5 ứng dụng trong quan trắc môi trường không khí xung quanh

Hiện nay, hoạt động quan trắc môi trường được thực hiện theo hai hình thức chính: Hình thức thứ nhất là hoạt động quan trắc hiện trường là việc thực hiện lấy mẫu và phân tích trong phòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn

bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc TS Bùi Văn Dân đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Phòng đào tạo, Khoa Điện-Điện tử và các thầy cô đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trung tâm Quan trắc môi trường miền Bắc đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./

Học viên

Hoàng Văn Vượng

LỜI C M ĐO N

Tôi xin cam đoan nội dung của luận văn là iến thức tổng hợp từ các nguồn tài liệu tham hảo được tr ch dẫn r ràng và trung thực ác ết quả t nh toán, thiết ế trong luận văn là của bản thân, dưới sự chỉ bảo của giảng vi n hướng dẫn, hông sao chép của bất công trình nào

Tác giả

Hoàng Văn Vượng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

ỜI M ĐO N ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ix

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 Phạm vi nghiên cứu 3

3 Phương pháp nghi n cứu 3

4 Nội dung chính của đề tài 4

HƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM, CÔNG NGHỆ TRẠM QUAN TRẮ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ Á PHƯƠNG PHÁP ĐO BỤI PM2.5 5

1.1 CHẤT ƯỢNG KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 5

1.1.1 Thực trạng chất lượng không khí thế giới 5

1.1.2 Chất lượng không khí tại Việt Nam 7

1.1.2.1 Chất lượng không khí tại Việt Nam 7

1.1.2.2 Tổng quan về hệ thống quan trắc môi trường tại Việt Nam 7

1.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG QUAN TRẮ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG LIÊN TỤC 11

1.2.1 Thành phần hệ thống Trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh 11

1.2.1.1 Nhà trạm và hệ thống thiết bị bên ngoài nhà trạm 12

1.2.1.2 Nhà trạm và hệ thống thiết bên trong nhà trạm 12

1.2.2 Công nghệ thiết bị của Trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh 13

1.2.2.1 Nguyên lý phân tích khí CO 13

1.2.2.2 Nguyên lý phân tích khí NOx 15

1.2.2.3 Nguyên lý phân tích khí SO2 19

1.2.2.4 Nguyên lý phân tích khí O3 22

1.3 Á PHƯƠNG PHÁP ĐO BỤI PM2.5 25

1.3.1 Phương pháp đo bụi PM2.5 theo phòng thí nghiệm 25

1.3.2 Phương pháp đo bụi PM2.5 theo quan trắc tự động 27

1.4 KẾT LUẬN HƯƠNG 1 30

HƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG, Ơ ẤU THIẾT BỊ ĐO BỤI PM2.5 31

2.1 NGUYÊN Ý ĐO ỦA THIẾT BỊ ĐO BỤI PM2.5 31

2.2 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨ NĂNG NHIỆM VỤ HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐO BỤI PM2.5 32

2.3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ ĐO BỤI PM2.5 33

2.3.1 Cấu tạo khối nguồn và nguyên lý hoạt động của khối nguồn 33

2.3.2 Cấu tạo khối thu thập dữ liệu và xử lý số liệu và nguyên lý hoạt động 34

2.3.3 Cấu tạo khối truyền nhận dữ liệu 35

2.3.4 Khối thiết bị lưu trữ 36

2.4 KẾT LUẬN HƯƠNG 2 38

HƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 39

3.1 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 39

3.1.1 ác bước tiến hành thực nghiệm thiết bị đo bụi 39

3.1.2 Quá trình lắp đặt, thực hiện lấy mẫu của thiết bị đo bụi và thu thập dữ liệu 41

3.2 TỔNG HỢP KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ DỮ LIỆU 62

3.2.1 Tổng hợp kết quả 62

3.2.2 Đánh giá dữ liệu 63

3.3 KẾT LUẬN HƯƠNG 3 65

KẾT LUẬN ĐỀ TÀI VÀ KIẾN NGHỊ 66

1 Kết quả đạt được 66

2 Hướng phát triển và kiến nghị 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

D NH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Bên ngoài nhà trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh 6

Hình 1 2 Bên trong trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh 12

Hình 1 3 Sơ đồ nguy n lý đo của thiết bị phân tích khí CO 13

Hình 1 4 Sơ đồ mạch đo thiết bị phân tích khí APMA-370[8] 14

Hình 1 5 Sơ đồ cấu tạo bên trong của thiết bị phân tích khí CO 15

Hình 1 6 Nguyên lý hoạt động của thiết bị phân tích khí NOx [7] 16

Hình 1 7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị phân tích khí NOx [8] 17

Hình 1.8 Sơ đồ cấu tạo thiết bị phân tich khí NOx 18

Hình 1 9 Sơ đồ nguy n lý đo SO2 [7] 19

Hình 1 10 Sơ đồ mạch đo SO2 [8] 21

Hình 1 11 Sơ đồ cấu tạo bên trong thiết bị phân tích khí SO2 22

Hình 1 12 Sơ đồ nguy n lý đo O3 [7] 23

Hình 1 13 Sơ đồ mạch đo O3 [8] 24

Hình 1 14 Sơ đồ cấu tạo thiết bị phân tích khí O3 25

Hình 1 15 Thiết bị lấy mẫu bụi PM2.5 và cân tiêu chuẩn 26

Hình 1 16 Công nghệ phân tích hạt bụi bằng phương pháp đo quang [7] 27

Hình 1 17 Công nghệ thiết bị đo bụi Grimm [8] 28

Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý công nghệ [7] 29

Hình 1 19 Thiết bị đo bụi Thermo 5028i 30

Hình 2 1 Cảm biến SPS30 32

Hình 2 2 Sơ đồ khối hệ thống đo bụi PM2.5 32

Hình 2 3 Khối nguồn thiết bị 33

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của IRM-20-5 33

Hình 2 5 Cảm biến SPS30 34

Hình 2 6 Vi điều khiển xử lý số liệu và mạch đo 35

Hình 2 7 Khối truyền dữ liệu 36

Hình 2 8 Ảnh thẻ nhỡ lưu trữ 37

Hình 2 9 Hình ảnh tổng thể thiết bị 37

Hình 3.1 Thực hiện quan trắc thử nghiệm bụi PM2.5 41

Hình 3 2 Thiết bị lấy mẫu bụi Grimm 180 [14] 42

Hình 3 3 Quá trình kiểm tra thiết bị trước khi hoạt động ổn định 42

Hình 3 4 “Hình ảnh Self Test OK” 43

Hình 3 5 Dữ liệu thiết bị được truyền dưới dạng file “.txt” [10] 44

Hình 3 6 Dữ liệu được truyền về phần mềm dữ liệu online Envisoft 45

Hình 3 7 Trích xuất dữ liệu tại mục Quản lý Trạm 46

Hình 3 8 Biều đồ bụi PM2.5 46

Hình 3 9 Dữ liệu các thông số của trạm 47

Hình 3 10 Dữ liệu PM2.5 được truyền về phần mềm 47

Hình 3 11 Hình ảnh thiết bị lấy mẫu bụi PM2.5 Leckel 48

Hình 3 12 Giấy bụi, panh nhựa, hay đựng mẫu, hộp đựng mẫu[9] 49

Hình 3 13 Lắp giấy lọc vào khay mẫu rồi đặt vào bộ lấy mẫu [9] 50

Hình 3 14 Lắp giấy lọc vào khay và lắp vào bộ giá đỡ lấy bụi [9] 50

Hình 3 15 Flowrate [9] 51

Hình 3 16 Start [9] 52

Hình 3 17 Sampling [9] 52

Hình 3 18 Start time [9] 53

Hình 3 19 Giấy lọc sạch và mẫu đã lấy [9] 53

Hình 3 20 Màn hình hiển thị thông số kỹ thuật khi hoàn thành lấy mẫu [9] 54

Hình 3 21 Hình ảnh thiết bị Leckel sau khi lắp đặt[13] 55

Hình 3 22 Biên bản lấy mẫu hiện trường 57

Hình 3.23 Lắp đặt thiết bị đo bụi PM2.5 58

Hình 3 24 Phần mềm LookAir quan trắc không khí xung quanh 60

Hình 3 25 Trính xuất dữ liệu từ phần mềm LookAir 60

Hình 3 26 Biểu đồ thể hiện nồng độ bụi trong các khoảng thời gian 61

Hình 3 27 Dữ liệu tải về dưới các dạng khác nhau 62

Hình 3 28 Biểu đồ kết quả PM2.5 63

Hình 3 29 Biểu đồ kết quả PM2.5 64

D NH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Bảng chú giải từ ngữ 13

Bảng 1.2 Chú giải chức năng sơ đồ mạch 14

Bảng 1.3 Bảng chú giải từ ngữ 16

Bảng 1.4 Chú giải chức năng sơ đồ mạch 17

Bảng 1.5 Chú giải chức năng sơ đồ mạch 19

Bảng 1.6 hú th ch sơ đồ mạch 21

Bảng 1.7 Chú giải sơ đồ nguyên lý 23

Bảng 1.8 Chú giải sơ đồ mạch đo 24

Bảng 1.9 Bảng chú giải sơ đồ nguyên lý công nghệ 29

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp kết quả đo thực nghiệm thiết bị đo bụi PM2.5: 62

D NH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PM2.5: Particulate matter-Vật chất dạng hạt

DPSIR: Driving Forces – Pressures – State – Impact – Response: Động lưc – Áp lực – Hiện trạng – Tác động – Phản hồi

NDIR: non-dispensive infrared sensor – Quang phổ bức xạ không phân tán

GFC: Gas filter clean: Bộ lọc khí

UVF: Ultraviolet Flourescence – Hu nh quanh cực tím

NDUV: Non – Dispersive Ultra Violet Spectrosopy – Quang phổ tia cực tím không tán sắc

TT-BTNMT: Thông tư – Bộ Tài nguy n Môi trường

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Hoàng Văn Vƣợng

T n đề tài: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo nồng độ bụi PM2.5 ứng dụng trong

quan trắc môi trường không khí xung quanh”

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Quan trắc môi trường là một trong những hoạt động quan trọng của công tác quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường Hoạt động quan trắc môi trường càng được khẳng định vị thế và có tính cấp thiết trong việc cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường ở các phạm vi hác nhau để phục vụ yêu cầu tức thì hay dài hạn của các cấp quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường Những số liệu thu thập được từ hoạt động quan trắc môi trường bao gồm các môi trường như môi trường hông h , môi trường nước mặt, môi trường nước thải, môi trường đất, môi trường nước ngầm, môi trường khí thải, …là cơ sở dữ liệu quan trọng để các cơ quan quản

lý nhà nước ban hành các chính sách bảo vệ môi trường, quản lý tốt hơn các nguồn thải từ các nhà máy, đơn vị sản xuất, khu công nghiệp, đánh giá sự ảnh hưởng tác động môi trường tự nhi n, đến con người và các sinh vật [1]

Hiện nay, hoạt động quan trắc môi trường được thực hiện theo hai hình thức chính: Hình thức thứ nhất là hoạt động quan trắc hiện trường (là việc thực hiện lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm, sử dụng các thiết bị đo nhanh tại hiện trường) Hình thức thứ hai là quan trắc tự động, liên tục tại các trạm quan trắc tự động, liên tục [2]

Hoạt động quan trắc hiện trường được thực hiện định k với tần suất từ 6-8 lần/năm đối với các thành phần môi trường hông h xung quanh và môi trường nước mặt Hoạt động quan trắc tự động thực hiện với tần suất liên tục và kết quả được lấy trực tiếp từ các phương tiện đo, dữ liệu có thể được thu thập theo phút, theo tiếng và theo ngày Quan trắc tự động hứa hẹn sẽ là phương án thực hiện quan trắc mang lại hiệu quả cao, đáp ứng nhanh chóng, phản ánh trực tiếp diễn biến môi trường xung quanh khu vực đo đạc và đại diện cho từng vùng

Tuy nhiên, việc đầu tư, xây dựng, lắp đặt trạm và thiết bị cho trạm quan trắc

tự động có chi ph đầu tư ban đầu rất lớn Song song với đó là chi phí cho việc duy trì, vận hành và kiểm định hiệu chuẩn các thiết bị quan trắc cũng vô cùng lớn Đáng

còn hạn chế do chưa được chú trọng đầu tư, inh ph duy trì vận hành vào bảo trì bảo dưỡng các thiết bị lớn, nên các trạm tạm dừng hoạt động

Một trong các thông số trong trạm tự động liên tục được báo đài chia sẻ và người đang được quan tâm rất nhiều gần đây đó là thông số hạt bụi mịn PM2.5 Vậy bụi PM2.5 là gì ? Bụi PM2.5 là loại bụi li ti trong không khí có ch thước hạt nhỏ hơn 2.5µm Những nguyên nhân hình thành lên bụi bao gồm cả nguyên nhân tự nhi n và nguy n nhân do con người

Nguyên nhân tự nhiên: Những vụ cháy rừng lớn trên toàn thế giới do biến đổi khí hậu đột ngột gây nên Bụi thiên nhiên do sa mạc, đất cát, phun trào núi lửa trong tự nhiên Thời điểm giao mùa vào khoảng tháng 10 và tháng 11 trong năm thường suất hiện sương mù, những lớp sương dày góp phần làm cho lớp bụi tích tụ bên trong thành phố không thoát ra được, từ đó làm cho thành phố bị bao phủ bởi các hạt bụi mịn

Nguy n nhân do con người: Giao thông vận tải, khói bụi từ các phương tiện

cá nhân cũng sản sinh ra lượng khói thải nhất định, bụi cuốn theo trong quá trình di chuyển Bụi sinh ra trong sinh hoạt từ việc sử dụng bếp than, bếp củi, dầu để nấu nướng sinh hoạt Bụi sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các nhà máy, khu công nghiệp thải ra một lượng khói lớn ra môi trường Rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp làm sản sinh ra vi khuẩn, bụi mịn từ đó gây ảnh hưởng đến chất lượng không khí Bụi sinh ra từ việc xây dụng các công trình cao ốc, cầu đường Bụi sinh ra từ nông nghiệp trong quá trình đốt rơm rạ sau khi thu hoạch của người nông dân Tác hại của bụi mịn PM2.5 mang vi khuẩn có hại cho cơ thể, từ đó gây ra hiện tượng dị ứng da Nếu tiếp xúc với lượng bụi nhiều có thể gây vi m mũi, đau mắt, các bệnh tai mũi họng Bụi PM2.5 có thể hấp thụ chất độc, đồng thời mang theo vi khuẩn và virus ngoài môi trường Khi vi rút xâm nhập vào cơ thể và thải độc ngầm vào cơ thể, từ đó làm suy giảm hệ miễn dịch Bụi PM2.5 xâm nhập vào cơ thể thông qua hoạt động hít thở Sau đó đi theo đường dẫn khí, bám vào phổi làm tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch, bụi PM2.5 di chuyển vào vùng não, có thể làm tăng tỷ

lệ mắc bệnh thoái hóa não, ung thư và biến đổi gen ở con người

Trước nhu cầu thực tiễn, cùng với sự cố gắng say mê, tinh thần ham học hỏi, mong muốn tìm hiểu kỹ thuật, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thiết bị đo nồng độ bui PM2.5 trong quan trắc môi trường không khí xung quanh góp phần đẩy mạnh, nâng cao tầm quan trọng cũng như tác hại của bụi PM2.5 đối với sức khỏe con người và xã hội

2 Phạm vi nghiên cứu

Để thực hiện nghiên cứu, ứng dụng thiết bị đo bụi PM2.5 vào trong lĩnh vực quan trắc môi trường không h xung quanh thì đây là một mảng đề tài rộng Với thời gian nhắn cũng như giới hạn của đề tài, em xin đi sâu vào nghi n cứu những vấn đề ch nh sau đây:

Tổng quan về các phương pháp đo bụi PM2.5 trên thế giới và ở Việt Nam Công nghệ thiết bị đo bụi PM2.5 ứng dụng từ các phương pháp

Giới thiệu thiết bị đo bụi PM2.5 ứng dụng trong đo h xung quanh

Kỹ thuật thu thập dữ liệu, xử lý và truyền thông dữ liệu

Đánh giá chất lượng sản phẩm

3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu các tài liệu về các phương pháp đo bụi PM2.5 trong quan trắc môi trường, các thiết bị quan trắc và nguyên lý hoạt động, truyền thông dữ liệu và

kỹ thuật xử lý số liệu

Khảo sát hoạt động thực tế

- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài

Cung cấp các thông tin về kỹ thuật đo bụi PM2.5 thông qua việc nghiên cứu

và đánh giá các phương pháp

Đề tài sẽ trở một tài liệu tham khảo, nghiên cứu và tóm lược tổng quan hệ thống quan trắc bụi và hiện trạng thực tế dựa trên thiết bị

4 Nội dung chính của đề tài

Đề tài có các nội dung ch nh như sau:

độ bụi PM2.5 trong không khí

- hương 2 Thiết kế, chế tạo hệ thống cơ cấu thiết bị đo bụi PM2.5

hương 2 trình bày sơ đồ khối hệ thống, công nghệ cảm biến, nguyên lý hoạt động của các thiết bị trong cơ cấu hệ thống

- hương 3 Kết quả thực nghiệm

hương này sẽ trình bày kết quả đo thực nghiệm thiết bị đo bụi PM2.5 với các thiết

bị khác nhằm đánh giá số liệu quan trắc được của thiết bị đo bui PM2.5 cùng với thiết bị quan trắc khác

CHƯƠNG 1 TỔNG QU N VỀ QU N TRẮC KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT N M, CÔNG NGHỆ TRẠM QU N TRẮC MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO BỤI PM2.5

1.1 CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1.1 Thực trạng chất lượng không khí thế giới

Trong thời k công nghiệp hóa hiện đại hóa, một trong nhưng bài toán mang tính thời sự được đặt ra là vấn đề ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm do bụi Theo thống

kê của của Tổ chức Y tế Thế Giới (WHO), ô nhiễm không khí là nguyên nhân gây

ra gần 7 triệu ca tử vong trên toàn cầu mỗi năm Viện Health Effects Institute (HEI)

đã ghi nhận hơn 95% dân số thế giới đang phải đối mặt với bầu không khí ô nhiễm,

tr n 60% người dân phải sống ở những môi trường hông đáp ứng được tiêu chuẩn

cơ bản của WHO

Hoạt động quan trắc môi trường trên thế giới đánh dấu bước phát triển từ những năm 1960 Đến nay, công nghệ quan trắc đã hiện đại và đồng bộ, có vai trò then chốt và đã phục vụ đắc lực cho công tác hoạch định chính sách, kiểm soát ô nhiễm Các thành phần môi trường quan trắc gồm: Nước mặt lục địa, nước biển, nước dưới đất, mưa axit, hông h , đất, chất thải rắn, đa dạng sinh học, biến đổi khí hậu [3] Tr n hình 1.1 đưa ra hình ảnh về một số trạm quan trắc môi trường trên thế giới

Hình 1 1 Bên ngoài nhà trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh

Hiện nay, mạng lưới quan trắc tự động dày đặc, đặc biệt là mạng lưới quan trắc hông h xung quanh và nước mặt lục địa Đơn vị thực hiện quan trắc gồm:

ác cơ quan ch nh phủ, các cơ quan nghi n cứu, các vùng miền, địa phương, các doanh nghiệp Hệ thống tiêu chuẩn chất lượng môi trường phù hợp với điều kiện của từng nước và đặt vấn đề sức khỏe con người l n hàng đầu Một số đặc điểm [4]:

- Nguồn kinh phí cho các hoạt động quan trắc lớn, ổn định;

- Nguồn nhân lực được đào tạo bài bản, thường xuyên;

- Hệ thống đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng được văn bản hóa và

- Công tác quan trắc môi trường được lồng ghép, kết hợp trong nghiên cứu khoa học;

- Số liệu quan trắc được chia sẻ rộng rãi tới cộng đồng thông qua nhiều hình thức: chỉ số chất lượng, báo cáo khoa học, hội thảo, trang web, diễn đàn, thống kê;

- Đa dạng hóa các loại hình, công nghệ quan trắc;

- Nhiều chương trình quan trắc xuyên biên giới, toàn cầu

1.1.2 Chất lượng không khí tại Việt Nam

1.1.2.1 Chất lượng không khí tại Việt Nam

Chất lượng không khí là mối quan tâm của người dân, đặc biệt là các khu vực đô thị, khu vực đông dân cư ác thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Hồ h Minh, vv, đang là những thành phố có dân số và kính tế tăng nhanh và là những thành phố có sự ô nhiễm nhất Đông Nam

Á Nồng độ cao của vật chất đặc biệt gây ra các bệnh hô hấp, tim mạch và thậm chí

tử vong sớm Theo WHO, ước tính ở Việt nam có khoảng 60.000 ca tử vong mỗi năm li n quan đến ô nhiễm không khí

Ngoài hảnh hưởng đến sức khỏe, các hạt mịn còn làm giảm tầm nhìn và tác động đến nóng trên toàn cầu Các hạt mịn có ch thước đường kính nhỏ hơn 2,5µm được coi là có hại nhất vì chúng có thể di chuyển sâu vào đường hô hấp của con người Ngoài tác động từ ch thước hạt, ảnh hưởng tới sức khỏe cũng phụ thuộc vào các hợp chất độc hại có trong hạt Ví dụ, nhiên liệu hóa thạch và các hạt đốt sinh khối bao gồm các hợp chất hữu cơ có hại và các hạt mịn từ giao thông vận tải, bụi thường chứa axit và các kim loại nặng gây ung thư

1.1.2.2 Tổng quan về hệ thống quan trắc môi trường tại Việt Nam

1 Mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia

Thực hiện Luật Bảo vệ môi trường năm 1993, Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (trước đây) đã xây dựng và đưa vào hoạt động mạng lưới trạm quan trắc môi trường quốc gia Các trạm quan trắc môi trường quốc gia được xây dựng trên

cơ sở phối hợp giữa Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường với các cơ quan nghi n cứu, phòng thí nghiệm đang hoạt động của các Bộ, ngành và địa phương gồm Bộ Giáo dục và Đào tạo, Bộ Quốc phòng, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Y tế, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, Tổng

i n đoàn lao động Việt Nam và tỉnh Lào Cai Tại thời điểm đó, đây là biện pháp

nhân lực sẵn có của các cơ quan này T nh đến năm 2002, mạng lưới đã có 21 trạm được thành lập, tiến hành quan trắc các thành phần môi trường như: nước mặt lục địa, nước dưới đất, nước mưa, nước biển, đất, phóng xạ, không khí xung quanh và tiếng ồn, chất thải rắn, môi trường lao động, y tế và công nghiệp, tại hàng nghìn điểm quan trắc trên toàn quốc với tần suất khoảng từ 2 đến 6 lần/năm [10]

Sau khi Bộ Tài nguy n và Môi trường được thành lập năm 2002, Bộ Chính trị

đã ban hành Nghị quyết số 41-NQ/TW ngày 15 tháng 11 năm 2004 về “Bảo vệ môi trường trong thời k đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước” và Nhà nước cho ra đời Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 Đây là những căn cứ pháp lý quan trọng để Thủ tướng Chính phủ ký ban hành Quyết định số 16/2007/QĐ-TTg ngày 29 tháng 01 năm 2007 về việc phê duyệt “Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguy n và môi trường quốc gia đến năm 2020” (sau đây gọi chung là Quyết định số 16)

ăn cứ theo Quyết định số 16/2007/QĐ-TTg, mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia được chia thành hai mạng lưới: (1) Mạng lưới quan trắc môi trường nền và (2) Mạng lưới quan trắc môi trường tác động

* Mạng lưới quan trắc môi trường: gồm quan trắc môi trường nền và quan

trắc môi trường tác động được xây dựng dựa tr n cơ sở duy trì, nâng cấp các trạm, điểm quan trắc môi trường hiện có và xây dựng bổ sung các trạm, điểm quan trắc mới:

- Mạng lưới quan trắc môi trường nền đến năm 2020 gồm 8 điểm quan trắc môi trường nền hông h , 60 điểm quan trắc môi trường nền nước sông, 6 điểm quan trắc môi trường nền nước hồ, 140 điểm quan trắc môi trường nền nước dưới đất và 12 điểm quan trắc môi trường nền biển ven bờ và biển hơi;

- Mạng lưới quan trắc môi trường tác động đến năm 2020 gồm 34 đơn vị quan trắc với cơ sở vật chất, trang thiết bị quan trắc hiện đại 58 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, hu công nghiệp quan trắc tác động môi trường hông h ; 64 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, hu công nghiệp quan trắc tác động môi trường nước mặt lục địa; 21 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương quan trắc mưa

axit; 32 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương quan trắc môi trường đất Thực hiện quan trắc môi trường biển ở 48 cửa sông, 14 cảng biển, 11 bãi tắm, 7 vùng nuôi trồng thuỷ sản, 160 điểm ngoài hơi; quan trắc môi trường phóng xạ ở 120 mỏ và tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương; quan trắc chất thải rắn ở 64 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương (tập trung cho các hu công nghiệp, làng nghề); quan trắc đa dạng sinh học ở 49 vườn quốc gia và hu bảo tồn thi n nhiên

* Mạng lưới quan trắc tài nguyên nước: gồm quan trắc tài nguy n nước mặt

và quan trắc tài nguy n nước dưới đất

- Mạng lưới quan trắc tài nguy n nước mặt đến năm 2020 gồm 348 trạm, trong

đó có 270 trạm quan trắc lượng nước sông, 116 trạm quan trắc chất lượng nước sông, hồ và 1580 điểm đo mưa ác trạm, điểm quan trắc này đã được lồng ghép tại các trạm, điểm thuộc mạng lưới quan trắc h tượng thủy văn;

- Mạng lưới quan trắc tài nguy n nước dưới đất được xây dựng tr n cơ sở duy trì, nâng cấp 39 trạm, 286 điểm và 661 công trình quan trắc hiện có và bổ sung các trạm, điểm còn thiếu đưa tổng số trạm, điểm quan trắc đến năm 2020 là 70 trạm,

692 điểm và 1331 công trình quan trắc.[14]

* Mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn: gồm quan trắc h tượng, quan trắc

thủy văn và quan trắc h tượng hải văn

- Mạng lưới quan trắc h tượng được xây dựng tr n cơ sở duy trì, nâng cấp

174 trạm h tượng bề mặt, 29 trạm h tượng nông nghiệp, 19 trạm h tượng cao không (6 trạm rađa thời tiết, 3 trạm thám không vô tuyến, 7 trạm pilot, 3 trạm ozon

- bức xạ cực t m) và 764 điểm đo mưa hiện có, đồng thời bổ sung các trạm, điểm còn thiếu, đưa tổng số trạm, điểm quan trắc đến năm 2020 là 231 trạm h tượng bề mặt, 79 trạm h tượng nông nghiệp, 50 trạm h tượng cao không (15 trạm rađa thời tiết, 11 trạm thám không vô tuyến, 11 trạm pilot, 4 trạm ozon - bức xạ cực tím,

9 trạm định vị sét) và 1.580 điểm đo mưa;

- Mạng lưới quan trắc thủy văn được xây dựng tr n cơ sở duy trì, nâng cấp

248 trạm hiện có và bổ sung một số trạm còn thiếu, đưa tổng số trạm quan trắc đến năm 2020 là 347 trạm;

- Mạng lưới quan trắc h tượng hải văn được xây dựng tr n cơ sở duy trì, nâng cấp 17 trạm hiện có và bổ sung một số trạm còn thiếu, đưa tổng số trạm đến năm 2020 là 35 trạm.[14]

Để thực hiện quan trắc môi trường, các chỉ thị môi trường được thiết lập theo hung DPSIR (động lực, áp lực, hiện trạng, tác động, đáp ứng)

Các chỉ thị/thông sô quan trắc môi trường nước: nhiệt độ, độ dẫn, độ mặn, pH, TSS, DO, BOD5, COD,Clorophyl-a, NO2-, NO3-, NH4+, PO43-, tong N, tổng P, SiO32-, TDS, tổng Fe, Cl-, độ kiềm, Coliform, Fecal coli, CN-, dầu mỡ, kim loại nặng ( s, d, r, Pb, Hg, Zn, u), phenol, dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật, sinh vật phù du và sinh vật đáy.[6]

2 Mạng lưới quan trắc môi trường địa phương

Thực hiện Nghị định số 81/2007/NĐ-CP ngày 23/5/2007 của Chính phủ quy định tổ chức, bộ phận chuyên môn về bảo vệ môi trường tại cơ quan nhà nước và doanh nghiệp nhà nước và Thông tư li n tịch số 12/2007/TTLT-BTNMT-BNV ngày 27/12/2007 giữa Bộ Tài nguyên và Môi trường và Bộ Nội vụ hướng dẫn thực hiện một số điều của Nghị định số 81/2007/NĐ-CP, phần lớn các địa phương đã thành lập đơn vị trực thuộc thực hiện chức năng quan trắc môi trường, theo dõi và giám sát chất lượng môi trường hông h và nước tr n địa bàn của địa phương mình T nh đến giữa năm 2010, đã có tr n 40 địa phương trong cả nước thành lập Trung tâm Quan trắc môi trường với các tên gọi khác nhau, trực thuộc Sở Tài nguy n và Môi trường hoặc Chi cục Môi trường.[14]

Tại một số địa phương có nguồn ngân sách dồi dào hoặc có sự hỗ trợ kinh phí của các dự án, tổ chức trong và ngoài nước (như: Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Bắc Giang, Thái Nguyên, Hồ h Minh, Đồng Nai, Bà Rịa-Vũng Tàu, Bình Dương,

Đà Nẵng ), các nguồn lực tài chính, trang thiết bị và con người đã được quan tâm đầu tư, phát triển khá mạnh Trong hi đó, tại nhiều địa phương hác, việc đầu tư các nguồn lực cho hoạt động quan trắc môi trường chưa được quan tâm, chú ý đúng mức Thời gian qua, một số địa phương có những vấn đề “nóng” về môi trường (như: âm Đồng, Đă Nông, n Giang, ào ai, Phú Thọ, Ninh Thuận, ) cũng đã

và đang xây dựng các dự án đầu tư tăng cường năng lực quan trắc môi trường

3 Mạng lưới quan trắc môi trường thuộc các Bộ, ngành khác

Ngoài mạng lưới quan trắc môi trường tại Bộ Tài nguy n và Môi trường và các địa phương tr n cả nước, tại các Bộ ngành khác, bên cạnh việc tham gia mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia của Bộ Tài nguy n và Môi trường, nhiều Bộ ngành, cũng tiến hành quan trắc một số thành phần môi trường để đánh giá các tác động đến môi trường do hoạt động của ngành, lĩnh vực mình quản lý theo quy định tại Điều 94 của Luật Bảo vệ môi trường năm 2005 Đến nay, nhiều Bộ ngành như:

Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Quốc phòng, Bộ Giao thông vận tải, Bộ Y tế, Bộ Giáo dục và Đào tạo, Tổng i n đoàn lao động Việt Nam, Tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam, Tập đoàn than và hoáng sản Việt Nam đã có hoạt động quan trắc môi trường và cũng đã thu được những

dữ liệu cơ bản phục vụ yêu cầu quản lý môi trường của Bộ, ngành mình

4 Quan trắc đa dạng sinh học

Cho tới nay, chỉ trong các hệ thống quan trắc chất lượng nước nội địa và vùng biển ven bờ, mới tiến hành thu mẫu và phân tích một số chỉ ti u định t nh, định lượng và chỉ số đa dạng của nhóm sinh vật nổi, động vật đáy Việc điều tra, đánh giá mức độ đa dạng sinh học cho một khu bảo tồn thiên nhiên hoặc một vùng lãnh thổ nào đó mới được hiện trong các chương trình dự án tại một thời điểm cụ thể cho một mục ti u chung là có được dẫn liệu về hiện trạng đa dạng sinh học ở khu vực điều tra, đề xuất các giải pháp bảo tồn, phát triển Ngoài ra, còn thực hiện một số chương trình quan trắc những loài quý hiếm, đặc hữu ở các vườn Quốc gia, khu bảo tồn.[14]

1.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG LIÊN TỤC

1.2.1 Thành phần hệ thống Trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh

Hệ thống trạm quan trắc môi trường không khí tự động sẽ được chia thành hai phần chính bao gồm:

+ Nhà trạm và hệ thống thiết bị bên ngoài nhà trạm

+ Hệ thống thiết bị bên trong nhà trạm

1.2.1.1 Nhà trạm và hệ thống thiết bị bên ngoài nhà trạm

Nhà trạm của trạm quan trắc không khí tự động được xây dựng kiên cố vững chắc, thường được thiết kế trong khoảng 9-10 m2, ch thước nhỏ của một chiếc container nhập nguyên của Hãng sản xuất Nhà trạm được làm theo thiết kế ba lớp bằng thép gân dày, chống chịu đươc điều kiện thời tiết khắc nghiệt của Việt Nam Sau lớp thép bên ngoài là lớp cách nhiệt và lớp trong cùng là composite Với thiết

kế ba lớp, mọi hoạt động của thiết bị bên trong không chịu sự ảnh hưởng từ thời tiết, tác động của con người, an ninh an toàn cho thiết bị Bên ngoài nhà trạm được thiết kế các lỗ cắm các cần thu mẫu và đầu đo h tượng

1.2.1.2 Nhà trạm và hệ thống thiết bên trong nhà trạm

Bên trong nhà trạm như hình 1.2, thiết bị hoạt động được chia làm hai loại:

- Các modul thiết bị phân tích chính gồm: thiết bị phân tích khí NOx, thiết bị phân tích khí SO2, thiết bị phân tích khí CO, thiết bị phân tích khí O3, thiết bị

đo nồng độ bụi, thiết bị truyền nhận dữ liệu

- Các modul thiết bị phụ trợ bao gồm: bộ lưu điện UPS, máy tính, hệ thống điện, thiết bị pha loãng khí chuẩn, báo cháy – báo khói, hệ thống chiếu sáng, v.v

Hình 1 2 Bên trong trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh

1.2.2 Công nghệ thiết bị của Trạm quan trắc môi trường không khí xung quanh

1.2.2.1 Nguyên lý phân tích khí CO

• Phương pháp: Hồng ngoại không phân tán (NDIR);

• Khí CO có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở khoảng 2150 cm-1;

• Hồng ngoại không phân tán (NDIR) kết hợp với bộ lọc khí (GFC) loại bỏ ảnh hưởng của CO2 và H2O;

• Hồng ngoại hông phân tán (NDIR) điều biến dòng khí ngang;

• Khí mẫu và h đối chứng đưa vào buồng đo qua van selenoid với tần số dao động 1 Hz như minh họa trên hình 1.3 [7]

• Một lượng cố định khí mẫu và các h đối chứng được đưa vào hoang đo Với phương pháp này, nếu khí mẫu và h đối chứng giống nhau thì sẽ không tạo ra tín hiệu điều biến;

Hình 1 3 Sơ đồ nguyên lý đo của thiết bị phân tích khí CO

Danh mục định nghĩa những từ tiếng anh có trong hình 1.3 được chú thích tại bảng 1.1

Bảng 1.1

Solenoid valve Van điện điều khiển dòng khí

Hình 1 4 Sơ đồ mạch đo thiết bị phân tích khí APMA-370[8]

Danh mục định nghĩa những từ tiếng anh có trong hình 1.4 được chú thích tại bảng 1.2

Bảng 1.2 Chú giải chức năng sơ đồ mạch

1 Solenoid Valve Van điện điều khiển đóng mở dòng khí

3 Mist catcher Bộ lọc khí

4 Analyzer Unit Buồng đo phân tích khí

5 Flow Sensor Cảm biến lưu lượng bơm

6 Orifice Khe hở điều tiết lưu lượng

7 Pressure Sensor Cảm biến áp suất bơm

9 Buffer tank Bộ ổn định lưu lượng

10 Catalyzer Bộ gia nhiệt xúc tác khí

Hình 1.5 mô tả cấu tạo bên trong thiết bị đo h O loại APMA-370

Hình 1 5 Sơ đồ cấu tạo bên trong của thiết bị phân tích khí CO

1.2.2.2 Nguyên lý phân tích khí NOx

Sơ đồ nguy n lý đo h NOx đưa ra tr n hình 1.6 Hình 1.7 minh họa nguyên

lý hoạt động và sơ đồ cấu tạo được đưa ra tr n sơ đồ hình 1.8

Phương pháp sử dụng là quang hóa có phản ứng:

NO + O3 =>NO2* + O2 (1.1)

NO2* => NO2+ hv (1.2) Phần khí NO2 được tạo ra từ phản ứng tr n được hoạt hóa thành NO2* Khi trở lại trạng thái bình thường nó phát quang trong dải 600 - 3000nm

• ường độ bức xạ đo được nồng độ NO trong không khí

Bộ chuyển đổi NO2 thành NO sau đó cũng được đo Bằng cách này, nồng độ

NO2 là chênh lệch giữa nồng độ NOx khi qua bộ chuyển đổi với nồng độ NO trước khi qua bộ chuyển đổi

• Giảm áp suất quang hóa, điều biến dòng khí ngang

Nếu khí NO/NO2 trong khí mẫu phản ứng với O3, một phần NO bị oxy hóa trở thành NO2, một phần NO2 được tạo ra có trạng thái kích thích NO2 và ánh sáng bức

xạ hi nó thay đổi thành trạng thái nền Nếu NO có nồng độ thấp, số lượng sự phát quang là nồng độ tập trung

Hình 1 6 Nguyên lý hoạt động của thiết bị phân tích khí NOx [7]

Danh mục định nghĩa những từ tiếng anh có trong hình 1.6 được chú thích tại bảng 1.3

4 Detector Bộ cảm biến đo h

5 Amplifier Tín hiệu bộ khếch đại

6 Optical filter for

chemiluminescence

selection

Là thấu kính lọc ánh sáng có bước sóng phù hợp với bộ Detector

Hình 1 7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị phân tích khí NOx [8]

Danh mục định nghĩa những từ tiếng anh có trong hình 1.7 được chú thích tại bảng 1.4

Bảng 1.4 Chú giải chức năng sơ đồ mạch

1 Filter Bộ lọc ẩm

2.Double head pump Bơm với hai đầu tách biệt với hai lưu lượng

3 Check valve Van kiểm tra lưu lượng bơm

4 Selenoid valve Van điện điều khiển lưu lượng

5 Capllary

6 Dryer Bộ sấy hô h đường khí

7 Pressure regllator Bộ đo áp suất trên van

8 Ozonator unit Bộ sinh Ozon bằng đèn phát ozon

9 Permeation dryer Bộ tách ẩm bằng thẩm thấu ngược

10 Converter Bộ chuyển đổi khí NO sang NO2

11 Detector Bộ đo cảm biến khí

12 Deozonizer Bộ lọc khí Ozon thừa sinh ra sau quá trình phản ứng

13 Flow sensor Cảm biến lưu lượng

14 Differtial regunator Bộ điều chỉnh lượng khí

15 Pressure sensor Cảm biến áp suất

16 Buffer tank Bộ ổn định dòng khí

17 Mist catcher Bộ lọc h đầu ra

Hình 1.8 Sơ đồ cấu tạo thiết bị phân tich khí NOx

1.2.2.3 Nguyên lý phân tích khí SO2

Nguy n lý đo hí SO2 được minh họa như hình 1.9 và sơ đồ mạch đo đưa ra trên hình 1.10

Hình 1 9 Sơ đồ nguyên lý đo SO 2 [7]

Danh mục định nghĩa những từ tiếng anh có trong hình 1.9 được chú thích tại bảng 1.5

Bảng 1.5 Chú giải chức năng sơ đồ mạch

1 Light cource Nguồn đèn

2 Condenser lens Thấu kính hội tụ ánh sáng từ nguồn đèn

3 Detector Bộ đo cảm biến khí

Thiết bị đo sự chênh lệch ánh sáng buồng phản ứng

6 Sample gas Dòng h đầu vào

7 Optical filter for

excitation wave length

selection

Thấu kính lọc ánh sáng kích thích phản ứng

Phương pháp đo là hu nh quang tia cực tím (UVF) Khí SO2 kích thích bởi sóng tử ngoại dải 220 - 240 nm Sự phát quang này được đo và nồng độ khí SO2được phát hiện bằng cường độ phát quang đó, theo cơ chế:

SO2 + hv1 => SO2* (1.3)

SO2* => SO2 + hv2 (1.4)

SO2* => SO + (O) (1.5)

SO2* + M => SO2 + M (1.6) Trong đó:

(1.3): SO 2 được kích thích bởi năng lượng hv1 (1) (1.4): Năng lượng hv2 của SO 2 bị kích thích để trở về trạng thái ban đầu

(2) (1.5): Sự phân hủy của phân tử SO 2 bị kích thích

(3) (1.6): Năng lượng kích thích phân tử SO 2 bị mất do va chạm với phân tử khác

Để tạo nguồn UV sử dụng đèn Xeon, khoang phát xạ được thiết kế phù hợp nguồn phát xạ nhỏ Hệ thống phân tích quang học được thiết kế để có thể nhận biết được cường độ ánh sáng yếu nhất đảm bảo kết quả đo đạt được sự ổn định tại điểm không.Khí mẫu được chiếu bức xạ với tia tử ngoại phát xạ (215 nm), SO2 phát ra ánh sáng có bước sóng khác so với tia bị bức xạ Lúc trước ánh sáng bị bức xạ được coi như ánh sáng bị ch th ch, lúc sau ánh sáng phát ra được coi là sự phát hu nh quang

1.Cutter Bộ ổn định dòng khí và chia khí vào buồng đo

2 Analyzer unit Buồng phân tích

3 Capllary Bộ điều chỉnh bù khí

4 Permeation Modul Thiết bị thẩm thấu

5 Scrubber Ống lọc khí

Hình 1 11 Sơ đồ cấu tạo bên trong thiết bị phân tích khí SO 2

Hình 1 12 Sơ đồ nguyên lý đo O 3 [7]

Danh mục định nghĩa những từ tiếng anh có trong hình 1.12 được chú thích tại bảng 1.7

Bảng 1.7 Chú giải sơ đồ nguyên lý

1.Measurement cell Buồng đo

2 Sample gas Đường h đầu vào

3 Solenoid valve Van điện điều khiển dòng khí

4 Reference gas Đường khí so sánh

5 Detector Bộ đo cảm biến khí

• Để tạo nguồn UV sử dụng đèn hơi thủy ngân và ở đầu đo được tính toán bù Khí mẫu và h đối chứng đưa vào buồng đo qua van selenoid với tần số dao động 1

Hz Kh đối chứng và các tín hiệu luôn được so sánh để đạt được tín hiệu ổn định

mà hông có độ trôi điểm không

3 Deozonzer Buồng xúc tác Ozon

4 Analyzer unit Buồng đo

5 Ozon Generator Buồng sinh Ozon hiệu chuẩn trong

6 Pump Bơm lưu lượng khí

7 Flow sensor Cảm biến lưu lượng

8.Orifice Khe chỉnh lưu lượng khí ra

9.Pressure sensor Cảm biến áp suất

10 Scubber Bộ lọc khí

Hình 1 14 Sơ đồ cấu tạo thiết bị phân tích khí O 3

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO BỤI PM2.5

1.3.1 Phương pháp đo bụi PM2.5 theo phòng thí nghiệm

Phương pháp xác định bụi PM2.5 theo phòng thí nghiệm được quy định trong BS EN12341VN/2014, là tiêu chuẩn Châu Âu được ủy ban tiêu chuẩn Châu

Âu ban hành Trong đó quy định chặt chẽ về phương pháp lấy mẫu bao gồm các nguyên tắc tiêu chuẩn của phương pháp, thiết bị lấy mẫu, phòng cân:

- Mô tả phương pháp đo ti u chuẩn trọng lực thủ công cho PM10 và PM2.5 bằng cách sử dụng máy lấy mẫu tự động hoặc máy lấy mẫu bộ lọc đơn;

- Yêu cầu kiểm tra sự phù hợp về cơ sở vật chất, trang thiết bị khi áp dụng phương pháp;

- Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng khi áp dụng phương pháp

- Đánh giá sự không chắc chắn về mặt đo lường kết quả của phương pháp Phạm vi áp dụng tiêu chuẩn này từ khoảng 1µg/m3 đến 150 µg/m3 đối với PM10 và 120 µg/m3 đối với PM2.5 Sử dụng một bộ lấy mẫu 2.3 m3/h để bao gồm các hạn chế về nhiệt độ bộ lọc trong và sau khi lấy mẫu và khả năng theo d i nhiệt

độ tại các điểm quan trọng trong hệ thống lấy mẫu ưu lượng đường ống sẽ đi qua một giấy lọc bụi với ch thước giấy lọc được quy định trong phương pháp Các hạt bụi được phân chia ch thước hạt ở đầu mặt cắt trước hi đi vào đường ống các hạt bụi sẽ được giữ lại trên giấy lọc và sau khi hoàn tất sẽ được bảo quản và chuyển về phòng cân để cân phân tích

Điều kiện phòng cân, kiểm soát mẫu cân và cân kỹ thuật cũng được quy định

r trong quy trình như việc phải sấy mẫu trước hi cân, phòng cân đảm bảo nhiệt độ

<20° , độ ẩm dưới 40%RH trong điều kiện cân tại Việt Nam, cân thực hiện phải là cân có độ chia từ 5 số trở lên,

Hình 1 15 Thiết bị lấy mẫu bụi PM2.5 và cân tiêu chuẩn

1.3.2 Phương pháp đo bụi PM2.5 theo quan trắc tự động

Trong lĩnh vực quan trắc tự động, hiện có hai phương pháp đo bụi PM2.5 đó

là phương pháp ight Scasttering và phương pháp β- rays

Phương pháp ight Scasttering hay còn gọi là phương pháp đo quang là phương pháp sử dụng ánh sáng Laser từ một nguồn phát đèn aser chiếu một góc 90° vào đường dòng khí có hạt bụi (Sample stream with particles) đi vào buồng đo (Measuring chamber) Ánh sáng chiếu vào hạt bụi đi qua sẽ phản chiếu tới một Detector Detector nhận tín hiệu ánh sáng và phân chia chúng thành số lượng và

ch thước các hạt và đưa ra các t n hiệu điện Ánh sáng không chiếu tới các hạt bụi

sẽ hấp thụ bởi thấu kính bẫy ánh sáng (Light trap) Dòng h đầu ra từ bơm (outlet)

sẽ đi vào một bẫy lọc ẩm bụi (Particle filter) sử dụng làm dòng khí sạch (Clean air)

vệ sinh buồng đo và thấu kính bẫy ánh sáng (Light trap)

Hình 1 16 Công nghệ phân tích hạt bụi bằng phương pháp đo quang [7]

Grimm 180 là một thiết bị hiện đang sử dụng công nghệ đo quang trong đo bụi PM2.5 như hình 1.17

Hình 1 17 Công nghệ thiết bị đo bụi Grimm [8]

Grimm 180 sử dụng đèn laser với bước sóng 685nm, phân tách được các hạt bụi có ch thước từ 1 µg/m3, 2.5 µg/m3 và 10 µg/m3 Thiết bị sử dụng 31 hệ đọc giúp phân chia các hạt theo ch thước và nồng độ Thiết bị có dải đo từ 0.1 đến

1500 µg/m3

Phương pháp β-rays hay còn gọi là phương pháp suy giảm tia β sử dụng công nghệ lắng đọng hạt bụi trên một bề mặt và dùng ánh sáng phát xạ cừ Cacbon-14 chiếu qua bề mặt để tính toán khối lượng hạt bụi Sự tăng trọng lượng trên bề mặt giấy hút sẽ làm cường độ tia β suy giảm trên Detector, từ đó t nh toán được tỷ lệ hạt trên bề mặt giấy Thiết bị đo bụi Thermo 5028i là một thiết bị sử dụng công nghệ suy giảm tia β Thiết bị sử dụng bơm hút hông h vào đường ống hút mẫu và qua các mặt cắt có ch thước hạt hác nhau ượng bụi hút vào qua các mặt cắt sẽ được giữ lại trên một mặt giấy cắt ngang đường hút Tia β sẽ được phát ra từ đèn chiếu và

đi qua mặt giấy Phương pháp này đo li n tục, ánh chiếu qua mặt giấy được thu về bởi một Detector phía trên bề mặt giấy lắng bụi ường độ ánh sáng đèn suy giảm

sẽ tỉ lệ với lượng bụi đọng lại trên giấy theo thời gian làm suy giảm ánh sáng tới Detector từ đo ra t nh toán được lượng bụi Sơ đồ công nghệ được mô tả dưới hình