình thành và tồn tại các sol khí chứa nhiều các cation, anion cùng chất ô nhiễm dẫn đến nồng độ bụi mịn ghi nhận cao. Nồng độ bụi mịn PM2.5 trong nhà và bên ngồi nhà có mối liên hệ với nhau theo chiều hướng cùng cao và cùng thấp.
3.1.3. Biến thiên nồng độ bụi PM10 trong nhà so với ngoài nhà
Kết quả của sự thay đổi nồng độ bụi PM10 được thể hiện trong Hình 3.4. Giá trị của hàm lượng bụi PM10 trong các căn hộ đo được dao động từ 56 ug/m3 đến 207 ug/m3. Nồng độ PM10 cao nhất cũng xảy ra trong nhà. Tỷ lệ trung bình PM10 trong nhà và ngồi trời là 1,3. Kết quả này tương tự với các nghiên cứu “Ơ nhiễm khơng khí trong nhà và ngồi trời bởi bụi (PM10,PM2.5, PM1.0) khi sử dụng các loại nhiên liệu đun nấu khác nhau” đã thực hiện tại Hà Nội bởi tác giả Hoàng Anh Lê và các cộng sự năm 2018 [3].
Mối quan hệ giữa nồng độ PM2.5 và PM10 trung bình trong 24 giờ trong khoảng thời gian lấy mẫu 3 tháng là khác nhau giữa các căn hộ. Trong căn hộ T11VOV Mễ Trì và T8 Mỹ Đình, xu hướng biến thiên ngồn độ bụi PM2.5 là một cơ sở tốt cho phép dự đoán dự nồng độ bụi PM10 (Hình 3.2 và Hình 3.3). Tuy nhiên, tại căn hộ T9VOV Mễ Trì và T9 Mỹ Đình sự biến thiên nồng độ PM10 khó có thể dự đốn thông qua sự biến thiên nồng độ PM2.5. Các mối quan hệ giữa nồng độ trong nhà và ngoài trời được giả định là một chức năng của mơi trường vi mơ gia đình. Mối tương quan cao giữa PM2.5 và PM10 cho phép dự đoán xu hướng thay đổi PM10.
So sánh các vị trí lấy mẫu đã chứng minh sự thống nhất tốt giữa nồng độ PM trong nhà và ngoài trời. Nồng độ PM2.5 (trong và ngoài trời) tương quan hơn so với PM10 tương ứng. Tuy nhiên, có sự khác nhau về mối tương quan giữa nồng độ PM2.5 và PM10 trong thời gian lấy mẫu khác nhau.
Hình 3. 4. Sự biến thiên nồng độ bụi PM10 trong nhà và ngoài nhà tại theo giờ và theo tuần
3.2. BIẾN THIÊN NỒNG ĐỘ BỤI PM1.0, PM2.5, PM10 THEO THỜI GIAN
3.2.1.Biến thiên nồng độ bụi PM1.0 theo thời gian
Hình 3.5-3.3.6 thể hiện xu hướng trung bình nồng độ bụi PM1 trong 3 tháng
của điểm căn hộ T11VOV Mễ Trì và T8 Mỹ Đình, T9VOV Mễ Trì và T9 Mỹ Đình. Nồng độ bụi PM1.0 cao vào các khoảng thời gian 6-8h sáng và 18-19h đối với cả mẫu đo tại trong nhà và bên ngoài nhà với giá trị cao nhất là 110 µg/m3. Điều này có thể giải thích đây là khoảng thời gian giờ cao điểm đi làm và tan làm cũng như khung giờ nấu ăn của các hộ gia đình. Dựa vào các số liệu thực nghiệm thu được cho thấy nồng độ bụi PM1.0 biến đổi trong ngày thì nồng độ trong khu vực nấu ăn cao đột biến so với ngoài khu vực bên ngoài tại thời điểm nấu ăn.
Xét theo kiểu nhiên liệu nấu ăn (bếp gas và bếp từ), tại khu vực Mễ Trì lượng bụi PM1.0 trong nhà tại căn hộ sử dụng bếp gas tại điểm X3, X7 lần lượt là 63,5 ± 14,1 µg/m3 và 43 ± 16,3 µg/m3 nhìn chung tcao hơn căn hộ sử dụng bếp từ đo tại điểm X1 (43,5 ± 16,3 µg/m3), X5 (43 ± 19,8 µg/m3) (đường X3PM1 và đường X1PM1 trong hình 3.5). Trong khi hàm lượng bụi PM1.0 bên ngoài nhà tại 2 căn hộ này tương tự nhau (Đường biểu diễn X2PM1.0 và X4PM1.0 trong hình 3.5). Tại khu vực Mỹ Đình, theo số liệu ghi nhận cho thấy lượng bụi PM1.0 của căn hộ X7 xử dụng bếp gas hầu hết thấp hơn căn hộ X5 sử dụng bếp từ. Như vậy giả thiết đặt ra lượng bụi phát tán trong q trình nấu ăn khơng những phụ thuộc vào nhiên liệu và cịn có thể phụ thuộc vào cách thức nấu ăn, nguyên liệu đồ ăn và một số yếu tố khác.
Hình 3. 5. Sự biến thiên nồng độ bụi PM1.0 theo thời gian tại khu vực Mễ Trì Mễ Trì
Hình 3. 6. Sự biến thiên nồng độ bụi PM1.0 theo thời gian tại khu vực Mỹ Đình
3.2.1.Biến thiên nồng độ bụi PM2.5 theo thời gian
Các tiêu chuẩn của các nước trên thế giới khuyến cáo viện dẫn cho bụi PM2.5 dao động từ 15 đến 65 µg/m3 [38] [39] [40]. Trong các so sánh, đánh giá có lựa
chọn tiêu chuẩn ASHREA của Mỹ là chuẩn so sánh PM2.5 (PM2.5 = 15 µg/m3) và
tiêu chuẩn Singapo là chuẩn so sánh PM10 (PM10 = 50 µg/m3) [38].
Trung bình các giá trị PM2.5 tại căn hộ T11 VOV Mễ Trì bên trong và bên ngồi lần lượt là 106µg/m3 và 86µg/m3, tại điểm T9 VOV Mễ Trì là 76µg/m3 và 77,5µg/m3 và tại điểm T8 Mỹ Đình là 113,5µg/m3 và 138,5µg/m3, tại điểm T9 Mỹ Đình là 71 µg/m3 và 79,5 µg/m3. Các giá trị PM2.5 tại các điểm đều vượt tiêu chuẩn so sánh bên trên.
Đối với địa điểm T11 VOVMễ Trì (X1,X2) kết quả cho thấy mẫu X1 cho giá trị lớn nhất, thời điểm từ 7 giờ đến 9 giờ sáng. Trong khi đó địa điểm T9 VOV Mễ Trì có giá trị nồng độ thấp hơn. Điều này chứng tỏ nồng độ bụi mịn trong nhà của cũng một khu vực là khác nhau do thói quen, cách thức nấu ăn khác nhau.
Hình 3.7 và 3.8 cho thấy nồng độ bụi mịn ở Hà Nội theo giờ và theo ngày có sự thay đổi biến thiên rõ rệt, giờ cao điểm buổi sáng đi làm từ 7h đến 9h chất lượng khơng khí có hàm lượng PM2.5 cao nhất trung bình 3 tháng giao động từ 90- 120 µg/m3, cao gấp 6-8 lần tiêu chuẩn ASHREA của Mỹ về chất lượng khơng khí trong nhà. Giờ cao điểm buổi chiều từ 19h đến 22h, lượng người sau giờ làm đi về rải rác hơn, không tập trung như cao điểm lúc buổi sáng nên nồng độ bụi có cao so với các thời gian khác trong ngày nhưng vẫn thấp hơn giờ cao điểm buổi sáng, nồng độ trung bình 3 tháng trong khung giờ này khoảng từ 80-110 µg/m3.
Hình 3.7 và 3.8 cũng cho thấy ngày đầu tuần thứ 2 và cuối tuần có nồng độ bụi mịn cao hơn các ngày khác trong tuần. Điều này cũng tương đồng với thực trạng giao thông của Hà Nội, khi cuối tuần những người có nhà hoặc quê ở các thành phố hay quận huyện lân cận thường về quê nghỉ, thăm gia đình cuối tuần, đầu tuần làm việc lại từ quê quay lại thành phố cho tuần làm việc mới. Trong khi đó các ngày trong tuần mọi người có xu hướng ở lại thành phố để thuận lợi cho việc đi làm hàng ngày. Sự giảm lượng tham gia giao thông vào các ngày trong tuần cũng làm cho mức độ ơ nhiễm khơng khí trong đơ thị được cải thiện phần nào.
Đối với hàm lượng bụi PM2.5 trong nhà, nồng độ bụi cao tại các thời điểm thuộc khung giời nấu ăn buổi trưa và buổi tối thậm chí cao hơn hẳn nồng độ bụi PM2.5