Để đánh giá chất lượng môi trường chúng ta phải dựa vào các chỉ thị môi trường. Chỉ thị môi trường là một hoặc một tập hợp các thông số môi trường chỉ ra một đặc trưng nào đó của môi trường. Như vậy khi chúng ta đánh giá các chỉ thị môi trường tức là chúng ta đang đi tìm các chỉ số chất lượng môi trường, và dựa vào các chỉ số này chúng ta đánh giá được chất lượng môi trường. Như vậy, các thông số để đánh giá chất lượng môi trường chính là các chỉ thị môi trường.
Có 4 loại chỉ thị môi trường không khí là : 1-Nồng độ các chất.
2- Các yếu tố tự nhiên 3- Các yếu tố xã hội. 4- Các chỉ thị sinh học.
3.1.1 Nồng độ các chất (hay chỉ thị hóa học) :
- Nồng độ CO - Nồng độ O3 - Nồng độ Pb - Nồng độ NO2 - Nồng độ SO2
- Nồng độ bụi lơ lửng
- Nồng độ các chất đặc trưng của nguồn thải …
Kết quả đo đạc nồng độ các chất được đem so sánh với tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng môi trường không khí.
3.1.2. Các yếu tố tự nhiên :
- Phấn hoa :
Người ta nhận thấy rằng nồng độ phấn hoa không phụ thuộc vào hoạt động của con người tuy nhiên chúng lại có ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người. Các hạt phấn hoa có kích thước từ 10 - 50ìm thường gây ra các bệnh dị ứng, bệnh đường hô hấp đối với cơ thể con người, các dạng khác nhau của phấn hoa có thể gây ra những tác động khác nhau đến con người.Vì vậy cần phải theo dõi thường xuyên những thay đổi về nồng độ và thành phần của nó.
- Sương mù :
Khi xuất hiện sương mù trong khu vực đô thị chứng tỏ vùng đó bị ô nhiễm các khí và sol khí độc hại. Sự thay đổi hàng ngày của tầm nhìn phản ánh sự biến đổi của điều kiện khí tượng địa phương.
Chất lượng không khí bị ảnh hưởng bởi sự tác động đồng thời của việc thải các chất ô nhiễm và điều kiện khí tượng. Nếu thiếu sự thong thoáng thì sẽ làm trầm trọng thêm vấn đề ô nhiễm và dẫn đến việc khó phát tán chất ô nhiễm.
3.1.3. Các yếu tố xã hội :
- Sự phát thải các chất ô nhiễm trong không khí :
Khi nhận ra được nguồn ô nhiễm thì chúng ta có thể biết được dạng chất ô nhiễm trong môi trường không khí. Sự phát thải càng nhiều thì sự ô nhiễm càng cao.
- Lượng bệnh nhân :
Khi số người bị ảnh hưởng bởi chất ô nhiễm càng nhiều thì chứng tỏ liều lượng chất độc hại trong môi trường không khí càng cao. Lượng bệnh nhân đường hô hấp mà bệnh viện tiếp nhận càng nhiều chứng tỏ chất lượng môi trường không khí càng thấp.
- Chất lượng của hệ thống kiểm soát quốc gia :
Nếu hệ thống kiểm soát của một quốc gia càng hiện đại thì càng có thể xác định chính xác nồng độ các chất ô nhiễm trong môi trường.
- Sự thống nhất trong hoạt động giám sát và giảm thiểu các chất ô nhiễm trong môi trường không khí giữa chính phủ và người dân :
Khi các chính sách, kế hoạch do chính phủ ban hành được sự hưởng ứng của người dan thì sẽ góp phần cải thiện môi trường không khí. Còn nếu không thì càng
làm môi trường không khí tồi tệ hơn.
- Việc sử dụng phương tiện lưu thông :
Khi ta biết được tổng lượng phương tiện lưu thông và lượng nhiên liệu sử dụng cho mỗi phương tiện thì chúng ta sẽ dễ dàng biết được tải lượng các chất ô nhiễm, từ đó đánh giá được tình trạng ô nhiễm của môi trường không khí.
3.1.4. Các chỉ thị ô nhiễm sinh học :
Chỉ thị sinh học có thể được dùng như một công cụ thay thế hay phụ trợ cho công tác quan trắc môi trường, đặc biệt là ở các quốc gia đang phát triển, nơi còn có những hạn chế về kinh tế, kỹ thuật liên quan đến việc đo đạc các thông số lý hoá.
Các loài chỉ thị sinh học đối với ô nhiễm không khí hầu hết là thực vật do thực vật nhạy cảm với ô nhiễm không khí hơn các loài khác.
Thực vật chỉ thị được chia làm 2 loại :
+ Chỉ thị nhạy cảm (sensitive indicator) : khá nhạy, biểu hiện tiêu cực với sự xuất hiện của chất ô nhiễm.
+ Chỉ thị tích tụ (accumulative indicator): có khả năng tích tụ chất ô nhiễm trong cây, thường là chỉ thị cho sự hiện diện của chất ô nhiễm ở một nơi nào đó.
Có 2 dạng kỹ thuật quan trắc :
+ Quan trắc chủ động (active monitoring): thực vật chỉ thị được trồng hay nuôi cấy trong môi trường không bị ô nhiễm, sau đó được đem đến khu vực cần
quan trắc. Sau đó dựa vào phản ứng của thực vật chỉ thị mà đánh giá chất lượng môi trường không khí.
Kỹ thuật này có thể áp dụng với cả chỉ thị nhạy cảm và chỉ thị tích tụ, tùy thuộc vào chất ô nhiễm cần giám sát mà chúng ta chọn loại cây chỉ thị đặc trưng.
Kỹ thuật này có thuận lợi là các đặc tính sinh lý của thực vật chỉ thị đều đã biết rõ trước nên phản ứng của chúng cũng dễ đánh giá hơn so với hệ thực vật địa phương.
+ Quan trắc thụ động (passive monitoring): bao gồm việc liệt kê các loài, lập bản đồ phân bố, quan sát và phân tích các phản ứng đối với ô nhiễm không khí ngay trên thực vật chỉ thị của chính địa phương đó. Biết trước độ nhạy của thực vật, người ta có thể thiết lập được tương quan giữa sự phân bố của các loài và mức độ ô nhiễm không khí. Ở các nước đang phát triển, kỹ thuật này được dùng nhiều hơn quan trắc chủ động.
Các chỉ thị sinh học thường dùng là :
- Địa y
Dựa vào sự xuất hiện và phân bố của các loài địa y sống trên vỏ cây để suy đoán sự tồn tại của các chất ô nhiễm trong không khí. Sự xuất hiện và phân bố khác nhau của các loài địa y cho biết các mức độ ô nhiễm không khí khác nhau. Các bản đồ địa y đã được lập ở hầu hết các thành phố lớn trên thế giới, thường phân thành 3 loại vùng như sau :
- Lichen desert (vùng sa mạc) : không có loài địa y nào xuất hiện. Trong vùng này, nồng độ trung bình hàng ngày hay hàng năm của SO2 , NO2 và các chất ô nhiễm không khí khác gần hay vượt tiêu chuẩn cho phép với mức xác suất cao.
- Struggling zone (vùng tranh đấu) : xuất hiện những loài địa y có khả năng kháng nhiễm, tuy nhiên những loài nhạy cảm đã bị tổn thương. Vùng này được chia thành 3 vùng nhỏ :
• Inter struggling zone (vùng tranh đấu trong) : các loài địa y nghiên cứu có thể được tìm thấy trên 10% số cây trong vùng.
• Intermediate struggling zone (vùng tranh đấu trung gian) : các loài địa y nghiên cứu có thể được tìm thấy trên 25% số cây trong vùng.
• Outer struggling zone (vùng tranh đấu ngoài) : các loài địa y nghiên cứu có thể được tìm thấy trên 50% số cây trong vùng.
- Normal zone (vùng bình thường) : không có sự tác động của ô nhiễm không khí, địa y phát triển bình thường.
Tiến trình thiết lập bản đồ :
- Xác định độ che phủ của tất cả các loại địa y xuất hiện trong nhóm. - Xác định tỷ lệ (%) cây có địa y xâm thực.
-Xác định tổng số loài địa y trên mỗi cây.
- Cần chú ý quan trắc sự xuất hiện của các loài địa y bởi ảnh hưởng của các yếu tố khác ngoài sự ô nhiễm không khí (như độ ẩm, chất nền …). - Các dữ kiện được ghi lại trên bản đồ và từ đó dựa trên sự xuất hiện và
trạng thái của địa y để xác định các khu vực khác nhau. Phương pháp này tương đối nhanh để đánh giá hiện trạng ô nhiễm.
Phương pháp định lượng :
Trên lớp ngoài của thân cây, trong diện tích 30*130cm và tại độ cao 120 - 170cm người ta đo độ che phủ của địa y. Tần số của chúng được xác định như sau :
diện tích trên thân cây được chia thành 10 vùng con, sau đó người ta đếm số vùng con có địa y xuất hiện từ đó tính ra chỉ số địa y của vùng. Giá trị này cho ta hình ảnh khái quát về mức độ ô nhiễm của khu vực nghiên cứu.
™ Chỉ số trong sạch của không khí : IPA = Q * f
Trong đó :
Q : khả năng chịu đựng chất độc hại, chỉ thị cho mức nhạy cảm của loài đối với chất ô nhiễm, được suy ra từ số địa y quan sát được. Một hệ thống cấp bậc các loài xuất hiện trong vùng nghiên cứu được xếp dựa trên mức độ nhạy cảm tăng dần. Giá trị Q thấp cho biết chỉ có một số ít loài hiện diện.
f : tần số, suy ra từ % che phủ của địa y trên diện tích nghiên cứu, được đánh giá theo thang điểm từ 0 đến 5.
Một bất lợi của phương pháp này là giá trị độ nhạy cảm của mỗi loài địa y được xác định một cách trùng lặp đối với mỗi diện tích nghiên cứu. Vì vậy, các chỉ
số IPA của những khu vực lân cận không thể so sánh được. - Chỉ số trong sạch của không khí được xác định theo công thức:
Trong đó :
Q : tương tự như trên
F : tần số (số ô trong lưới kẻ ô vuông trên thân cây nơi có các loài địa y quan sát xuất hiện).
C : độ che phủ, chỉ thị cho mức độ che phủ của các loài địa y xuất hiện trong các vùng quan sát (0,1,2,3,4,5).
V : sức sống, đặc trưng cho trạng thái sức khỏe và sức sống của địa y, dựa trên 3 mức độ (tốt , bình thường, kém phát triển)
S : mức độ tổn hại, được đánh giá dựa trên các triệu chứng nhìn thấy được (vàng lá, chết hoại …), theo 3 cấp độ là không tổn thương, tổn thương, tổn thương nghiêm trọng.
Nguyên tắc của phương pháp này là tại mỗi vị trí sự xuất hiện của các loài địa y tương quan với chất lượng không khí. Trường hợp tác động thấp, cả số lượng địa y và giá trị bao phủ đều cao. Dựa trên số loài địa y và độ che phủ mà người ta tính ra chỉ số IPA - đặc trưng cho chất lượng không khí.
Chỉ số chất lượng của không : dựa vào độ nhạy cảm của mỗi loài địa y (hiện chỉ mới xem xét đối với khí SO2 ).
- Chỉ số nhạy cảm được xác định dựa trên nồng độ khí SO2 cực đại mà các loài địa y chịu được, không bị tổn hại. Chỉ số địa y của loài nhạy cảm nhất Lecanora conizaeoides được cho là 1. Từ đó ta có được mức chuẩn để so sánh tất cả các giá trị độ nhạy khác.
Trong đó :
Di : độ che phủ của loài thứ i, co xét đến sức sống. Ei : độ nhạy cảm của loài thứ i.
- Rêu ( Bryophyte , Moss) :
Lượng lớn các loài rêu đã bị giảm đi ở các vùng đô thị, trung tâm công nghiệp do sự nhạy cảm của những loài thực vật bậc thấp nay đối với ô nhiễm không khí.
Tác hại của SO2 : Họ đã quan sát thấy sự hủy hoại đáng kể của diệp lục, sự sai lệch cấu trúc và chức năng tế bào khi nồng độ SO2 vượt quá 5ppm. SO2 sẽ chuyển thành axit H2SO4 dưới điều kiện ẩm ướt, vì thế lượng nước chứa quanh rêu sẽ ảnh hưởng đến mức độ phá hủy diệp lục tố. Ô nhiễm SO2 lúc đầu sẽ làm tăng cường đường hô hấp, nhưng sau khi trên lá xuất hiện các điểm chết hoại thì cường độ hô hấp sẽ giảm. Triệu chứng thông thường của ô nhiễm SO2 là sự nhạt màu. Đầu tiên, ngọn lá (nơi tiếp xúc nhiều hơn cả) và sau đó là các phần cơ bản khác cũng có thể bị mất màu. Những tảng rêu bị mất màu hoàn toàn thường không thể phục hồi được, thậm chí nếu sau đó được đặt vào một môi trường trong sạch. Sự suy giảm tổng sinh khối, sự phai màu và sự biến mất của loài rêu có thể phản ánh tác động gia tăng của khí SO2 .
Tác hại của HF :
Hydro floride hấp thụ trên bề mặt lá đi vào ngọn hay cuống lá gây nên các triệu chứng tổn hại điển hình. Mức độ tổn hại tỷ lệ với lượng HF và thời gian, gọi là hệ số tiếp xúc ( = nồng độ * thời gian).
Tác hại của O3 :
Ozon là một chất quang hóa độc hơn cả cac oxit nitơ và một số hydrocarbon. Ozon gây nên tổn hại cấp tính và sự sớm lão hóa ở thực vật. Tuy nhiên, nồng độ Ozon thấp có thể kích thích sự phát triển của rêu.
Tác hại của kim loại nặng :
Nhiều loài rêu có khả năng tích tụ kim loại nặng (Pb, Cu, Zn, …) ở nồng độ rất cao. Người ta đã từng phát hiện nồng độ chì (Pb) đến 17320ppm trong rêu H.splendens tại một vị trí ô nhiễm, giá trị tương ứng ở loài Picca và Clintonia lúc đó là 349,5 và 548,5ppm.
- Thảo mộc ( Herbaceous ) :
Các tác động lên cây trồng có thể xảy ra theo 2 trường hợp phụ thuộc vào nồng độ của chất ô nhiễm và thời gian tiếp xúc :
+ Tác động cấp tính : chịu ảnh hưởng của nồng độ khí ô nhiễm cao trong thời gian ngắn. Biểu hiện bên ngoài : chết hoại, các mô lá bị chết.
+ Tác động mãn tính : diễn ra trong thời gian dài với nồng độ chất ô nhiễm thấp. Cây trồng không xuất hiện những triệu chứng bên ngoài mà các tế bào lá bị phá hủy, sức tăng trưởng của cây trồng bị giảm đi và diện tích lá không thể phát triển được.
Dựa vào phản ứng của cây để đánh giá mức độ ô nhiễm :
- Không nhận ra được tác động : xuất hiện vùng chết hoại ở đỉnh lá … (rất ít) trong 10 lá hoặc hơn. Không có sự khác biệt nào đối với sức tăng trưởng của cây vùng ô nhiễm và không ô nhiễm.
- Tác động nhẹ : phát hiện vùng chết hoại nhẹ trong trung bình 5 lá. Diện tích vùng chết hoại khoảng 2-3 cm2. Các chồi lá phát triển bình thường nhưng các tua ở mép lá thì giảm đi.
- Tác động trung bình : cứ trung bình 2 lá thì có vùng chết hoại. Toàn bộ sự phát triển của cây bị giảm đi.
- Tác động lớn : bề mặt của mỗi lá bị giảm đi, toàn bộ vùng mà lá bị chết hoại các tua vẫn còn nhưng rất ít.
- Tác động rất lớn : hình dạng của mỗi lá như bị ai đó cắt bỏ đi một phần -Tác động hoàn toàn : trên 80% lá bị chết hoại, các tua ở mép lá hoàn toàn mất hẳn. Khả năng phát triển của cây trồng hoàn toàn giảm sút.
Một số loài thảo mộc thường dùng làm chỉ thị như : cây nho, lay ơn, hoa loa kèn, cây thuốc lá … giúp đánh giá và nhận biết được khí ô nhiễm là SO2 , HCl , Cl2, O3, hợp chất flo, các oxit nitơ, kim loại nặng.
- Cây lá rộng ( Broad leaved tree ) :
Một số loài cây lá rộng có phản ứng với các chất khí SO2, Fluoride khi nồng độ các chất này tăng lên trong không khí.
Dựa vào sự biến đổi của màu lá, sự xuất hiện của các đốm chết hoại để đánh giá chất lượng môi trường không khí.
3.2 GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ :
3.2.1. Khái niệm :
Giám sát chất lượng môi trường không khí là việc làm liên tục, có hệ thống, thông qua quan trắc sự biến đổi chất lượng môi trường không khí theo thời gian và không gian, đánh giá, dự báo trạng thái môi trường nhằm thu thập những thông tin về chất lượng môi trường không khí phục vụ cho việc quản lý và thực hiện những biện pháp bảo vệ môi trường không khí.
Giám sát là một trong những nhiệm vụ đầu tiên cần thiết cho việc quản lý môi trường một cách chặt chẽ. Các nhiệm vụ khác bao gồm : đánh giá tác động môi trường, tổng kết nghiên cứu và trao đổi thông tin.
3.2.2. Nhiệm vụ của việc giám sát : Bao gồm các nhiệm vụ sau đây :
- Quan trắc chất lượng không khí, điều tra nguồn thải, nghiên cứu địa hình, dân cư, các tác hại do ô nhiễm gây ra, các thiết bị làm sạch khí thải, các yếu tố khí