Để đánh giá mức độ phát tán của một số chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi của Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ, mô hình SCREENView 4.0.0 kết hợp phần mềm ArcView GIS 3.3 đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này. Kết quả mô phỏng mức độ phát tán của bụi (trong hai trường hợp được và không được xử lý), CO, SO2, NO2 và NO theo trục của luồng gió với hai cấp ổn định khí quyển (A và F) tương ứng được thể hiện trong các từ Hình 3.4 đến Hình 3.9 và Phụ lục 7.
3.31
0.19 4.08
0.17 0
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
NOx SO2
Hệ số phát thải, g/kg NL
Một số chất ô nhiễm
Nghiên cứu này AP-42
a) Mức độ phát tán bụi vào mùa khô
b) Mức độ phát tán bụi vào mùa mưa
Hình 3.4. Mức độ phát phát tán bụi trong môi trường theo luồng gió
a) Mức độ phát tán bụi vào mùa khô
b) Mức độ phát tán bụi vào mùa mưa
Hình 3.5. Mức độ phát phát tán bụi trong môi trường theo luồng gió khi không được xử lý hoặc hệ thống xử lý bụi không làm việc
a) Mức độ phát tán CO vào mùa khô
b) Mức độ phát tán CO vào mùa mưa
Hình 3.6. Mức độ phát phát tán CO trong môi trường theo luồng gió
a) Mức độ phát tán SO2 vào mùa khô
b) Mức độ phát tán SO2 vào mùa mưa
Hình 3.7. Mức độ phát phát tán SO2 trong môi trường theo luồng gió
a) Mức độ phát tán NO2 vào mùa khô
b) Mức độ phát tán NO2 vào mùa mưa
Hình 3.8. Mức độ phát phát tán NO2 trong môi trường theo luồng gió
a) Mức độ phát tán NO vào mùa khô
b) Mức độ phát tán NO vào mùa mưa
Hình 3.9. Mức độ phát phát tán NO trong môi trường theo luồng gió
Qua kết quả tính toán của mô hình cho thấy, đối với cấp độ ổn định khí quyển cấp A, nồng độ chất ô nhiễm cực đại tập trung ngay gần chân ống khói và có giá trị cao hơn so với độ ổn định khí quyển cấp F. Nồng độ cực đại, vị trí đạt nồng độ cực đại của các chất ô nhiễm trong hai mùa, ứng với độ ổn định khí quyển cấp A, cấp F tính toán đƣợc trình bày trong Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Tóm tắt nồng độ cực đại và vị trí đạt nồng độ cực đại của các chất ô nhiễm theo hai mùa
Chất ô nhiễm
Mùa khô Mùa mƣa
Nồng độ C* (μg/m3)
QCVN 05:2013 /BTNMT
(μg/m3) Độ ổn định khí quyển Độ ổn định khí quyển
A F A F
Cmax (μg/m3)
Xmax (m)
Cmax (μg/m3)
Xmax (m)
Cmax (μg/m3)
Xmax (m)
Cmax (μg/m3)
Xmax (m) Bụi(1) 39,54
126
27,25
490
46,71
104
25,55
449
2670 300
Bụi(2) 113,10 77,91 133,60 73,05 2670 300
CO 173,4 119,5 204,9 112,0 <500 3000
SO2 2,10 1,43 2,50 1,35 <26 350
NO2 1,40 0,96 1,63 0,90
<80 200
NO 32,6 22,47 38,5 21,06
Trong đó: C* là nồng độ chất ô nhiễm quan trắc được tại vị trí ngã ba Quán Triều (cách ống khói của Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ 130 mét về hướng tây nam) do Trung tâm Quan trắc và Công nghệ môi trường Thái Nguyên thực hiện vào ngày 17, 18/7/2017.
Bụi(1): Nồng độ bụi trong trường hợp bụi trong khí thải được xử lý.
Bụi(2): Nồng độ bụi trong trường hợp bụi trong khí thải không được xử lý Theo lý thuyết, các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi của Công ty có thể là một nguồn đóng góp làm tăng nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường không khí. Tuy nhiên, theo kết quả quan trắc của Trung tâm Quan trắc và Công nghệ môi trường Thái Nguyên tại vị trí cách chân ống khói 130 mét về hướng tây nam vào ngày 17, 18/7/2017 (gần với thời điểm thực hiện nghiên cứu này) cho thấy, hầu hết các chất ô nhiễm đƣợc xem xét đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng môi trường không khí xung quanh), ngoại trừ bụi. Sở dĩ nồng bụi có sẵn trong môi trường tại khu vực này cao là do tại khu vực này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như hoạt động giao thông (do giáp với đường quốc lộ 3), hoạt động khai thác than (do giáp với mỏ than Bá Sơn, Khánh Hòa), một số hoạt động sản xuất công nghiệp (công ty nhiệt điện Cao
Ngạn KTV, công ty cổ phần giấy xuất khẩu và một số xí nghiệp gạch tƣ nhân) và các hoạt động xây dựng (xây dựng cầu số 5 và chợ Tân Long). Kết quả tính toán từ mô hình SCREENView 4.0.0 đối với hai trường hợp (1 - trường hợp bụi được xử lý và 2 - trường hợp bụi không được xử lý) cho thấy, ngay cả trong trường hợp xấu nhất đó là bụi không đƣợc xử lý thì nồng độ bụi cực đại cũng chỉ đóng góp một phần nhỏ vào nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường.
Bên cạnh đó, từ kết quả tính toán của mô hình, vào mùa mƣa khoảng cách đạt nồng độ cực đại gần chân ống khói hơn và có nồng độ cao hơn so với mùa khô. Điều này là hoàn toàn phù hợp với lý thuyết, do vào mùa mưa, tốc độ gió lớn, nhiệt độ môi trường cao hơn so với mùa khô, do đó, chiều cao hiệu quả của ống khói vào mùa này thấp. Nhƣ vậy, mặc dù, không chạy mô hình với các điều kiện tốc độ gió khác nhau nhƣng có thể thấy rằng, khi tốc độ gió càng lớn thì nồng độ chất ô nhiễm cực đại càng cao và tập trung càng gần chân ống khói.
Từ mức độ phát tán các chất ô nhiễm trong môi trường theo trục của luồng gió có thể kết hợp với phần mềm ArcView GIS 3.3 để xác định khu vực chịu ảnh hưởng của các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi của công ty. Bản đồ phát tán các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi của công ty được xác định dựa vào phương pháp nội suy và chập bản đồ. Kết quả vùng chịu ảnh hưởng được thể hiện chi tiết trong các hình từ Hình 3.10 đến Hình 3.21.
a) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp F
Hình 3.10. Bản đồ phát tán bụi trong môi trường vào mùa khô khi được xử lý
a) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp F
Hình 3.11. Bản đồ phát tán bụi trong môi trường vào mùa mưa khi được xử lý
a) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp F
Hình 3.12. Bản đồ phát tán bụi trong môi trường vào mùa khô khi không được xử lý
a) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán bụi ứng với độ ổn định khí quyển cấp F
Hình 3.13. Bản đồ phát tán bụi trong môi trường vào mùa mưa khi không được xử lý
a) Bản đồ phát tán CO ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán CO ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.14. Bản đồ phát tán CO trong môi trường vào mùa khô
a) Bản đồ phát tán CO ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán CO ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.15. Bản đồ phát tán CO trong môi trường vào mùa mưa
a) Bản đồ phát tán SO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán SO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.16. Bản đồ phát tán SO2 trong trong môi trường vào mùa khô
a) Bản đồ phát tán SO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán SO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.17. Bản đồ phát tán SO2 trong trong môi trường vào mùa mưa
a) Bản đồ phát tán NO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán NO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.18. Bản đồ phát tán NO2 trong môi trường vào mùa khô
a) Bản đồ phát tán NO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán NO2 ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.19. Bản đồ phát tán NO2 trong môi trường vào mùa mưa
a) Bản đồ phát tán NO ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán NO ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.20. Bản đồ phát tán NO trong môi trường mùa khô
a) Bản đồ phát tán NO ứng với độ ổn định khí quyển cấp A
b) Bản đồ phát tán NO ứng với độ ổn định khí quyển cấp F Hình 3.21. Bản đồ phát tán NO trong môi trường mùa mưa
Từ kết quả tính toán theo mô hình SCREENView 4.0.0 kết hợp với phần mềm ArcView GIS 3.3 đã xác định đƣợc mức độ phát tán các chất ô nhiễm không khí theo hai mùa, mùa khô và mùa mƣa ứng với hai cấp ổn định khí quyển là cấp A và cấp F.
Kết quả cho thấy, đối với trường hợp độ ổn định khí quyển cấp A, khu vực chịu ảnh hưởng trong phạm vi 1800 mét tính từ chân ống khói theo trục của luồng gió. Tức là, ngoài khoảng cách này nồng độ các chất ô nhiễm rất thấp và có sự thay đổi nồng độ hầu nhƣ không đáng kể. Cụ thể là, vào mùa khô, khu vực chịu ảnh hưởng của khí thải lò hơi của công ty thuộc địa bàn tổ 1, tổ 2, tổ 19, tổ 20 phường Quán Triều; vào mùa mưa, khu vực chịu ảnh hưởng thuộc địa bàn tổ 8, tổ 5 và tổ 14 phường Tân Long. Trong đó, vùng có nguy cơ bị ô nhiễm cao nhất là trong phạm vi từ 100 - 200 mét từ chân ống khói theo trục của luồng gió. Tức là, vào mùa khô, vùng có nguy cơ bị ô nhiễm cao nhất thuộc địa bàn tổ 1, tổ 2 phường Quán Triều, còn đối với mùa mưa, thuộc địa bàn tổ 14 phường Tân Long.
Đối với trường hợp độ ổn định khí quyển cấp F, khu vực chịu ảnh hưởng trong phạm vi 2700 mét tính từ chân ống khói theo trục của luồng gió. Cụ thể là, vào mùa khô, khu vực chịu ảnh hưởng của khí thải lò hơi của công ty thuộc địa bàn tổ 1, tổ 2, tổ 19, tổ 20, tổ 22, tổ 21, phường Quán Triều và xóm Nước Hai, xã Phúc Hà; vào mùa mưa, khu vực chịu ảnh hưởng thuộc địa bàn tổ 8, tổ 5, tổ 10, tổ 12, tổ 14, tổ 15, tổ 16 phường Tân Long. Trong đó, vùng có nguy cơ bị ô nhiễm cao nhất là trong phạm vi từ 400 - 600 mét tính từ chân ống khói theo trục của luồng gió. Tức là, vào mùa khô, vùng có nguy cơ bị ô nhiễm cao nhất thuộc địa bàn tổ 18 và tổ 19 phường Quán Triều, còn đối với mùa mưa, thuộc địa bàn tổ 13 và tổ 15 phường Tân Long.
Qua đây, nhận thấy rằng, khi độ ổn định khí quyển đạt cấp A, giá trị nồng độ cực đại của chất ô nhiễm lớn hơn so với cấp F, tuy nhiên, mức độ phát tán chất ô nhiễm theo hướng gió đối với độ ổn định khí quyển cấp A lại diễn ra nhanh hơn rất nhiều so với cấp F. Điều này đồng nghĩa với việc khi khí quyển càng không ổn định thì nồng độ chất ô nhiễm cực đại càng cao và tập trung càng gần chân ống khói nhƣng vùng chịu tác động lại hẹp hơn so với điều kiện khí quyển ổn định. Mặt khác, lại nhận thấy rằng, mức độ phát tán chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi của công ty theo hai mùa, mùa khô và mùa mƣa, không có sự khác biệt đáng kể mà chỉ khác biệt về hướng phân bố chất ô nhiễm. Mặc dù, kết quả này chưa được kiểm chứng thông qua những kết quả nghiên cứu tương tự, tuy nhiên, điều này hoàn toàn phù hợp. Bởi lẽ, mức độ phát tán phụ thuộc rất lớn vào địa hình và tốc độ gió, tuy nhiên, độ chênh lệch địa hình trong khu vực nghiên cứu không đáng kể. Bên cạnh đó, trong phạm vi nghiên cứu, chủ yếu là nhà dân tương đối thấp, chỉ khoảng 2 - 3 tầng, do vậy, các yếu tố cản trở nhƣ nhà cao tầng đƣợc bỏ qua trong quá trình tính toán. Ngoài ra, độ chênh lệch tốc độ gió giữa hai mùa tương đối nhỏ (0,3 m/s). Chính vì vậy, vùng tác động qua hai mùa hầu như
chỉ thay đổi theo hướng gió. Trong thực tế, hướng gió và độ ổn định khí quyển thường có sự thay đổi vì thế mức độ phát tán chất ô nhiễm cũng có thể thay đổi [10]. Nhƣ vậy, khi chỉ có hướng gió và cấp độ ổn định khí quyển thay đổi thì các chất ô nhiễm trong khí thải lò hơi của công ty tác động trong phạm vi bán kính 2700 mét và tác động mạnh nhất trong phạm vi bán kính 100 - 600 mét tính từ chân ống khói của công ty.