Ozone, hay còn gọi là trioxygen (O3), là một chất khí tạo thành lớp lá chắn bảo vệ Trái Đất khỏi tác động của tia cực tím từ mặt trời. O3 có khối lượng phân tử là 48,0 g/mol, nặng hơn không khí, không có màu hay ở điều kiện tiêu chuẩn có màu xanh nhạt, mùi hăng mạnh. O3 có điểm sôi là – 1120C, điểm chảy là – 1930C. Ở 00C, O3 hòa tan trong nước theo tỷ lệ 49 ml/100 ml nước.
•Tính chất hóa học của O3
O3 có thể tạo ra các peroxide gây nổ với các alken. Trong trường hợp bị làm nóng, O3 có thể gây cháy hay nổ mạnh. O3 có thể bị phân hủy thành O2 khi gặp tác nhân nhiệt. O3 là một chất oxy hóa – khử mạnh. O3 có thể phản ứng với các alken, ecte và cao su. O3 có thể ăn mòn các chất kim loại trừ vàng và bạch kim.
•Nguồn phát thải O3
O3 được tạo ra từ các nguồn phát thải chủ yếu sau:
Quá trình khử trùng nước uống, khử mùi thực phẩm trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Quá trình tẩy trắng hàng dệt may, bột giấy, sáp, tinh bột. Quá trình lọc dầu khoáng và dẫn xuất của dầu.
Quá trình chế tạo nước hoa, long não.
Quá trình sản xuất có hồ quang điện, hàn điện.
Các loại đèn tia X, đèn tia cực tím, đèn hơi thủy ngân, máy photocopy cũng tạo ra O3.
•Tác hại của O3
- Nhiễm độc cấp tính
Nồng độ 0,05 – 0,1 ppm: Nạn nhân có thể bị kích thích mũi, miệng, khó thở.
Nồng độ 0,3 – 1 ppm: Nạn nhân có thể bị giảm thị lực, nhức đầu, ho, khó thở, co thắt ngực, rối loạn hệ hô hấp nhẹ.
Nồng độ 1,5 – 2 ppm: Nạn nhân có thể bị suy giảm khả năng bão hòa oxi, tổn thương hình thái hồng cầu, rối loạn hệ thần kinh, rối loạn khả năng phối hợp, khó khăn khi diễn đạt.
Nồng độ 4 – 5 ppm: Nạn nhân có thể bị phù phổi, tổn thương phế quản. Nồng độ 50 ppm: Nạn nhân chết ngay sau vài nhịp thở.
- Nhiễm độc mãn tính
Nạn nhân nếu tiếp xúc lâu dài hay liên tục với không khí có nồng độ O3 khoảng 1 ppm có thể bị nhức đầu, mệt mỏi, khó hô hấp và rối loạn chức năng hô hấp.
2.1.4.5. Sulfur dioxide (SO2)
•Tính chất vật lý của SO2
Sulfur dioxide (SO2) là một chất khí không màu, có mùi hơi hắc hoặc cay khi nồng độ ở 1 ppm, gây gạt thở và có vị chua như acid. SO2 có khối lượng phân tử là 64,066 g/mol, nặng hơn không khí, d = 2,279. SO2 dễ bị hóa lỏng ở áp suất cao hay bị làm lạnh ở − 150C, một lít SO2 lỏng sẽ cho 500 lít SO2 khí. Khí SO2 khi bốc hơi sẽ thu rất nhiều nhiệt, người ta áp dụng tính chất này của SO2 để làm các máy lạnh.
•Tính chất hóa học của SO2
SO2 phản ứng với nước sẽ trở thành acid H2SO3, sau đó do sự có mặt của O2 hòa tan trong nước, acid H2SO3 sẽ bị oxy hóa từ từ thành H2SO4. SO2 có tính chất khử tương đối mạnh, chính vì tính chất này mà người ta thường dùng SO2 làm chất tẩy màu và chất khử trong hóa phân tích.
•Nguồn phát thải SO2
SO2 được tạo ra từ các nguồn phát thải chủ yếu sau: Quá trình sản xuất H2SO4 từ quặng pirit sắt. Quá trình sản xuất hóa chất có lưu huỳnh.
trong ngành công nghiệp nhiệt điện.
Quá trình chiết suất các sản phẩm từ dầu mỏ.
Quá trình tẩy trắng trong ngành công nghiệp giấy, đường, sợi, da.
Các thiết bị làm lạnh, kho lạnh trong công nghiệp cũng là một nguồn phát sinh SO2 đáng kể.
•Tác của SO2
- Nhiễm độc cấp tính
Ở nồng độ cao, nạn nhân có thể bị kích thích mắt dữ dội, kích thích niêm mạc đường hô hấp trên, gây nên tình trạng khó thở, tím tái, rối loạn thị giác, tuần hoàn phổi ngừng đột ngột, có thể dẫn đến tử vong.
- Nhiễm độc mãn tính
Nạn nhân có thể bị các triệu chứng sau: Kích thích cục bộ niêm mạc miệng, cảm giác nóng rát, mũi họng sưng đau, tăng tiết dịch, ho, đau ngực, khó thở, đau mắt, buồn nôn; niêm mạc mũi, thanh quản bị phù nề, xung huyết, tổn thương răng và da; ở phụ nữ có thể làm rối loạn tuyến giáp và kinh nguyệt.
2.2. Chỉ số chất lượng không khí (AQI)
2.2.1. Khái niệm và mục đích chỉ số môi trường
•Khái niệm chỉ số môi trường
Chỉ thị môi trường là thước đo tổng hợp, cô đọng các thông tin môi trường để đánh giá tình trạng môi trường.
Chỉ số môi trường là một tập hợp các thông số hay chỉ thị được tích hợp hay nhân với trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó. Chỉ số môi trường truyền đạt các thông tin đơn giản và rõ ràng về một vấn đề môi trường cho người ra quyết định và cho công chúng.
-Phản ánh hiện trạng và diễn biến chất lượng môi trường, đảm bảo tính phòng ngừa của công tác bảo vệ môi trường.
-Cung cấp thông tin cho những người quản lý, các nhà hoạch định chính sách cân nhắc về các vấn đề môi trường và phát triển kinh tế xã hội để đảm bảo phát triển bền vững.
-Thu gọn kích thước, đơn giản hóa thông tin để dễ dàng quản lý, sử dụng và tạo ra tính hiệu quả thông tin.
-Thông tin cho cộng đồng về chất lượng môi trường, nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng.
2.2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Hoa Kỳ: Cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã phát triển một chỉ số mà họ sử
dụng để báo cáo chất lượng không khí hằng ngày gọi tắt là AQI. AQI của Hoa Kỳ được chia làm sáu loại đại diện cho sáu mức độ quan tâm tác động môi trường không khí đến sức khỏe con người.
Bảng 2.1: Thang đo giá trị AQI theo U.S.EPA và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người
Giá trị AQI
Chất lượng
không khí Mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe người dân
Màu quy định khi biểu diễn
0 – 50 Tốt CLKK ở mức này được coi là phù hợp, không
gây ra rủi ro cho sức khỏe Xanh
51 – 100 Trung bình
CLKK ở mức này chấp nhận được, tuy nhiên một vài chất ô nhiễm có thể gây ra những ảnh hưởng trung bình đối với sức khỏe một nhóm rất nhỏ dân cư nhạy cảm
Vàng
khỏe đối với nhóm đối tượng
nhạy cảm
môi trường có thể bị ảnh hưởng đến sức khỏe ở mức độ AQI này, công chúng nói chung chưa bị ảnh hưởng
151 – 200 Có hại đến sức khỏe
Ở mức độ này, sự ô nhiễm không khí làm tất cả mọi người đều bị ảnh hưởng đến sức khỏe, nhóm dân cư nhạy cảm với sự ô nhiễm không khí có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng về sức khỏe
Đỏ
201 – 300 Rất có hại đến sức khỏe
Mức độ báo động về sức khỏe, mọi người dân đều có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng về sức khỏe
Tím
301 – 500 Nguy hại
Cảnh báo sức khỏe được đặt ở mức độ khẩn cấp, toàn bộ dân số bị ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng, đây là mức độ nguy hiểm nhất
Nâu sẫm
(Nguồn: U.S.EPA, 2012) Ghi chú: Nhóm nhạy cảm bao gồm trẻ em, người già và những người mắc bệnh hô hấp
Canada: Ở Canada chỉ số chất lượng không khí Y tế (AQHI) là một quy mô thiết
kế để giúp cộng đồng hiểu được tác động của chất lượng không khí đến sức khỏe. Các chỉ số chất lượng không khí Y tế tại Canada được cho theo thang điểm từ 1 đến 10 + để chỉ ra mức độ tác động đến sức khỏe từ chất lượng không khí.
Bảng 2.2: Thang đo giá trị AQHI và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người tại Canada
Chỉ số chất lượng không
khí Y tế (AQHI) Mức tác động Ảnh hưởng đến sức khỏe con người
1 – 3 Thấp
Không ảnh hưởng đến sức khỏe khi tham gia các hoạt động vui chơi, giải trí ngoài trời.
4 – 6 Vừa phải Nhóm đối tượng nhạy cảm nên hạn chế ra ngoài.
7 – 10 Cao Hạn chế ra ngoài trời đặc biệt là đối với trẻ em và người cao tuổi.
Trên 10 Rất cao Tuyệt đối không được ra ngoài trời.
(Nguồn: Bộ Y tế Canada, 2012)
Singapore: Quốc qia Singapore sử dụng các chỉ số tiêu chuẩn chất ô nhiễm để
báo cáo về chất lượng môi trường không khí gọi tắt là PSI.
Bảng 2.3: Thang đo giá trị PSI và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người tại Singapore
PSI Mức tác động Ảnh hưởng đến sức khỏe con người
0 – 50 Thấp Không ảnh hưởng.
51 – 100 Trung bình Ít hoặc không ảnh hưởng.
101 – 200 Không lành mạnh
Có triệu chứng đối với người nhạy cảm như mắc bệnh tim mãn tính hoặc bệnh phổi. Các triệu chứng thoáng qua như kích ứng mắt, hắt hơi…
201 – 300 Rất không lành mạnh
Các triệu chúng trở nên nặng với nhóm người nhạy cảm. Người khỏe mạnh bắt đầu có triệu chứng của bệnh.
301 – 400 Nguy hiểm Không được phép ra ngoài.
Trên 400 Rất nguy
hiểm Chết người trong vài nhịp thở.
(Nguồn: Cơ quan môi trường quốc gia Singapore, 2012)
2.2.3. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Việt Nam đặt nền móng sơ khai về việc sử dụng chỉ số AQI để đánh giá ô nhiễm môi trường không khí và cảnh báo mức độ tác động đến sức khỏe con người đầu tiên tại thành phố Hồ Chí Minh. Đến nay, tại các thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng… và
xung quanh các khu công nghiệp, cụm công nghiệp các cơ quan bảo vệ môi trường Việt Nam đều áp dụng chỉ số AQI để thông báo về hiện trạng chất lượng không khí đến cộng đồng nhằm hạn chế thấp nhất các rủi ro do sự ô nhiễm môi trường không khí mang lại.
2.2.4. Cơ sở xây dựng phương pháp tính AQI [3]
•Trên thế giới: Mỹ, Braxin, Canada, Hồng Công, Hàn Quốc, Thái Lan, Australia, Anh, Pháp, Bồ Đồ Nha…
•Việt Nam: Thành phố Hồ Chí Minh.
Nghiên cứu kinh nghiệm AQI trên thế giới và Việt Nam cho thấy có ba phương pháp tính AQI đã được xây dựng và áp dụng.
Phương pháp 1: Sử dụng bản đối chiếu. Phương pháp này áp dụng chủ yếu ở các nước Anh, Pháp, Canada.
Phương pháp 2: Sử dụng công thức đơn giản. Phương pháp 2 áp dụng cho Australia và Việt Nam.
Phương pháp 3: Sử dụng công thức phức tạp. Phương pháp này áp dụng cho các nước Mỹ, Braxin, Hàn Quốc, Thái Lan, Bồ Đồ Nha.
Sau đây chúng ta đi vào tìm hiểu nội dung từng phương pháp và ưu – nhược điểm của các phương pháp đó.
Phương pháp 1
Đây là phương pháp tính toán AQI được áp dụng tại Anh.
Các thông số dùng cho việc tính toán AQI của phương pháp này là: NO2, SO2, O3, CO và PM10.
Hình 2.1: Các mức AQI được quy định theo màu áp dụng tại Anh
(Nguồn: Phương pháp tính toán chỉ số CLKK, Hà Nội, 6/2011)
Bảng 2.4: Bảng đối chiếu AQI
O3 NO2 SO2 CO PM10 Tb 8h hoặc 1h Tb 1h Tb 15 phút Tb 8h Tb 24h Chỉ số µg/m3 ppb µg/m3 ppb µg/m3 ppb mg/m3 ppb µg/m3 µg/m3 Thấp 1 0-33 0-16 0-95 0-49 0-88 0-32 0-3,8 0-3,2 0-21 0-19 2 34-65 17-32 96-190 50-99 89-176 33-66 3,9-7,6 3,3-6,6 22-42 20-40 3 66-99 33-49 191-286 100- 149 177- 265 67-99 7,7- 11,5 6,7-9,9 43-64 41-62 Trung bình 4 100-125 50-62 287-381 150- 199 266- 354 100- 132 11,6- 13,4 10,0- 11,5 65-74 63-72 5 126-153 63-76 382-477 200- 249 355- 442 133- 166 13,5- 15,4 11,6- 13,2 75-86 73-84 Thấp – chỉ số từ 1 đến 3 Trung bình – chỉ số từ 4 đến 6 Cao – chỉ số từ 7 đến 9 Rất cao – chỉ số trên 10
6 154-179 77-89 478-572 250- 299 443- 531 167- 199 15,5- 17,3 13,3- 14,9 87-96 85-94 Cao 7 180-239 90- 119 573-635 300- 332 532- 708 200- 266 17,4- 19,2 15,0- 16,5 97-107 95- 105 8 240-299 120- 149 636-700 333- 366 709- 886 267- 332 19,3- 21,2 16,6- 18,2 108- 118 106- 116 9 300-359 150- 179 701-763 367- 399 887- 1063 333- 399 21.3- 23,1 18,3- 19,9 119- 129 117- 127 Rất cao 10 136+ 180+ 764+ 400+ 1064+ 400+ 23,2+ 20,0+ 130+ 128+
(Nguồn: Phương pháp tính toán chỉ số CLKK, Hà Nội, 6/2011)
Phương pháp 2
Đây là phương pháp tính toán AQI áp dụng tại Việt Nam.
Trước hết tại mỗi trạm, AQI sẽ được tính cho từng chất theo hai loại AQI theo giờ và AQI theo ngày tương ứng với các công thức đã được xây dựng trong Sổ tay hướng dẫn tính toán AQI.
Sau khi tính toán được chỉ số chất lượng không khí, sử dụng bảng xác định giá trị AQI tương ứng với mức cảnh báo chất lượng không khí và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người để so sánh, đánh giá, cụ thể trong bảng 2.5.
Bảng 2.5: Thang đo giá trị AQI theo quyết định 878/QĐ – TCMT và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người
Khoảng giá trị AQI
Chất lượng không
khí Ảnh hưởng sức khỏe Màu
51 – 100 Trung bình Nhóm nhạy cảm nên hạn chế thời gian
ở bên ngoài. Vàng
101 – 200 Kém Nhóm nhạy cảm cần hạn chế thời gian
ở bên ngoài. Da cam
201 – 300 Xấu Nhóm nhạy cảm tránh ra ngoài.
Người khỏe mạnh hạn chế ra ngoài. Đỏ
Trên 300 Nguy hại Mọi người nên ở trong nhà. Nâu
(Nguồn:Tổng cục Môi trường Việt Nam, 2011)
Phương pháp 3
Đây là phương pháp tính toán AQI được áp dụng phổ biến tại Mỹ. Các thông số dùng để tính: O3, CO, SO2, NO2, PM10, PM2,5. Các mức AQI áp dụng tại Mỹ được ghi trong bảng 2.1. Công thức tính AQI:
Trong đó:
là chỉ số chất lượng môi trường không khí của chất ô nhiễm p là nồng độ chất ô nhiễm p
là chỉ số trên của là chỉ số dưới của
là chỉ số AQI ứng với nồng độ là chỉ số AQI ứng với nồng độ
•Đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp tính AQI
Phương pháp 1
-Nhược điểm: Chỉ phân hạng được các mức AQI mà không thể so sánh hai giá trị AQI ở cùng một hạng.
Phương pháp 2
-Ưu điểm: Công thức tính toán đơn giản, chỉ cần sử dụng tiêu chuẩn không khí quốc gia là có thể xác định được các giá trị AQI.
-Nhược điểm: Các khoảng phân hạng giá trị AQI ứng với các ảnh hưởng khác nhau đến sức khỏe không được phù hợp bằng phương pháp 3.
Phương pháp 3
-Ưu điểm: Do bảng các chỉ số trên và chỉ số dưới dùng để tính toán AQI được xác định dựa vào tiêu chuẩn môi trường không khí quốc gia và các nghiên cứu về ảnh hưởng của sức khỏe do ô nhiễm môi trường không khí nên các mức AQI ứng với từng loại tác động đến sức khỏe phù hợp với thực tế nhất trong ba phương pháp được nêu.
-Nhược điểm: Công thức tính toán khá phức tạp và việc xây dựng các bảng chỉ số trên và chỉ số dưới khó khăn.
2.2.5. Chỉ số AQI theo U.S.EPA [2]
2.2.5.1. Giới thiệu chỉ số AQI theo U.S.EPA
Chỉ số AQI là một chỉ số được cơ quan môi trường Hoa Kỳ sử dụng để báo cáo CLKK hằng ngày, chỉ số này do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Liên bang Hoa Kỳ (U.S.EPA) đề ra. Giá trị của chỉ số AQI sẽ giúp cho người dân biết được chất lượng