Đánh giá xác định thành phần các ion hòa tan trong nước của bụi mịn tại trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Minh Đức TP Hồ Chí Minh, Tháng 10, 2021 BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

Mục tiêu

Để đánh giá nồng độ bụi tổng (TSP) trong không khí, mẫu được lấy và khảo sát tại sân thượng lầu 5, tòa nhà Trung tâm của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, tiến hành ở hai mùa khô và mùa mưa Nghiên cứu nhằm so sánh sự biến động của TSP giữa hai mùa, xác định mức độ ô nhiễm bụi tại vị trí này và cung cấp dữ liệu cho các biện pháp cải thiện chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng.

− Xác định thành phần WSIs có trong mẫu bụi TSP

− Đánh giá sự biến đổi thành phần WSIs trong mẫu bụithu được trong mùa khô và mùa mưa

− Bước đầu tìm hiểu nguồn gốc của bụi TSP thông qua kết quả phân tích thành phần WSIs

3 Tính mới và sáng tạo:

Ô nhiễm không khí ở Việt Nam nói chung và tại Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng là vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay Bụi mịn PM2.5 là nguyên nhân chính gây các bệnh liên quan đường hô hấp và ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người dân Hiện nay có nhiều bài báo và báo cáo liên quan đến mức độ ô nhiễm không khí và khói bụi ở TP.HCM, cho thấy chỉ số ô nhiễm không khí đang ở mức cao và có xu hướng gia tăng Việc theo dõi và công bố các chỉ số ô nhiễm giúp người dân nhận diện rủi ro, đồng thời cung cấp cơ sở cho các cơ quan chức năng đề xuất biện pháp phòng ngừa và can thiệp Nhóm đối tượng bị ảnh hưởng bao gồm trẻ em, người cao tuổi và người mắc bệnh nền, do đó cần tăng cường các biện pháp bảo vệ và nâng cao chất lượng không khí để cải thiện sức khỏe cộng đồng.

Ở Thành phố Hồ Chí Minh, các báo cáo hiện nay chỉ dừng lại ở việc phân tích nồng độ các chất ô nhiễm có trong không khí mà chưa xác định được nguồn gốc và nguyên nhân xuất hiện của chúng Việc nghiên cứu và truy vết nguồn phát thải là vấn đề cấp thiết cần được thực hiện nhanh chóng trong thời điểm hiện tại Nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin hữu ích nhằm tìm ra nguồn gốc phát thải khí độc, từ đó thiết lập chiến lược kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Nghiên cứu này đã xác định được nồng độ TSP của mùa mưa và mùa khô tại Đại học

Sư phạm kĩ thuật Đồng thời xác định thành phần WSIs có trong mẫu bụi cũng như nồng độ và nguồn gốc của chúng

5 Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài:

Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) là thước đo giá trị khoa học và giúp lan tỏa các kết quả nghiên cứu; nếu không có công bố trên tạp chí, các nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có) sẽ được ghi nhận để thể hiện tính thực tiễn và tác động của đề tài đối với sản xuất, dịch vụ hoặc giáo dục.

SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Đặt vấn đề: Ô nhiễm không khí đang là vấn đề nghiêm trọng, thu hút sự quan tâm của cộng đồng, đặc biệt ở những thành phố lớn Thành phố Hồ Chí Minh (HCMC) và Hà Nội là những đô thị tập trung đông dân cư, có lưu lượng phương tiện giao thông và khu công nghiệp lớn, dẫn tới chất lượng không khí xấu đi trong những năm gần đây Theo báo cáo của Thu và Blume (2017), số ngày có nồng độ bụi PM2.5 và PM10 vượt ngưỡng ở HCMC và Hà Nội tăng lên đáng kể, cho thấy tác động của ô nhiễm không khí đối với sức khỏe người dân và nhu cầu thực thi các biện pháp quản lý chất lượng không khí cũng như nâng cao nhận thức cộng đồng.

Trong những năm gần đây, ô nhiễm không khí ở Hà Nội có xu hướng tăng lên Tiếp xúc với bụi mịn gây ra các bệnh liên quan đến đường hô hấp và các vấn đề sức khỏe khác Vì vậy, giảm thiểu ô nhiễm không khí tại Hà Nội là một nhu cầu cấp thiết và đòi hỏi nghiên cứu cũng như hành động để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Các ion hòa tan trong nước (water soluble ions – WSIs) được báo cáo là thành phần chính của bụi mịn, chiếm lên đến 60-70% tổng khối lượng bụi mịn, theo Ali-Mohamed.

Phân tích thành phần WSIs sẽ cho ta thấy tính chất chung của bụi và từ đó giúp nghiên cứu sâu hơn về nguồn gốc của bụi mịn Tuy nhiên, hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu về thành phần WSIs trong bụi thu được ở các thành phố lớn tại Việt Nam Nghiên cứu này cung cấp những thông tin thiết yếu về thành phần WSIs trong bụi ở Thành phố Hồ Chí Minh (HCMC), làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về bụi đô thị ở Việt Nam.

Khảo sát này thực hiện lấy mẫu và đo nồng độ bụi tổng (TSP) trong không khí vào hai mùa: mùa khô và mùa mưa, tại vị trí sân thượng lầu 5 của tòa nhà trung tâm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, nhằm đánh giá chất lượng không khí trên khuôn viên campus Phương pháp gồm thu thập mẫu bụi bằng thiết bị đo và phân tích nồng độ TSP ở các thời điểm cố định, sau đó so sánh sự dao động giữa mùa khô và mùa mưa để xác định mức ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng Kết quả sẽ cung cấp dữ liệu cho đánh giá tác động tới sức khỏe và làm căn cứ cho các biện pháp quản lý chất lượng không khí tại trường.

− Xác định thành phần WSIs có trong mẫu bụi TSP

− Đánh giá sự biến đổi thành phần WSIs trong mẫu bụithu được trong mùa khô và mùa mưa

− Bước đầu tìm hiểu nguồn gốc của bụi TSP thông qua kết quả phân tích thành phần WSIs.

Ý nghĩa

Kết quả đề tài sẽ cung cấp thông tin hữu ích về thành phần các ion hòa tan trong nước được xác định từ mẫu bụi thu thập tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Dữ liệu này cho thấy sự hiện diện và phân bổ của các ion chính như Na+, Ca2+, Mg2+, Cl− và NO3− trong nước liên quan đến mẫu bụi, từ đó hỗ trợ đánh giá chất lượng nước và tác động của bụi tới môi trường khu vực nghiên cứu Những thông tin này có thể ứng dụng trong quản lý môi trường, nghiên cứu ô nhiễm bụi và hóa học nước, đồng thời cung cấp cơ sở cho các nghiên cứu liên quan đến thành phần hoá học của nước tiếp xúc với bụi tại TP Hồ Chí Minh.

Việc phân tích sự thay đổi trong thành phần bụi thu được giữa mùa khô và mùa mưa cho thấy sự biến động đáng kể giữa hai mùa và các thành phần aerosol liên quan Những thông tin nền này sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm bụi ở thành phố Hồ Chí Minh, giúp nhận diện nguồn gốc bụi, đánh giá mức độ ô nhiễm và tác động tới sức khỏe cộng đồng và môi trường.

Nội dung

Mẫu bụi tổng (TSP) được thu thập bằng hệ thống máy lấy mẫu thể tích lớn, đặt ở lầu 5 của tòa nhà trung tâm trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật trong hai mùa khô và mùa mưa năm 2021 Mẫu được phân tích thành phần các ion gồm 3 anion (SO4^2-, NO3-, Cl-) và 5 cation (K^+, Na^+, Ca^2+, Mg^2+, NH4^+) bằng máy sắc ký ion (IC) Dựa trên kết quả phân tích, sự biến đổi thành phần ion giữa mùa khô và mùa mưa được đánh giá, đồng thời đóng góp của từng ion vào tổng nồng độ bụi TSP được xác định Mối tương quan giữa các ion được phân tích để gợi ý nguồn gốc của bụi TSP.

TỔNG QUAN

Tổng quan về bụi

1.1.1 Định nghĩa và Phân loại

Bụi là các hạt lơ lửng trong không khí, có thành phần phức tạp, có thể tồn tại ở dạng rắn, lỏng hoặc là sự kết hợp của cả hai Thông thường, đường kính của hạt bụi dao động từ 0.001 đến 100 micromet (µm), tùy thuộc vào cơ chế hình thành khác nhau Những hạt có kích thước lớn hơn có tốc độ lắng tương đối nhanh, tạo thành hỗn hợp lơ lửng trong không khí.

Bụi có nguồn gốc nhân tạo hoặc tự nhiên Các nguồn nhân tạo gồm khu công nghiệp và khu đô thị, hoạt động giao thông với khí thải từ động cơ, mặt đường, phanh và mòn lốp, cùng các hoạt động công nghiệp khác như khí thải từ nhà máy điện và nhà máy lọc dầu, và các hoạt động xây dựng như khai quật và xới đất; ở khu vực nông thôn, nguồn thải chính đến từ các hoạt động canh tác khác nhau Về nguồn tự nhiên, có các nguồn liên quan đến biển và đại dương, sa mạc, đất, núi lửa, thực vật, cháy rừng và sấm sét (Hình 1.1) Với các nguồn tự nhiên khác nhau sẽ hình thành các hạt bụi có các đặc tính vật lý, hoá học khác nhau (Calvo và cộng sự, 2013).

Hình 1.1 Nguồn phát sinh bụi từ thiên nhiên (a: núi lửa, b: sóng biển)

Dựa vào nơi phát thải, bụi có thể được chia làm 2 loại đó là trong nhà và ngoài trời

- Các nguồn tạo ra bụi trong nhà:

Các hoạt động của con người như: nấu ăn, hút thuốc, đi lại,…

Các nguồn sinh học trong nhà: nấm mốc phát triển trong các vùng ẩm thấp trong nhà

Từ phòng thí nghiệm: các quá trình hóa học tổng hợp công nghiệp, các hạt tạo ra từ khói trong quá trình thực hiện phản ứng hóa học,…

- Các nguồn tạo ra bụi ngoài trời

Nguồn bụi sơ cấp là các hạt bụi được phát thải trực tiếp vào không khí từ nhiều hoạt động và hiện tượng tự nhiên, ảnh hưởng đến chất lượng không khí và sức khỏe người dân Các nguồn phổ biến bao gồm bụi phát sinh từ xây dựng, tro bay từ các quá trình đốt cháy, khói bụi từ đốt rơm rạ và tro muội than từ xe tải chạy bằng động cơ diesel hoặc từ lốp xe mòn Ngoài ra, bụi núi lửa và bụi từ sa mạc hoặc biển cũng đóng góp vào nguồn bụi sơ cấp ở nhiều khu vực.

Bụi thứ cấp (secondary aerosol) được hình thành từ sự kết hợp giữa bụi sơ cấp và các hợp chất trong khói thông qua quá trình quang hóa, tạo ra các thành phần như sulfate (SO4^2-), nitrate (NO3^-), cùng với các hạt bụi độc hại như hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs), dioxin và kim loại nặng (Hinds, 1999).

Phân loại bụi dựa trên kích thước cho thấy hai nhóm chính là bụi mịn và bụi thô Việc phân loại này được thực hiện bằng cách đo kích thước hạt và xác định ngưỡng phân loại phù hợp Kích thước hạt gắn liền với khả năng phân tán của bụi trong môi trường, ảnh hưởng đến chất lượng không khí và mức độ lan tỏa của các hạt bụi Vì vậy, nhận diện và phân loại bụi theo kích thước là yếu tố quan trọng trong quản lý ô nhiễm và an toàn môi trường.

Bụi, hay hạt bụi, là tập hợp các hạt lơ lửng có đường kính lớn hơn 10 μm Do kích thước và khối lượng lớn, các hạt bụi sẽ dễ lắng xuống trong không khí.

Hình 1.2 Các nguồn phát sinh bụi từ khí đốt (a: đốt nhiên liệu, b: đốt rơm rạ)

Bụi mịn (Particulate Matter) là tập hợp các hạt bụi lơ lửng có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 μm, được gọi là PM10 Các hạt này có kích thước rất nhỏ và khối lượng nhẹ, dễ bị gió cuốn lên và bay lơ lửng trong không khí Khi hít phải, bụi PM10 có thể xâm nhập vào đường hô hấp và ảnh hưởng đến sức khỏe, đặc biệt với người mắc bệnh hô hấp hoặc người có hệ miễn dịch yếu Vì vậy PM10 được theo dõi như một chỉ số ô nhiễm không khí quan trọng nhằm đánh giá chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

1.1.2 Tác động của bụi đến sức khỏe và môi trường

Bụi mịn có kích thước và khối lượng nhỏ, khó lắng nên dễ xâm nhập vào cơ thể Bụi thô (đường kính > 10 μm) sẽ đi vào khoang mũi và cổ họng, trong khi bụi mịn (đường kính ≤ 10 μm) có thể đi sâu vào phổi, gây tắc nghẽn phế quản phổi mãn tính và thậm chí xâm nhập vào máu Khi bụi mịn tích tụ, phổi bị phá hủy dần và hệ miễn dịch suy giảm, lâu dài có thể dẫn đến nguy cơ ung thư Vì vậy bụi mịn gây hại cho sức khỏe con người. -**Support Pollinations.AI:** -🌸 **Ad** 🌸Powered by Pollinations.AI free text APIs [Support our mission](https://pollinations.ai/redirect/kofi) to keep AI accessible for everyone.

Bụi mịn thường bám trong khoang mũi, cổ họng và thanh quản, có thể xâm nhập vào phổi và máu; hạt bụi nhỏ thường được giữ lại ở khí quản và phế nang, và trong quá trình hô hấp bụi mịn cộng với CO, SO2 và NO2 có thể làm giảm khả năng liên kết oxy của hemoglobin, khiến tế bào thiếu oxy và gây kích ứng mắt, mũi, họng cùng các bệnh hô hấp.

Hình 1.3 Ảnh hưởng của bụi đến sức khoẻ con người

Một số bệnh gây ra bởi bụi mịn:

− Suy giảm chức năng phổi

− Kích ứng đường thở, ho và khó thở

Do vậy, ô nhiễm không khí trong gia đình bắt nguồn chủ yếu từ hoạt động của con người, bao gồm cả quá trình đốt than và khí thải từ xe cộ Các nghiên cứu cho thấy sưởi ấm bằng đốt than gây hại cho hệ hô hấp của con người, đặc biệt là trẻ em (Jones và cộng sự, 1999) Các tác nhân gây ô nhiễm khác như hóa chất, nội thất, đồ dùng văn phòng, nấu ăn, hút thuốc và sưởi ấm đều tác động tới môi trường sống và sức khỏe con người (Borne và cộng sự, 2005; Li và cộng sự, 2009).

Bụi tác động đến khí hậu theo hiệu ứng trực tiếp và gián tiếp

Hiệu ứng trực tiếp phụ thuộc vào khả năng của các hạt trong bầu khí quyển hấp thụ ánh sáng mặt trời hoặc phân tán nó trở lại vào không gian Dù ánh sáng có thể bị phân tán theo mọi hướng, một phần ánh sáng mặt trời bị các hạt bụi trong bầu khí quyển phân tán ra khỏi bề mặt Trái Đất, gây nên hiệu ứng bụi trực tiếp.

Hình 1.4 Nguồn phát sinh bụi trong nhà

Bụi có ảnh hưởng gián tiếp và tham gia vào quá trình hình thành đám mây Để mây hình thành, bầu khí quyển cần hai thành phần chính là hơi nước và hạt bụi TSP Hạt bụi cung cấp bề mặt cho hơi nước ngưng tụ thành giọt nước và hình thành mây.

Nguồn bụi gồm hai loại tự nhiên và nhân tạo, khiến thành phần bụi đa dạng theo nguồn phát thải Theo nghiên cứu, các thành phần chính đóng góp vào bụi mịn ở khu vực này gồm bụi khoáng chất (đất), bụi từ khí thải của phương tiện cơ giới, bụi đại dương, bụi từ giao thông, bụi thứ cấp và đốt rơm rạ, chiếm tới 73% tổng các thành phần trong phân tích gốc Đối với bụi thô, phân tích cho thấy 80% thành phần tương đồng với bụi mịn, tuy mức độ quan trọng giữa chúng lại khác nhau Bằng mô hình phân tích ô nhiễm không khí, kết quả cho thấy xe máy là loại phương tiện chủ đạo ở Thành phố Hồ Chí Minh, chiếm 92–95% tổng số phương tiện giao thông và là nguồn phát thải chính trên đường phố, đóng góp 56% NOx, 65% SO2, 94% CO và 86% lượng khí thải.

PM10 cho thấy các loại xe tải và ô tô từ 4 đến 16 chỗ đóng góp đáng kể vào lượng khí thải NOx và SO2 Cụ thể, xe tải đóng góp khoảng 21% lượng khí thải NOx và khoảng 10% lượng khí thải SO2, cho thấy tầm quan trọng của việc kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm từ phương tiện giao thông Việc nâng cấp công nghệ động cơ, khuyến khích sử dụng phương tiện sạch hơn và thực thi các biện pháp hạn chế khí thải có thể giúp cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Hình 1.5 Tác động trực tiếp

Hình 1.6 Sự hình thành gián tiếp

SO2, và loại xe hơi 4-16 chỗ đóng góp 14% NOx và 19% lượng khí SO2 (Hoa và cộng sự, 2020)

Bảng 1.1 Các nghiên cứu về thành phần hạt bụi Thành phần

Nguồn phát thải Đặc điểm Tài liệu tham khảo

Sa mạc, lòng hồ khô, bề mặt nửa khô cằn

Hình thành bởi Ca 2+ , Si,

Cơ chế tạo ra là sự muối hóa (lớp đất di chuyển theo gió trên bề mặt)

Bụi biển Sóng biển va đập

Hình thành chủ yếu bởi

Ca 2+ , Cl - và một lượng nhỏ

Nước biển chứa các ion quan trọng như SO4^2-, Mg^2+ và K^+, cùng với muối biển và nhiều hợp chất hữu cơ khác do tảo, vi khuẩn và các dạng sống khác trong đại dương tiết ra.

Tro núi lửa thường nằm trong khoảng 1-10àm

Nếu phun trào đủ mạnh, các hạt bụi có thể đạt đến tầng bình lưu có thời gian tồn tại trung bình từ 1–2 năm

Tuy nhiên, thời gian tồn tại của hạt bụi ở tầng đối lưu trong 1 tuần

Khí thải qua ống xả của các phương tiện giao thông bao gồm bụi và các hỗn hợp ion khí NO3 -, SO4 2-, PAHs

Khí thải có chứa các thành phần kim loại nặng như Cd,

Fe, Hg, Cu,… phát sinh từ hoạt động mài mòn của lốp xe, mặt đường

Các ngành sản xuất gạch, gốm sứ, xi măng, khai thác than, xây dựng

Các hoạt động công nghiệp tạo ra 60% - 80% lượng khí thải lưu huỳnh

Những nghiên cứu trong và ngoài nước

Bảng 1.2 Thống kê các nghiên cứu ngoài nước liên quan đến WSIs trong bụi TSP

Zhang và cộng sự (2011) đã khảo sát WSIs trong mẫu bụi PM2.5 tại Xi’an, Trung Quốc trong một năm và nhận thấy thành phần chủ yếu gồm 5 cation và 3 anion, cụ thể là các cation K+, Na+, Ca2+, Mg2+ và NH4+, cùng với 3 anion Cl-, NO3- và SO4^2- Những kết quả này cung cấp cái nhìn sâu về thành phần ion hòa tan trong bụi PM2.5 và có ý nghĩa đối với đánh giá chất lượng không khí cũng như tác động đến sức khỏe.

Trong PM2.5, nồng độ trung bình của các ion SO4^2-, NO3-, NH4+ lần lượt là 35,6 μg/m3, 16,4 μg/m3 và 11,4 μg/m3, là những thành phần đóng góp chính cho tổng nồng độ WSIs Kết quả cho thấy bụi có nguồn gốc từ khí thải đô thị (nhà máy, xí nghiệp, phương tiện giao thông) và các hoạt động đốt nhiên liệu hoá thạch.

Trong bài nghiên cứu về thành phần WSIs trong bụi TSP của Jiang và cộng sự

(2021) tại tỉnh Lanzchou, Trung Quốc trong 26 năm đã so sánh nồng độ WSIs (Bảng1.3)

Các WSIs được phân tích

Tài liệu tham khảo Xi’an (Trung

Drug ( Ấn Độ) K + , Na + , Ca 2+ ,

Agra (Ấn Độ) K + , Na + , Ca 2+ ,

Nồng độ của các ion SO4^2-, NO3^-, và Ca^2+ chiếm đa số trong hạt bụi TSP ở Lanzhou, cho thấy thành phần axit và khoáng đóng vai trò chủ đạo trong aerosols thành phố này Tuy nhiên, mức tăng nồng độ của các ion này kể từ năm 2005 lại không đồng đều, phản ánh sự thay đổi cấu trúc công nghiệp - năng lượng và sự gia tăng lưu lượng xe cơ giới tại Lanzhou.

Trong một nghiên cứu khác của Deshmukh và cộng sự (2011), nồng độ của WSIs trong bụi PM2.5 vào mùa khô được sắp xếp theo thứ tự giảm dần: SO4^2- > NO3^- > các ion khác Kết quả cho thấy sulfate có mức hiện diện cao nhất so với nitrate và các ion khác trong mẫu PM2.5 mùa khô, làm nổi bật vai trò của các thành phần WSIs trong thành phần hóa học của bụi và tác động đến chất lượng không khí Việc nắm bắt sự phân bố của các ion này giúp đánh giá mức phơi nhiễm và hỗ trợ thiết kế các biện pháp giảm thiểu bụi PM2.5 và các tác động sức khỏe liên quan.

Ở bụi TSP tại tỉnh Drug, Ấn Độ, các ion NH4+, Cl-, Na+, K+, Ca2+ và Mg2+ được xác định với mức độ phổ biến NH4+ > Cl- > Na+ > K+ > Ca2+ > Mg2+, cho thấy nguồn gốc chủ yếu từ đốt nhiên liệu và phương tiện giao thông Tuy nhiên vào mùa mưa, nồng độ của các ion cho thấy sự thay đổi theo trình tự SO4^2- > NO3- > Ca^2+ > Na+ > K+ > Mg^2+ > Cl-.

Bên cạch đó, trong bài nghiên cứu của Satsangi và cộng sự (2013) tại tỉnh Agra, Ấn Độ phân tích trong thành phần bụi TSP các ion chiếm đa số: SO4 2-, NO3 -, Ca 2+ và khảo sát được mối tương quan giữa các thành phần ion trong bụi

Bảng 1.3 Thành phần WSIs phân tích trong bụi tại tỉnh Lanzhou, Trung Quốc (Jiang và cộng sự, 2021)

Bảng 1.4 Mối tương quan trong giữa các thành phần trong hạt bụi TSP tại Agra, Ấn Độ

Sự tương quan cho thấy giữa các ion có trong nguồn ô nhiễm chỉ xảy ra phản ứng trong khí quyển Mối tương quan giữa hai biến số được xác định bằng dạng hoá học từ các ion K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , NH4 +, Cl - , NO3 -, SO4 2- Bảng 1.5 thể hiện hệ số của mối tương quan các ion chính Hệ số tương quan giữa NO3 - và SO4 2- (R= 0.71) Điều đó cho thấy một phần NO3 - và SO4 2- có thể liên kết với Ca 2+ , Mg 2+ , NH4 + sau quá trình trung hoà Điều này được hỗ trợ giữa hệ số tương quan của Ca 2+ và NO3 - (R= 0.91); Ca 2+ và

SO4 2- (R= 0.76); Mg 2+ và NO3 - (R=0 76); Mg 2+ và SO4 2- (R= 0.53); NH4 + và SO4 2-

Các nghiên cứu nước ngoài đã cung cấp thông tin về thành phần WSIs trong bụi TSP Những phân tích này cho thấy mối tương quan giữa các ion có trong bụi và sự phân bố của các thành phần WSIs, từ đó làm nổi bật cách xác định thành phần WSIs trong mẫu bụi và tạo tiền đề cho các nghiên cứu sau này.

Thành phần WSIs hình thành nên bụi mịn từ nguồn ô nhiễm tự nhiên và phần lớn còn lại do hoạt động của con người như sản xuất, khai thác khoáng thạch và các phương tiện di chuyển, khiến bụi này nguy hiểm cho sức khỏe con người Tuy nhiên ở Việt Nam chưa có khảo sát, phân tích hệ thống các mẫu bụi để xác định nguồn gốc và đưa ra biện pháp phòng tránh kịp thời Thực tế cho thấy Việt Nam chưa có nghiên cứu chuyên sâu về WSIs trong bụi mịn, chỉ duy nhất bài viết về kim loại nặng trong bụi mịn của Hien và cộng sự (2000) Vì thế, đề tài nghiên cứu này được xem là tiền đề cho các nghiên cứu chuyên sâu về bụi mịn trong tương lai.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

• Trước khi chuẩn bị lấy mẫu ta phải tiền xử lý giấy lọc, rửa dụng cụ

Trước khi lấy mẫu, rửa các dụng cụ như đĩa Petri, pipet, cốc, bộ phận lấy mẫu và kẹp gắp bằng bể siêu âm trong 30–60 phút Quá trình rửa bằng bể siêu âm giúp làm sạch dụng cụ, đảm bảo hiệu quả và an toàn, ngăn ngừa nhiễm khuẩn và giảm ảnh hưởng của hóa chất lên kết quả phân tích.

Sau khi rửa bể siêu âm xong, lấy dụng cụ ra và tiến hành rửa bằng nước cất thông thường, sau đó rửa lại bằng nước siêu sạch để đảm bảo dụng cụ được làm sạch hoàn toàn và không làm ảnh hưởng đến mẫu trong quá trình sử dụng.

Hình 2 3 Nước cất 2 lần Hình 2 2 Nước siêu sạch

Để làm sạch tủ nung, đầu tiên nung tủ ở trạng thái rỗng (không bỏ giấy lọc hay dụng cụ bên trong) ở 500 °C trong 30 phút Tiếp theo đặt cốc nung vào và tiếp tục nung thêm 30 phút Cuối cùng cho giấy lọc vào và nung ở 550 °C trong 1 giờ để hoàn tất quá trình làm sạch.

Sau khi lấy giấy lọc ra, để trong bình hút ẩm, không mở nắp cốc nung

Sau khi giấy lọc ổn định, bảo quản ở nhiệt độ 20°C và độ ẩm dưới 40% trong vài giờ để ổn định trước khi cân Khi cân, chuyển từng miếng giấy lọc qua đĩa Petri và ghi mã giấy lọc lên hai mặt của đĩa Petri để thuận tiện đối chiếu sau khi cân.

Sau 3 tiếng cân lại 1 lần (cân từng miếng) ghi lại khối lượng sau đó ụp đĩa petri lại để qua 1 bên (phải đánh dấu rõ ngày, giờ, cân, thứ tự giấy lọc, nhiệt độ, độ ẩm, m1; sau

Hỡnh 2 4 Lũ nung Hỡnh 2 5 Giấy lọc sợi thạch anh (2.2àm)

Hình 2 6 Cân phân tích 5 số đó để 3 tiếng cân lại được m2 (Nếu m thay đổi thì để 3 tiếng |𝑚 (𝑚1+𝑚2) 1 −𝑚 2 |

< 5%tờ giấy lọc ổn định) Nếu được đã ổn định thì lấy m cuối

Bảng 2 1 Biên bản cân mẫu

Cẩn thận ráp giấy lọc vào vị trí chứa giấy lọc, tuyệt đối không làm rách và nhiễm bẩn giấy lọc

Máy chạy 225 l/p Lấy 2 ngày 1 mẫu

• Hiệu chỉnh máy lấy mẫu:

Để kiểm tra xem có rò rỉ áp suất trong quá trình lấy mẫu hay không, ta thực hiện thao tác như lấy mẫu thông thường nhưng không tháo nắp đậy của đầu lấy mẫu và đảm bảo nắp đậy kín tuyệt đối Trong khi vận hành máy thu mẫu, nếu đồng hồ áp suất có sự thay đổi hoặc dao động, điều này cho thấy áp suất quá trình thu mẫu không đáp ứng các điều kiện yêu cầu Khi gặp trường hợp này ta có thể phân tích nguyên nhân do rò rỉ áp suất hoặc do sai lệch trong thiết bị và điều kiện vận hành để khắc phục.

Có hai trường hợp rò rỉ có thể xảy ra: rò rỉ trên thiết bị thu mẫu hoặc rò rỉ do đầu lấy mẫu Để đảm bảo điều kiện áp suất an toàn và đúng quy trình, ta thực hiện kiểm tra chi tiết từng phần của hệ thống từ thiết bị thu mẫu đến đầu lấy mẫu, sau đó điều chỉnh các thành phần liên quan để khống chế và ổn định áp suất, tăng độ kín và giảm thiểu rủi ro.

- Vận hành máy và bắt đầu thu mẫu:

Sau khi xác nhận đầy đủ các điều kiện lấy mẫu đạt chuẩn, ta bắt đầu quá trình lấy mẫu và vận hành máy, điều chỉnh áp suất về giá trị cần đạt, và ghi lại đầy đủ các thông số ban đầu làm cơ sở cho các bước phân tích tiếp theo.

- Các lưu ý: trong thực hiên lấy mẫu cần có các điểm cần lưu ý sau để tránh sai số khi thu mẫu

Trong quá trình bắt đầu thu mẫu, cần ghi lại đầy đủ các thông số trên đồng hồ đo thời gian vận hành để tránh cúp điện đột ngột làm gián đoạn quá trình thu mẫu khi ta chưa kịp quan sát Việc ghi nhận các thông số giúp so sánh thời gian thu mẫu với thời gian yêu cầu và đối chiếu giá trị ban đầu với kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm Nếu thời gian thu mẫu chưa đạt yêu cầu, ta tiếp tục vận hành máy để kéo dài thời gian đến khi đạt đúng thời gian và đảm bảo mẫu được thu với độ chuẩn xác, từ đó nâng cao độ tin cậy của kết quả phân tích.

Trong quá trình thu mẫu, luôn đảm bảo an toàn tại điểm thu và tuân thủ quy trình vận hành máy Do máy thu khí được đặt ngoài trời nên chịu ảnh hưởng của thời tiết, vì vậy cần kiểm tra điều kiện thời tiết và chuẩn bị biện pháp bảo vệ trước khi lấy mẫu Khi đưa mẫu về phòng thí nghiệm, tuyệt đối ngắt nguồn điện trước khi chạm vào máy để tránh tai nạn điện và nguy cơ điện giật Thực hiện đầy đủ các bước an toàn điện và cập nhật hồ sơ vận hành để đảm bảo an toàn cho người làm việc và thiết bị.

Trong quá trình vận chuyển đầu lấy mẫu, đặc biệt là giấy lọc, ta cần đảm bảo giấy lọc không bị nhiễm tạp chất trong suốt hành trình đến điểm thu mẫu và khi mang về phòng thí nghiệm Việc này duy trì tính toàn vẹn của mẫu và cho kết quả phân tích đáng tin cậy Để đạt được điều này, thực hiện quy trình vô trùng, đóng gói kín và dùng vật liệu bảo vệ phù hợp nhằm giảm tối đa tiếp xúc với tạp chất và đảm bảo giấy lọc ở trạng thái sạch trước khi phân tích.

Trong suốt quá trình thu mẫu, luôn sử dụng cùng một loại biến áp và đầu lọc như ban đầu để đảm bảo tính nhất quán của hệ thống Tránh thay đổi các đầu lấy mẫu hoặc biến áp giữa các máy, vì sự khác biệt về thiết bị có thể gây sai số khi thu mẫu và làm giảm độ tin cậy của kết quả đo Duy trì sự đồng nhất thiết bị là yếu tố quan trọng để thu mẫu chính xác và ổn định.

• Lấy mẫu và ghi nhận các thông tin:

Biên bản lấy mẫu ghi đầy đủ các thông tin sau: ký hiệu mẫu, khối lượng giấy lọc sau khi cân, lưu lượng thu khí, thời gian bắt đầu và kết thúc lấy mẫu, áp suất máy, và theo dõi sự thay đổi của áp suất máy theo thời gian Trong quá trình lấy mẫu, nhiệt độ cũng được ghi nhận và đảm bảo sự chênh áp khi lấy mẫu là tối thiểu Trong 2 giờ đầu, kiểm tra áp suất mỗi 30 phút, sau đó 2 giờ một lần để duy trì ổn định của hệ thống và điều kiện lấy mẫu.

Ghi nhận thông tin khí tượng từ windy.com, bao gồm hướng gió, độ ẩm, lượng mưa, nhiệt độ và nồng độ các chất khí, vì các yếu tố này ảnh hưởng đến mẫu trong quá trình phân tích Hướng gió và lưu lượng không khí tác động đến phân bố và tương tác của mẫu, trong khi độ ẩm và lượng mưa làm thay đổi điều kiện môi trường xung quanh Nhiệt độ và nồng độ khí ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, tính chất vật lý và thành phần của mẫu, do đó việc theo dõi liên tục các thông tin khí tượng là cần thiết để phân tích chính xác và tối ưu hóa thiết kế thí nghiệm.

• Vị trí lấy mẫu: tầng 5 khu A trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM

Hình 2 7 Thiết bị lấy mẫu bụi TSP

Trước khi thu mẫu, tiến hành chuẩn bị đầy đủ dụng cụ gồm đĩa Petri, các bộ phận lấy mẫu và kẹp gắp, sau đó rửa chúng bằng bể siêu âm từ 30 đến 60 phút để giảm nhiễm khuẩn trong quá trình thu mẫu Tiếp theo mang bộ phận thu mẫu và thiết bị lấy khí bỏ vào túi zip, đem về phòng thí nghiệm (PTN) và tiến hành lấy mẫu giấy lọc.

KÊT QUẢ NGHIÊN CỨU

Thông số khí tượng thủy văn

Bảng 3.1 Các thông số khí tượng thuỷ văn

Theo bảng 3.1, nhiệt độ giữa các lần lấy mẫu không có sự khác biệt lớn, nằm trong khoảng 23–35 °C ở cả mùa khô và mùa mưa; nhiệt độ trung bình mùa khô là 29.4 °C, mùa mưa là 28.5 °C Độ ẩm khác nhau giữa hai mùa: mùa khô có độ ẩm không khí 31–90% (trung bình 65.2%), còn mùa mưa tăng cao hơn với 50–90% (trung bình 78.4%) Gió Đông Bắc là hướng gió chính vào mùa khô; vào mùa mưa gió hướng Tây Nam là hướng gió chính tại TP Hồ Chí Minh với tốc độ gió khoảng 1–4 m/s Lượng mưa tập trung chủ yếu vào mùa mưa, chiếm 88.15% lượng mưa toàn thời gian lấy mẫu.

Nồng độ bụi và các ion hòa tan trong nước

Bảng 3.2 Nồng độ TSP và WSIs vào mùa khô và mùa mưa

Nồng độ TSP trong bụi khô lên tới 64.38 ± 22.26 µg/m^3, cao hơn nồng độ TSP của bụi mưa ở 42.2 ± 12.77 µg/m^3 Sự khác biệt này xuất hiện do mưa rửa trôi một phần bụi bẩn khỏi không khí, khiến nồng độ bụi giảm trong điều kiện mưa Nồng độ TSP ở đây được cho là thấp hơn so với nồng độ bụi tại Xi’an, Trung Quốc (31.4–577.3 µg/m^3) theo Zhang và cộng sự (2011) Tuy nhiên, nồng độ TSP tại đây lại cao hơn so với kết quả của Khan và cộng sự (2010) tại Yokohama, Nhật Bản (19.7–50.3 µg/m^3).

Bảng 3.2 cho thấy sự khác biệt về nồng độ của các WSIs giữa mùa khô và mùa mưa Có thể dễ dàng nhận thấy nồng độ của các ion Cl-, SO4^2-, NO3-, Ca^2+, Mg^2+, K+, NH4+ có sự biến động đáng kể theo mùa, cho thấy thành phần hóa học của WSIs thay đổi giữa mùa khô và mùa mưa.

Na + vào mùa khô lần lượt là 0.18 ± 0.041; 4.63 ± 1.60; 4.13 ± 1.34; 1.25 ± 0.40; 0.21 ± 0.09; 0.71 ± 0.45; 0.15 ± 0.09; 0.81 ± 0.26 àg/m 3 cao hơn so với mựa mưa lần lượt là 0.18 ± 0.05; 3.44 ± 0.76; 2.86 ± 0.58; 1.24 ± 0.14; 0.13 ± 0.04; 0.52 ± 0.12; 0.14 ± 0.09; 0.38 ± 0.22 àg/m 3

Phần trăm khối lượng của các ion chiếm 18.76% khối lượng TSP vào mùa khô và 20.86% vào mùa mưa Tuy nhiên, tỷ lệ này thấp hơn rất nhiều so với nồng độ của các ion trong mẫu TSP được phân tích, cho thấy còn có nhiều thành phần khác đóng góp vào khối lượng của TSP ngoài các ion được xem xét.

PM2.5: 45.56 - 51.27% vào mùa xuân (từ tháng 3 đến tháng 6) tại Xiamen, Trung Quốc ( Zhao và các cộng sự, 2011)

Các ion chiếm ưu thế bao gồm SO4 2-, NO3 - và Ca 2+ và K + , nồng độ về khối lượng của

Mean Median Min Max Mean Median Min Max

0.7 àg/m 3 6) > NO3 - (mựa khụ: 4.13 ± 1.34 àg/m 3 ; mựa mưa: 2.86 ± 0.58 àg/m 3 ) > Ca 2+ (mựa khụ: 1.25 ± 0.40 àg/m 3 ; mựa mưa: 1.24 ± 0.14 àg/m 3 ) > Na + (mựa khụ: 0.81 ± 0.26 àg/m 3 ; mựa mưa: 0.38 ± 0.22 àg/m 3 ) Trong đú SO4 2-, NO3 - và NH4 + là cỏc ion thứ cấp chiếm phần lớn tổng nồng độ các ion, nhìn chung nồng độ của ion trên đều thấp hơn so với một số nghiên cứu ở các thành phố khác vào mùa xuân (từ tháng 3 đến tháng

6) ở Trung Quốc (được thể hiện trong Bảng 3.3)

Bảng 3.3 Nồng độ SO4 2-, NO3 - và NH4 + tại TP HCM và các thành phố khác

Vị trí Ion Nồng độ Tài liệu tham khảo

TP Hồ Chí Minh SO4 2- 4.63 Nghiên cứu này

Xi’an SO4 2- 21.2 Zhang và cộng sự, 2011

Beijing SO4 2- 13.5 Wang và cộng sự, 2005

Shanghai SO4 2- 11.7 Wang và cộng sự, 2006

Quindao SO4 2- 11.9 Hu và cộng sự, 2002

Phân bố nồng độ WSIs

Hình 3.1 Sự thay đổi nồng độ của các ion hòa tan trong nước vào mùa khô và mùa mưa

Hình 3.1 cho ta sự tương quan giữa nồng độ ion và tổng khối lượng bụi Nhìn chung khi nồng độ bụi tăng, hàm lượng ion cũng gia tăng theo, với hệ số tương quan 0.82 Tổng nồng độ ion nằm trong khoảng 7.71–18.8 µg/m³ trong mùa khô và 7.13–10.00 µg/m³ trong mùa mưa, tương ứng với tổng nồng độ bụi lần lượt từ 42.09–100.58 µg/m³ và 23.15–57.67 µg/m³ Tổng nồng độ ion trong nghiên cứu này cao hơn so với nghiên cứu của Do và cộng sự (2021) tại Ulsan, Hàn Quốc với tổng nồng độ ion 0.17–9.86 µg/m³ và bụi 1.84–47.2 µg/m³, đồng thời thấp hơn so với nghiên cứu của Desmukh và cộng sự (2011) tại Chhattisgarh, Ấn Độ với ion và bụi ở mức 1.11–41.88 µg/m³ và 2.67–263.0 µg/m³.

Nồ ng độ WSI s (àg /m 3 )

Cl S04 NO3 Ca Mg K NH4 Na TSP

Hình 3.2.Sự thay đổi về nồng độ khối lượng của các ion hòa tan trong nước vào mùa khô và mùa mưa (a: mùa khô; b: mùa mưa)

Hình 3.2 cho ta thấy phần trăm khối lượng của các ion ở hai mùa: mùa khô (từ 05/3 đến 08/4) và mùa mưa (từ 14/4 đến 04/5) Nồng độ của các ion được sắp xếp theo thứ tự SO4^2- > NO3^- > Ca^2+ >

Ở mùa khô, các ion có mức độ chiếm ưu thế là K+ > Na+ > NH4+ > Mg2+ > Cl-; Tuy nhiên, vào mùa mưa, sự phân bố ion có sự thay đổi nhẹ với thứ tự SO4^2- > NO3- > Ca2+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Cl- > NH4+ Ở cả hai mùa, SO4^2- và NO3- chiếm tỷ lệ cao trong tổng nồng độ các ion trong WSIs Tổng nồng độ của ba ion thứ cấp SO4^2-, NO3-, NH4+ lần lượt là 73.84% vào mùa khô và 73.01% vào mùa mưa, tương tự như kết quả của Wang và cộng sự (2015) tại đồng bằng sông Yangtze và Zhang và cộng sự (2011) tại Xi’an, Trung Quốc.

Cl S04 NO3 Ca Mg K NH4 Na a)

Vào mùa khô SO4 2- là ion có sự đóng góp lớn nhất (33.03 - 41.90%) sau đó là NO3 -

(27.91 - 41.32%), Ca 2+ (8.47 - 11.59, K + (3.03 - 11.10) tương tự như vậy Na + , Mg 2+ ,

NH4 +, Cl - đóng góp ít nhất vào tổng nồng độ các ion và lần lượt chiếm 4.29 - 9.95; 0.81

Trong mùa mưa, SO4^2− vẫn là ion đóng góp lớn nhất với tỉ lệ từ 31.59% đến 45.67%, tiếp theo là NO3− với 23.27%–37.37%, Ca^2+ từ 12.45%–16.04%, K^+ từ 3.84%–8.30%, và cuối cùng là Na^+, Mg^2+, NH4^+, Cl− tương ứng với 0.86%–9.66%; 1.26%–2.17%; 0.76%–2.90%; 0.42%–1.56%.

Hình 3.3 Cân bằng ion vào mùa khô

Hình 3.4 Cân bằng ion vào mùa mưa y = 1.1224x + 0.0087 R² = 0.9389

35.5 (2) Phương trình (1) và (2) được sử dụng để tính tổng đương lượng của các Cation và Anion

Mối quan hệ giữa Anion và Cation ở hai mùa khô và mùa mưa được thể hiện qua hình 3.3 và 3.4 Tỷ lệ Anion/Cation giữa mùa khô và mùa mưa dao động trong khoảng 1.09–1.12, cho thấy sự cân bằng giữa hai loại ion theo từng mùa.

Giống với một số nghiên cứu về WSI ở đồng bằng sông Yangtze (0.72–1.15) của Wang và cộng sự (2015) và ở Quảng Châu (0.65–1.15) của Hu và cộng sự (2008), tỷ lệ này cho thấy sự nhất quán giữa các khu vực Tỷ lệ Anion/Cation còn chịu ảnh hưởng của các anion hữu cơ hòa tan trong nước và CO3 2-, tuy nhiên trong nghiên cứu này chúng tôi không có dữ liệu về thành phần hữu cơ và CO3 2-, nên bỏ qua sự tác động của chúng đối với tỉ lệ trên.

Nguồn gốc WSIs

Kết quả thử nghiệm hệ số tương quan giữa nồng độ TSP và nồng độ WSIs được thể hiện trong Bảng 3.3 Nhìn chung nồng độ WSIs có mối liên hệ mật thiết với nồng độ TSP Cl- và Na+ có hệ số tương quan rất cao (0.81), nghĩa là phần lớn hai ion này tồn tại dưới dạng muối NaCl Ngoài ra SO4 2- có hệ số tương quan cao với các cation kim loại, vì nồng độ SO4 2- rất cao nên sẽ tồn tại ở nhiều dạng muối khác nhau Tuy nhiên đa phần SO4 2- sẽ tồn tại ở dạng CaSO4 – điều này phù hợp với điều kiện hiện tại của trường Đại học Sư phạm kỹ thuật khi đang xây dựng thêm một tòa nhà gần vị trí lấy mẫu Tương tự NO3- cũng có hệ số tương quan rất lớn với các cation, tuy nhiên hệ số tương quan giữa NO3- và NH4+ là rất bé (0.28) điều này phù hợp với nhận định

NH4NO3 không ổn định ở những điều kiện có độ ẩm tương đối thấp và nhiệt độ cao Theo Zhang và cộng sự (2008), sự bất ổn này được ghi nhận chủ yếu do hầu hết các mẫu được thu thập ở nhiệt độ trung bình 29,4 °C và độ ẩm trung bình 60%.

Bảng 3.4 Hệ số tương quan giữa TSP và WSIs

Cl - SO4 2- NO3 - Ca 2+ Mg 2+ K + NH4 + Na + TSP

TSP 0.6813 0.7120 0.7219 0.7340 0.8273 0.8947 0.2617 0.6129 1 Ngoài ra việc phân biệt các thành phần có nguồn gốc muối biển (ss) và không có nguồn gốc muối biển (nss) là điều cần thiết cho các nghiên cứu về nguồn gốc của ion

Theo Keene và các cộng sự (1986) thì các thành phần không có nguồn gốc từ muối biển được tính theo các công thức sau:

Bảng 3.5 Kết quả thành phần ion không có nguồn gốc từ muối biển

Ngày lấy mẫu Đơn vị nss-SO4 2- nss-Ca 2+ nss-Mg 2+ nss-K +

05/3 àg/m 3 3.100397 0.771251 0.080448 0.291604 11/3 àg/m 3 3.894963 1.247557 0.184925 0.693259 18/3 àg/m 3 3.834004 1.185285 0.123836 0.323058 20/3 àg/m 3 2.93732 0.933316 0.021582 0.289605 23/3 àg/m 3 4.410035 1.678318 0.175389 1.509792 27/3 àg/m 3 3.109889 0.709128 0.131979 0.354869 2/4 àg/m 3 4.643508 1.095261 0.003609 0.496752 6/4 àg/m 3 6.651299 1.659863 0.169301 1.241573 8/4 àg/m 3 7.208564 1.729321 0.161517 0.903836 14/4 àg/m 3 3.971061 1.213314 0.087619 0.569874 15/4 àg/m 3 2.89584 1.104517 0.086279 0.277978 20/4 àg/m 3 3.197048 1.305511 0.078781 0.505683 22/4 àg/m 3 2.080294 1.118148 0.017381 0.566384

Kết quả cho thấy nss-SO4^2- chiếm tới 96,1% tổng nồng độ SO4^2- ở cả mùa khô lẫn mùa mưa Điều này cho thấy phần lớn SO4^2- được hình thành do các tác động của con người SO4^2- là chất ô nhiễm thứ cấp được hình thành thông qua các phản ứng hóa học của các tiền chất ở dạng khí như dimethyl sulfide và SO2 Nồng độ SO4^2- tăng cao có khả năng là do bức xạ mặt trời thúc đẩy quá trình chuyển đổi SO2 từ khói xe và khí thải của các khu công nghiệp thành SO4^2-.

Sulfate SO4^2- giảm nhẹ do mất một phần nhiệt từ bức xạ mặt trời Tương tự, nss-Ca^2+, nss-K^+, nss-Mg^2+ chiếm phần lớn tổng nồng độ của các ion này và lần lượt chiếm 97.52%, 95.76% và 55.95% vào mùa khô; đồng thời 98.81%, 97.27% và 65.40% vào mùa mưa Những con số này hoàn toàn phù hợp với ảnh hưởng của gió lên nồng độ các ion Trong mùa khô, hướng gió chính là Đông Bắc thổi vào, khiến quãng đường từ biển đến điểm lấy mẫu ngắn hơn so với hướng gió Tây Nam trong mùa mưa.

Theo Feng và Penner (2007), thì NO3- được hình thành thông qua các phản ứng: HNO3 (g) + NH3 (g) ↔ NH4NO3 (s, aq) (1)

NH4NO3 (s, aq) + NaCl (s) → NaNO3 (s) + NH4Cl (g) (3)

Trong những ngày nóng, HNO3 sẽ khó phản ứng với NH3 Các nghiên cứu trước đây cho biết sol khí NH4NO3 không ổn định ở điều kiện độ ẩm tương đối thấp và nhiệt độ cao (Zhang và cộng sự, 2008), do đó phản ứng 1 diễn ra theo chiều ngược lại nên nồng độ NH4+ mùa mưa cao hơn mùa khô, điều này phù hợp với kết quả đo được trong nghiên cứu này Từ kết quả nghiên cứu ở cả mùa khô và mùa mưa đều cho thấy nồng độ NH4+ rất thấp nên phần trăm NO3- liên kết với NH4+ là không đáng kể Ngoài ra, khi nồng độ NaCl tăng cao, HNO3 và NH4NO3 sẽ phản ứng và ảnh hưởng đến cân bằng ion cũng như thành phần của sol khí.

Các bước 2 và 3 được cho là hình thành NH4Cl và các hạt NaNO3 có kích thước từ 3,2–6,0 μm (Xiu và cộng sự, 2004) Tuy nhiên, nồng độ Cl− ghi nhận được từ nghiên cứu rất thấp, vì vậy khả năng hình thành NO3− từ các phản ứng ấy có thể bị loại bỏ Theo hình 3.5 và hình 3.6, các khu vực có ảnh hưởng lớn đến nồng độ NO3− đều nằm ở đất liền Do đó có thể kết luận rằng NO3− chủ yếu được sinh ra từ hoạt động đốt sinh khối và từ khối thải của phương tiện giao thông (Querol và các cộng sự, 2004) Để truy xuất nguồn gốc của các khối khí trước khi đến vị trí lấy mẫu, đã sử dụng mô hình HYSPLIT transport and dispersion, lấy từ cơ sở dữ liệu mở của NASA Nguồn gốc và đường đi của khối khí được truy ngược suốt thời gian lấy mẫu, với thời gian 24 h cho mỗi lần lấy mẫu.

Hình 3.5 trình bày quá trình truy xuất luồng không khí đi qua các khu vực trong mùa khô trước khi đến vị trí lấy mẫu, với hai thành phần chính: (a) tần suất luồng khí đi qua các khu vực và (b) các đường đi chính của khối khí.

Hình 3.6 mô tả quá trình truy xuất luồng không khí đi qua các khu vực trong mùa mưa trước khi đến vị trí lấy mẫu, nhằm làm rõ cách luồng khí di chuyển trong khu vực nghiên cứu Hình thể hiện hai yếu tố chính: (a) tần suất luồng không khí xuất hiện ở từng khu vực và (b) các đường đi chính của khối khí, giúp đánh giá ảnh hưởng của thời tiết mùa mưa đến vị trí và chất lượng mẫu.

Hình 3.5 và Hình 3.6 cho thấy đường đi của khối khí trước khi đến vị trí lấy mẫu ở hai mùa hoàn toàn ngược nhau, giải thích một phần sự khác biệt về đặc tính bụi và WSIs giữa mùa mưa và mùa khô Trong mùa khô, hướng gió chính là Đông Bắc, thổi từ biển vào đất liền; tuy nhiên do đặc điểm địa lý của vị trí lấy mẫu, hầu hết khối khí từ biển không ảnh hưởng đến nồng độ WSIs Những khối khí có ảnh hưởng lớn (đỏ) nằm chủ yếu trên đất liền và ở độ cao dưới 500 m Trong mùa mưa, hướng gió Tây Nam là hướng gió chủ đạo, vùng ảnh hưởng vẫn nằm trên đất liền và độ cao của các khối khí phần lớn dưới 500 m Điều này giúp kết luận rằng nguồn gốc aerosol chủ yếu là từ hoạt động của con người trong khu vực lân cận.

Nhìn chung, nguồn gốc của các ion có thể được xác định từ nguồn biển và hoạt động của con người ở các khu vực lân cận; để có kết quả chính xác hơn, cần sử dụng các phần mềm phân tích trên máy tính nhằm hỗ trợ quá trình phân tích.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN

Trong đề tài Đánh giá xác định thành phần các ion hòa tan trong nước của bụi mịn tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, nồng độ TSP được xác định nằm trong khoảng 42.097–100.58 μg/m3, với giá trị trung bình mùa khô là 64.38 ± 22.26 μg/m3 và mùa mưa là 42.2 ± 12.77 μg/m3; thời tiết lấy mẫu dao động 23–35 °C và độ ẩm 31–90% Nồng độ WSIs (ion hòa tan) gồm Cl−, SO4^2−, NO3−, Ca^2+, Mg^2+, K+, NH4+, Na+ được báo cáo theo mùa với mùa khô lần lượt là 0.18 ± 0.041; 4.63 ± 1.60; 4.13 ± 1.34; 1.25 ± 0.40; 0.21 ± 0.09; 0.71 ± 0.45; 0.15 ± 0.09; 0.81 ± 0.26 μg/m3, cao hơn so với mùa mưa lần lượt là 0.18 ± 0.05; 3.44 ± 1.76; 2.86 ± 0.58; 1.24 ± 0.14; 0.13 ± 0.04; 0.52 ± 0.12; 0.14 ± 0.09; 0.38 ± 0.22 μg/m3 Sự khác biệt ở nồng độ TSP và các WSIs được cho là do lượng mưa và đường đi của các khối khí trước khi đến vị trí lấy mẫu giữa hai mùa; từ kết quả này có thể kết luận nguồn gốc của WSIs chủ yếu đến từ hoạt động của con người ở các khu vực lân cận.