VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Khu vực nghiên cứu

, Nguyen Quy Hao1 Tran Ngo Hoang Dung1 Bui Thi Nhu Phuong2 Phan The Huy2 Dao Thanh Son 1*

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu là địa bàn các xã thị xã Long Khánh, huyện Long Thành và huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai. Khu vực nghiên cứu là miệng của núi lửa đã ngưng hoạt động từ lâu, gồm nhiều đỉnh núi hợp lại thành. Các đỉnh núi thường có độ cao từ >180m. Đây là địa hình đồi núi sót nổi cao nhất trong khu vực độ chênh cao so với địa hình xung quanh từ 40m đến 100m. Địa hình gồm nhiều đỉnh nhấp nhơ, lồi lõm xen kẽ các miệng núi lửa nhỏ. Tồn bộ diện tích đã được khai phá để trồng cây ăn trái. Giao thông trong khu vực nói chung khá thuận lợi, có nhiều tuyến đường tỉnh lộ và Quốc lộ lân cận khu vực này.

Khu vực nghiên cứu có vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, phân chia thành hai mùa rõ rệt trong năm: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến cuối tháng 10, mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Trong mùa khơ, hướng gió chủ yếu trong nửa đầu mùa là Bắc – Tây Bắc, nửa cuối mùa chuyển sang hướng Đông – Đơng Nam. Trong mùa mưa, gió chủ yếu là gió mùa Tây Nam thịnh hành từ cuối tháng 5 đến đầu tháng 8.

Dữ liệu khí tượng

Vận tốc gió và các yếu tố khí tượng trạm địa phương lân cận được thu thập và được mơ phỏng như Hình 2. Tuy nhiên, do dữ liệu về gió (tốc độ gió, hướng gió) cũng như các yếu tố khác đo tại trạm không phải là số liệu hàng giờ theo yêu cầu của mơ hình Aermod (24 giờ/ngày). Do đó, nghiên cứu sử dụng dữ liệu khí tượng thu thập từ mơ hình MM5 tại khu vực nghiên cứu (do Lake Environmental Software Company xử lý và cung cấp). Mơ hình MM5, mơ hình khí tượng học thế hệ thứ 5 của Trung tâm Quốc

gia về Nghiên cứu khí quyển và Đại học Pennsylvania ở Hoa Kỳ. Theo đó, các dữ liệu khí tượng mặt đất và dữ liệu cao khơng sẽ được xử lý bởi module xử lý dữ liệu khí tượng AERMET, một thành phần Aermod view. Mô đun AERMET cung cấp dữ liệu tổng quát về các điều kiện khí tượng của khu vực dưới dạng biểu đồ hoa gió và biểu đồ phân bố tốc độ gió.

Số liệu tại MM5 sau đó được cập nhật các số liệu tại trạm địa phương và nội suy tính tốn hồn chỉnh bộ số liệu khí tượng cho mơ hình. Dữ liệu khí tượng bao gồm các dữ liệu như sau:

Dữ liệu khí tượng mặt đất là dữ liệu quan sát được ghi lại theo từng giờ bao gồm các dữ liệu sau: hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ khơng khí, độ ẩm, áp suất khí quyển, lượng mưa, mây phủ, bức xạ mặt trời.

Dữ liệu cao không là dữ liệu được theo dõi 2 lần mỗi ngày tại 0 GMT (7:00 LST) và 12 GMT (19:00 LST) bao gồm dữ liệu về áp suất, độ cao xáo trộn,…

Tính tải lượng nguồn diện bằng phương pháp đánh giá nhanh (Rapid Assessment)

Phương pháp đánh giá nhanh là phương pháp dùng để xác định nhanh tải lượng, nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải, nước thải, mức độ gây ồn, rung động phát sinh từ hoạt động của dự án. Việc tính tải lượng chất ơ nhiễm được dựa trên các hệ số ô nhiễm. Thông thường và phổ biến hơn cả là việc sử dụng các hệ số ô nhiễm do Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và của Cơ quan Môi trường Mỹ (USEPA) thiết lập. Trong nghiên cứu này, hệ số ô nhiễm do WHO thiết lập được ứng dụng trong việc tính tải lượng. Theo WHO, hệ số phát thải bụi trong các quá trình khai thác là Eo (kg/tấn). Như vậy, bụi phát sinh do hoạt động bóc đất phủ theo cơng thức sau:

Ed=D*Vks*Eo/M (kg/năm)

Trong đó, tỷ trọng tự nhiên của đất phủ trong mỏ trung bình là D (tấn/m3); thể tích đá khai thác trong năm Vks (m3/năm); diện tích khu vực hoạt động M (m2).

Mơ hình AERMOD

Mơ hình được sử dụng để tính tốn phát tán bụi đối với nghiên cứu là mơ hình Aermod View. AERMOD là thuật ngữ viết tắt của AMS/EPA Regulatory Model, ứng dụng hỗ

trợ chương trình quản lý của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ USEPA. Mơ hình AERMOD được phát triển bởi Cơ quan Khí tượng và Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ USEPA. Mơ hình tính tốn phát tán khí thải được áp dụng cho các trường hợp nguồn điểm, nguồn mặt, nguồn di động và nguồn thể tích. Hệ thống mơ phỏng khuếch tán khí AERMOD là một hệ thống tích hợp bao gồm hai module:

Mơ hình lan truyền cho phép tính tốn nồng độ các chất ô nhiễm và phạm vi lắng đọng từ các nguồn thải công nghiệp phức hợp (phạm vi <50km).

Module Aermet (module xử lý dữ liệu khí tượng): Tiếp nhận các dữ liệu khí tượng mặt đất, cao khơng tại khu vực dự án để tính tốn các tham số cần thiết như độ rối của khí quyển, chiều cao trần, độ ma sát trong khí quyển, chiều dài Monin-Obukov và thông lượng nhiệt bề mặt.

Đây là nền tảng để phát triển mơ hình tính tốn khuếch tán cho các nguồn thải liên tục (Arya, 1999). Hình 1 mơ tả cách tiếp cận của một nguồn khuếch tán điểm đặc trưng bằng mơ hình vệt khí của Gauss. Có thể nhận thấy, sự phân tán của vệt khí theo hình cơn là như nhau theo các hướng trong khơng gian 3 chiều.

Cơng thức tính vệt khí theo Gauss như sau (Arya, 1999):                                                                2 2 2 5 . 0 exp 5 . 0 exp 5 . 0 exp 2 , , , z z y z y H z h z y U Q H z y x C       Trong đó:

 C(x,y,z, H) – nồng độ tại điểm (x,y,z) (g/m3).

 Q – tải lượng ô nhiễm của nguồn thải (g/s).

 Δy và δz– là các hệ số khuếch tán

ngang và dọc, và là hàm của x.

 U – vận tốc trung bình tại cao độ của vệt khí (m/s).

 y – khoảng cách theo phương ngang từ đường tâm vệt khí (m).

 z – khoảng cách theo phương đứng từ mặt đất (m).

 H – là độ cao hữu dụng của vệt khí (m).

Cơng thức sử dụng trong mơ hình vệt khí của Gauss nhận được từ giả thiết rằng trường khuếch tán của các chất ô nhiễm ở điều kiện ổn định. Một số giới hạn ban đầu theo đó sẽ tồn tại do giả thiết này. Ví dụ, khi tính tốn nồng độ theo từng giờ, mơ hình sẽ bỏ qua tác động của các chất ô nhiễm trong giờ trước đó. Do một số giới hạn, loại mơ hình này có thể được sử dụng dưới những điều kiện địa hình tương đối bằng phẳng; khơng có các yếu tố địa hình phức tạp như đồi núi, sơng ngịi,…

Hình 4. Minh họa vệt khí của 3 dạng nguồn ơ nhiễm – điều kiện biên đối lưu

Dựa trên những nghiên cứu của Venkatram và cộng sự (1984) và trước đó là Taylor (1921), cơng thức tính tốn các hệ số khuếch tán ngang δy sử dụng trong mơ hình

 X – là khoảng cách không thứ nguyên và được tính như sau:

 α = zi/l, hệ số không thứ nguyên với l

là tỷ lệ chiều dài cho xáo trộn ngang (α = 78, theo Brode, 2002)

 p = 0,3, theo Brode 2002.

 U – vận tốc gió, m/s

 δv – căn bậc hai trung bình của vận

tốc xáo trộn ngang

Cơng thức tính δz (bao gồm phần trên cao và phần sát mặt đất) như sau:

Trong đó:

 hes – chiều cao hiệu dụng của ống

khí, m

 δzgs – thành phần gần mặt đất của δz

 δzes – thành phần trên cao của δz

(Phần tính tốn chi tiết tham khảo Cimorelli và các cộng sự, 2004).

Cơng thức tính tốn U tại cao độ z như sau:

Trong đó:

 u* - vận tốc tại mặt đất, m/s

 zo – cao độ bề mặt nhám mặt đất, m

 L – hệ số chiều dài Monin-Obukhov, m

 k – hệ số không thứ nguyên von Karman, k = 0,4

 ψm – hàm tương đồng cho momentum (không thứ nguyên)