Sử dụng công cụ GIS trong đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí đô thị Hà Nội

T rong khi đó, m ột số yếu tố m ôi trường khác có ảnh hưởng đến chất lượng không khí như cây xanh, m ặt nước thì chưa được tính đến trong các bài toán liên quan đến m ôi trường không khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

•p *p V ^ ^

SỬ DỤNG CÔNG CỤ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ T ổ N G HỢP CHAT

LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ ĐÔ THỊ HÀ NỘI

MÃ SỐ: QT - 01 - * t 5

CHỦ T R Ì ĐỂ T À I : THS.PHẠM THỊ V Ệ T ANH CÁC CÁN B ộ THAM GIA: THS HOÀNG ANH LÊ

THS PHẠM VĂN QUÂN

Đ A i H O C » ■ r ‘ ■ trung tâm t h ò m- 'ỉh ư v il

HÀ NỘI - 2005

5

T rong khi đó, m ột số yếu tố m ôi trường khác có ảnh hưởng đến chất lượng không khí như cây xanh, m ặt nước thì chưa được tính đến trong các bài toán liên quan đến m ôi trường không khí N ếu có, thì các yếu tố này mới chỉ được nhắc đến với vai trò làm sạch và cải thiện chất lượng m ôi trường khôngkhí cũng như điều hoà vi khí hậu.

Với lý do trên, mục tiêu của đề tài tập trung nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng

m ôi trường không k h í ở H à N ội, có tính đến việc xem xét tổng hợp m ột loạt các yếu tố có ảnh hưởng đến chất lượng k h ông khí, trên cơ sở sử dụng công cụ GIS ( Hệ thông tin địa lý) -

m ột công cụ có khả năng ứng dụng rộng rãi và hiệu quả trong quản lý m ôi trường và qui hoạch m ôi trường

NỘI DUNG NGHIÊN cứu

• Sử dụng mô hình lan tru y ền chất ô nhiễm của Sutton theo phương pháp tính tần suất vượt chuẩn để tính toán sự phân bố các chất ô nhiễm không kh í do các nguồn thải công

n ghiệp gây ra đối khu vực thành phố H à N ội N ội dung chính của phương pháp tần suất vượt chuẩn là tính tần suất xuất hiện nồng độ chất ô nhiễm lớn hơn nồng độ cho phép để xác định mức ô nhiễm do các nguồn thải công nghiệp gây ra

• Sử dụng công cụ GIS (H ệ thông tin địa lý ) để xây dựng sơ đồ ô nhiễm và xây dựng bản

đồ tổng hợp chất lượng m ôi trường không khí, trên cơ sở chồng ghép các bản đồ chuyên

đề của các yếu tố khác nhau có ảnh hưởng đến chất lượng không k h í như: hành chính, cây xanh, m ặt nước, m ật độ giao thông và tần suất ô nhiễm bụi vượt tiêu chuẩn cho phép do

ng uồn công n g hiệp thải ra

• Số liệu để tính toán và đ án h giá bao gồm:

6

- S ố liệu k h í tư ợ ng: hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, lượng m ây theo 4 kỳ quan trắc mỗi ngày tại các trạm k hí tượng L áng H à N ội làm đặc trưng cho khu vực nghiên cứu trong vòng 3 năm từ 2 0 0 0 - 2003.

- Số liệu nguồn thải bao gồm : T ừ 55 nhà m áy công nghiệp và cơ sở sản xuất có lượng thải lớn Các thông s ố đặc trưng cho nguồn thải bao gồm: Lượng thải ở m iệng ống khói

Q (g/s); N hiệt độ củ a k h í thải ở m iệng ống khói T r(°C) ; Độ cao ống khói h(m ); Đường kính m iệng ống khói d(m ); Tốc độ phụt ở m iệng ống khói V s(m /s) C h ấ t ô n h iễ m được

c h ọ n đ ể tín h to á n là bụi lơ lửng

- Dữ liệu về bản đổ : Bản đồ H à N ội tỷ lộ 1: 100.000 đã được số hoá với các lớp thông tin khác nhau như ra n h giới đ ịa chính của huyện, xã, diện tích, dân số, mặt nước, khu công nghiệp W

- e C á c k ế t q u ả đ ạ t đ ư ợ c.

• X ây dựng được các sơ đồ phân bố tần suất xuất hiện nồng độ bụi lơ lửng vượt tiêu chuẩn cho phép theo m ùa nóng, m ùa lạnh và cả năm

• X ây dựng được các bản đồ tổng hợp chất lượng m ôi trường không khí đối vơí bụi lơ lửng

• Đ ánh giá được m ức độ ô nhiễm không khí khu vực thành phố H à do ảnh hưởng của các nguồn thải công nghiệp theo m ùa nóng, m ùa lạnh và cả năm

• Bước đầu đánh giá tổng hợp chất lượng không khí khu vực Hà Nội m ột cách khái quát có tính đến các yếu tố m ôi trường khác trên cơ sở các chỉ tiêu đánh giá: Chi tiêu tần suất vượt chuẩn p, m ật độ đường, m ật độ dân số, tỉ lệ độ che phủ của cây xanh, tỉ lệ diện tích

m ặt n ư ớ c

• M ặc dù chưa có con số cụ thể về tỉ lệ cây xanh, m ặt nước, mật độ đường trong khu vực

n ghiên cứu ( trừ chỉ tiêu P), nhưng với việc chồng ghép hình học các lớp thông tin này lên

sơ đồ tần suất ô nhiễm bụi, bước đầu đề tài có m ột số đánh gía m ang tính chất khái quát như sau:

- C ác khu vực có chất lượng m ôi trường rất xấu bao gồm khu vực phường N h ân chính,

T rung hoà, T hanh xuân trung, T hanh xuân băc (Thanh xuân) và khu vực các phường

T hanh N hàn, Q u ỳ nh lôi, M inh khai ( H ai Bà Trưng), M ai Đ ộng, Đ ồng tâm , G iáp bát (

H oàng M ai) N g u y ên nhân là do những khu vực này chịu tác động tổng hợp của nhiều

n guồn, đặc biệt là bị ô nhiễm nặng do hoạt động từ các khu công nghiệp Thượng Đ ình,

V ĩnh T uy - M ai động, trong khi các yêú tố có lợi cho m ôi trường như diện tích che phủ của cây xanh và m ặt nước ít, không đáng kể so với cả khu vực

- C ác khu vực thuộc quận H ai Bà Trưng gồm các phường Trần Hưng Đ ạo, N gô thì N hậm ,

m ặc dù ô nhiễm do công n g hiệp không nặng như các khu vực trên, nhưng m ật độ giao

7

th ô n g ở đây tương đối lớn, do vậy có thể nói khu vực này bị ô nhiễm khá nặng Tuy nhiên

d o trong khu vực này, trên các tuyến đường lớn đều có cây xanh với độ che phủ lớn, do vậy chất lượng không kh í ở đây được cải thiện phần nào

- K hu vực phường T huỵ khuê, Cống vị ( Ba đình), N ghĩa đô, N ghĩa tân, mặc dù ô nhiễm

n ặng nhưng tỉ lệ diện tích che phủ của cây xanh ở khu vực này tương đối cao , do vậy có thể hạn c h ế được khá nhiều khả năng ô nhiễm bụi

- Đ ối với các khu ph ố cổ, không bị ô nhiẻm do công nghiệp song phải chịu ô nhiễm tổng hợp từ hai nguồn chính là giao thông và sinh hoạt, địch vụ với mức độ cao M ột sô' tuyến đường, tỉ lệ che phủ của cây xanh không đáng kể

T rên cơ sở kết quả đạt được , đề tài đã đưa ra m ột số kết luận và kiên nghị như sau:

1 M ột sô' kết luận về k hả năng ứng dụng GIS kết hợp với phương pháp tính tần suất vượt

ch u ẩn trong việc xây dựng bản đồ tổng hợp chất lượng m ôi trường không khí nói chung và H à N ội nói riêng

2 K iến nghị m ột số giải pháp nhằm cải thiện chất lượng m ôi trường không khí ở Hà Nội

3 M ở ra m ột hướng nghiên cứu mới trong đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí: có tính đến m ột số yếu tố m ôi trường khác có ảnh hưởng đến chất lượng khô n g khí

4 K ết q u ả của đề tài có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: qui hoạch môi trường, bô' trí vùng cách ly vệ sinh công nghiệp, bố trí các điểm quan trắc chất lượng môi trường không kh í và cung cấp thông tin

f T ìn h h ìn h k in h p h í c ủ a đ ề t à i : 8 tr iệ u

KHOA QUẢN LÝ (Ký và ghi rõ họ tên)

CHỦ T R Ì ĐỂ TÀ I (Ký và ghi rõ họ tên)

C ơ QUAN CHỦ T R Ì ĐỂ TÀI

PHÓ Hlữu TRƯỚNG

e O bjectives and content

The m odels o f transportation o f air pollutants have been used a lot in assessm ent o f air pollution for a long tim e and considered as the useful and high econom ic efficient tools for this field H ow ever, com bination o f these m odels and tool o f GIS in building

m aps for air quality intergrated assessm ent has not m entioned yet The project aim ed at the initial researches in using GIS com binated w ith the above m odels calculated by

m ethod o f frequency [1] for buiding m aps o f air quality in U rban and industrial areas Som e various environm ental factors have been taken into account in this m ethod such as areas o f trees and w ater surface, road density, population density est

♦ A ir pollution levels for H anoi city created from over 50 industrial em ission sources in inner H anoi and surrounding areas w ere assessed

♦ Initiating th e integrated assessm ent o f air quality in urban area based on the som e norm s relating to air quality such as: ratio o f trees cover, ratio o f w ater surface areas, road density, frequency o f days in that the air pollutant concentration exceeds the perm issible level ( case study o f H anoi City)

♦ The research results from the p ro ject can be w idely used in the various fields as follow s:

o C ontributing the scientific basics for designing the air quality m onitoring netw orks in H anoi

o C o n trib u tin g the scientific basics for designing isolated areas from industry parks

9

o C ontributing the scientific basics for environm ental plan nin g and

m anagem ent in H anoi

10

CHƯƠG I TỔNG QUAN VẾ KHU v ự c NGHIÊN c ư u

1.1 R l ì á i q u á t đi êu k i ệ n tụ I i hi ẻn t h à n h pho H ù S u i 11

1 1 1 Đ iê u kiện t ự n h iên T h à n h p h ố H à N ộ i I 1.1.2 H iệ n tr ạ n g kin h té x ã h ội T h à n h p h ố H à N ộ i / 1.2 a n h h ư ớ ng c ủ a n g u õ n t h a i đến c h ai lượng mo i I ruo/ I Ị Ị klioiii; k i l l 1: 1.2 ỉ N g u ồ n th ả i c ô n g n g h iệ p /.

CHƯƠNG 3 SỬ DUNG CÒNG c u GIS ( HẸ THONG THONG TIN ĐỊA LY) TRONG

ĐÁNH GIÁ TỐNG HỢP CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ ĐÔ THỊ HA NỘI 25

3.2.1 Đ a n h g iá m ứ c do tì nliiếm k lì o il” kill khu vực th an h p h o H a (lo a n h h ư ớ n g cua

cac nguồn tliá i cõng nghiệp }

3.2.2 liư ơ c (lâu d a n h g iá ch a t lượng khoiỉỊỊ khi kliu vực H a Vo i <

K Ẻ T L U Ậ N VÀ KHUYẼN NGHỊ

TAI LIỆU THAM K H Ả O 31

Mỏ ĐẦU

■thi hoá neav càne g iT r gâll\ f ây’ cùng với sự phát triển của nền kinh tê lh - trườnễ ' tôc đò đô

s Z ° ' T độ dân SÔ * * đ" " ị tang đang kể H à N ôi là m ôt trong, , ? ? „ ^ u : _ c , • nói trên và hiện nay đã trở thành nơi có m ật độ giao thông

C ác ch ất ô nhiễm m ôi trường không khí ỏ Hà Nội hiện nay chủ yếu là bụi, các khí độc hại S 0 2, C 0 2, N O x, N H 3, và m ột số chất khác Tuỳ theo đặc điểm phân bố công nghiệp, mật độ giao thông, các k hu phân bố dân cư ở từng địa bàn có những tỉ lệ khác nhau về nồng độ các chất gây ô n h iễm trong m ôi trường không khí

N ghiên cưu hiện trạn g ô n hiêm không khí cũng như nghiên cứu đánh giá tổng hợp chất lượng k h ô n g k h í ở H à N ộ i đã được nhiều dự án thực hiện Tuy nhiên các nghiên cứu này mới chi dừng ơ mức đ án h giá n ê n g rẽ từng yêú tô gây ô nhiễm không khi do các loại nsuồn thải khác nhau, hoặc đưa ra m ộ t số phương pháp để có thể đánh giá tổng hợp các chất này Trong khi đó, m ột số yếu tố m ôi trường khác có ảnh hưởng đến chất lượng không khí như cây xanh, m ặt nước thì chưa được tính đến trong các bài toán liên quan đến m ôi trường không khí N ếu có , th ì các yếu tố này mới chỉ được nhắc đến với vai trò làm sạch và cải thiện chất lượng m ôi trường k h ô n g k h í cũng như điều hoà vi khí hậu

Với lý do trên, đề tài tập tru n g nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng m ôi trường không k h í ở H à N ội, có tính đ ến việc xem xét tổng hợp một loạt các yếu tố có ảnh hưởng đến chất lượng k h ô n g khí, trên cơ sở sử d ụ n g công cụ GIS ( Hệ thông tin địa lý) - m ột công cụ có khả năng ứng dụn g rộn g rãi và hiệu q u ả trong q uản lý môi trường và qui hoạch m ôi trường

C húng tôi hy vọng các kết q u ả n ghiên cứu ban đầu của đề tài sẽ mở ra m ột hướng nghiên cứu tro n g kiểm soát chất lượng m ôi trường không khí ở H à Nội và các địa phương khác

11

Mỏ ĐẨU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế thị trường, tốc độ đô thị hoá ngày càng gia tăng, M ật độ dân số tại các đô thị tăng đáng kể Hà Nội là m ội trong những thành phố thuộc các đô thị nói trên và hiện nay đã trở thành nơi có m ật độ giao thông

và hoạt động công nghiệp ở mức độ cao C hính những sự phát triển đó đã làm m ôi trường không k h í ở H à N ội đ ã và đang bị ô nhiễm , đặc biệt ở một sô' khu vực nút giao thông, các khu công nghiệp õ nhiễm cục bộ đ ã xảy ra T hiệt hại do ô nhiễm không khí đ ã có những biểu hiện cụ thể và rõ nét

Các chất ô nhiễm môi trường không kh í ở H à Nội hiện nay chủ yếu là bụi, các khí độc hại S 0 2, C 0 2, N O x, N H 3, và m ột số chất khác Tuỳ theo đặc điểm phân bố công nghiệp,

m ật độ giao thông, các khu phàn bố dân cư ở từng địa bàn có những tỉ lệ khác nhau về

n ồng độ các chất gây ô nhiễm trong m ôi trường không khí

N ghiên cứu hiện trạng ô nhiễm không k h í cũng như nghiên cứu đánh giá tổng hợp chất lượng không kh í ở Hà Nội đã được nhiều dự án thực hiện Tuy nhiên các nghiên cứu này mới chỉ dừng ở mức đánh giá riêng rẽ từng yêú tố gây ô nhiễm không khi do các loại nauổn thải khác nhau, hoặc đưa ra m ột sô' phương pháp để có thể đánh giá tổng hợp các chất này

T rong khi đó, m ột sô' yếu tố m ôi trường khác có ảnh hưởng đến chất lượng không khí như cây xanh, m ật nước thì chưa được tính đến trong các bài toán liên quan đến m ôi trường không khí N ếu có , thì các yếu tố này mới chỉ được nhắc đến với vai trò làm sạch và cải thiện chất lượng m ôi trường khôngkhí cũng như điều hoà vi khí hậu

Với lý do trên, để tài tập trung nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng m ôi trường không kh í ở H à Nội, có tính đến việc xem xét tổng hợp một loạt các yếu tố có ảnh hưởng đến chất lượng khô n g khí, trên cơ sở sử dụng công cụ GIS ( Hệ thông tin địa lý) - m ột công cụ có khả năng ứng dụng rộng rãi và hiệu quả trong quản lý môi trường và qui hoạch m ôi trường

C húng tôi hy vọng các kết quả nghiên cứu ban đầu của đề tài sẽ m ở ra m ộ t hướng nghiên cứu trong kiểm soát chất lượng môi trường không khí ở H à N ội và các địa phương khác

11

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KHU vực NGHIÊN cứu

1.1 KHÁI QUÁT ĐIỂU KIỆN Tự NHIÊN, KINH TỂ - XÃ HỘI THÀNH PHỐ HÀ NỘI

1.1.1 Đ iều kiện tự nhiên T hành phô H à Nội

Vị trí địa lý:

H à N ội nằm ở vị trí trung tâm đổng bằng Bắc Bộ, giới hạn trong khoảng từ 2 0 0 5 3 ’

vĩ độ Bắc, 105044' đến 106002’ kinh độ Đ ông, tiếp giáp với 5 tỉnh: Thái N guyên ở phía bắc, Bắc N inh và H ưng Yên ở phía đông, H à Tây và V ĩnh Phúc ờ phía nam và phía tây Hà

N ội có diện tích tự nhiên 9 1 8 ,lk m 2 , khoảng cách dài nhất từ phía bắc xuống phía nam là trên 50km và chỗ rộng nhất từ tây sang đông 30km H à Nội nằm hai bèn bờ sông Hồng, giữa vùng đồng bằng Bác Bộ trù phú và nổi tiếng từ lâu đời, Hà Nội có vị trí và địa thế đẹp, thuận lợi để trở thành trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá, khoa học và đầu mối quan trọng của cả nước

Đ ịa hình:

Đ ại bộ phận diện tích Hà Nội nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông H ổng với

độ cao trung bình 15m đến 20m so với mặt biển Còn lại chỉ có khu vực đồi núi ở phía bắc

và phía Tây Bắc của huyện Sóc Sơn thuộc rìa phía Nam của dãy núi Tam Đ ảo có độ cao từ 20m đến trên 400m với đỉnh Chân Chim cao nhất là 462m Địa hình Hà Nội thấp dần từ Bắc xuống N am và từ Tây sang Đông Đ iều này được phản ánh rõ nét qua hướng dòng chảy tự nhiên của các dòng sông chính thuộc địa phận H à Nội Dạng địa hình chủ yếu của

H à N ội là đồng bằng được bổi đắp bỏfi các dòng sông với các bãi bồi hiện đại, bãi bồi cao

và các bậc thềm Xen giữa các bãi bồi hiện đại và các bãi bồi cao còn có các vòing trũng với các hồ, đầm (dấu vết của các lòng sông cổ) Riêng các bậc thềm chỉ có phần lớn huyện Sóc Sơn và ở phía bắc huyện Đ ông A nh nơi có địa th ế cao trong địa hình của H à Nội

N goài ra, H à N ội còn có các dạng địa hình núi và đồi xâm thực tập trung ở khu vực đổi núi Sóc Sơn với diện tích không lớn lắm

K hí hậu:

K hí hậu H à N ội khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc Bộ với đặc điểm là khí hậu nhiệt đới gió m ùa ấm , m ùa hè nóng, mưa nhiều và m ùa đông lạnh, mưa ít N ằm trong vùng nhiệt đới, H à N ội quanh năm tiếp nhận được lượng bức xạ m ặt trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao Lượng bức xạ tổng trung bình hàng năm ở H à Nội là 122,8 kcal/cm 2 và nhiệt độ k hông khí trung bình hàng năm là 23,60C Do chịu ảnh hưởng của biển, Hà Nội có độ ẩm và lượng mưa khá lớn Đ ộ ẩm tương đối trung bình hàng năm là 79% Lượng mưa trung bình hàng năm là 1245m m và m ỗi nãm có khoảng 114 ngày mưa Đặc điểm khí hậu H à N ội rõ nét nhất là sự

12

thay đổi và khác biột của hai m ùa nóng, lạnh Từ tháng 5 đến tháng 9 là m ù a nóng và mưa

Từ tháng 11 đ ến tháng 3 năm sau là m ùa đôn g thời tiết khô ráo Giữa hai m ùa đó lại có hai

kỳ chuyển tiếp (tháng 4 và tháng 10) cho nên có thể nói rằng H à Nội có đủ bốn m ùa X uân,

Hạ, Thu, Đ ông Bốn m ùa thay đổi như vậy đ ã làm cho k h í hậu H à N ội thêm phong phú, đa dạng

Bảng 1 1 : C h ế độ gió khu vực H à Nội

1.1.2 H iện trạn g kinh tẽ xã hội T hành phô Hà Nội

1.1.2.2 K hái quát về h iện trạng kinh tế - xã hội

13

N hững năm qua, trong quá trình đổi m ới, kinh tế-xã hội Thủ đô đã phát triển khá

ổn định, vững chắc và đúng hướng; về cơ bản đã thoát ra khỏi khủng hoảng kinh tế trầm trọng trong những năm cuối củ a thập kỷ 80 Các nghành kinh tế đều đạt nhịp độ tăng trưởng cao; giá cả thị trường ổn định; ổn địn h chính trị giữ vững; trật tự an toàn xã hội được bảo đảm , q uan hệ đối ngoại m ờ rộng; vị th ế của Thủ đô H à N ội được nâng cao cả trong nước và quốc tế

Sau m ột quá trình chuyển đổi nền kinh tế, kinh tế-xã hội Thủ dô đã cơ bản hoà hợp, thích nghi với nền k in h tế thị trường Cơ c h ế k ế hoạch hoá tập trung đã được thay th ế bằng kinh tế thị trường có sự điều tiết của nhà nước

C ùng với việc phát triển kinh tế, các vấn đề chính trị-xã hội được quan tâm giải quyết đã tạo nên m ột m ôi trường ổn định cho sự phát triển, nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho nhân dân Thủ đô

Sau nhiểu năm cải tạo và xây dựng, bộ m ặt đô thị có nhiều khởi sắc, việc xây dựng quy hoạch tổng thể và quy hoạch cụ thể, chi tiết cho m ột số khu vực trong nội ngoại thành

là kết quả quan trọng, làm tiền đề cho công tác xây dựng và quản lý đô thị trong nhiều năm tiếp theo

1.1.2 H iện trạng dàn sô T hàn h phô Hà N ội

Tổng dân số Thủ đô H à N ội theo tổng điều tra dân số năm 2000 là 2.736.400 người, trong đó dân số 9 q uận nội thành là 1.598.000 người, tương đương 58,39% so với tổng dân số thành phố

Phân bố dân cư trên phạm vi Hà Nội không đều K hu vực nội thành m ật độ dân số cao 15.3 8 1 n gư ờ i/lk m 2 , trong đó có m ột số khu vực rất cao như khu phố cổ H à N ội (có phường ở quận H oàn K iếm m ật độ dân số tới 70.000-80.000 n g ư ờ i/lk m 2 ) K hu vực ngoại thành m ật độ dân số thấp, bình quân 1386 n g ư ờ i/lk m 2

Do tốc độ đô thị hoá trong những năm vừa qua tỷ lệ tăng trưởng dân sô' toàn Thành phố trong giai đoạn 1992-1997 dao độngtừ 2,1% - 2,8% (năm 1997 tăng 2,8% ) R iêng khu vực nội thành tỷ lệ tãng cao hơn, năm 1996 tăng 3,13% và năm 1997 tăng 4,26% Tuy nhiên, hiện nay H à N ội là m ột trong những tỉnh, thành ph ố có tỷ lệ tăng dân số tự nhiên thấp nhất toàn quốc

Dự báo dân số H à N ội có khoảng 3.027.000 người vào 2005 và khoảng 3.350.000 người vào năm 2010 Trong đó dân số T hành thị chiếm khoảng 66% vào năm 2005 và khoảng 79% vào năm 2010 T rong tương lai không xa, dân số H à Nội sẽ chiếm khoảng 3,4-3,8 triệu người vào năm 2020 và dân số thành thị khoảng 92%

14

:

1.1.3 H iện trạn g sử d ụ n g đất T hành phô Hà Nội

T ổng d iện tích đất toàn Thành phố là 92.424,37ha; trong đó đất khu vực nội thành

là 8.4 3 7 ,8ha, diện tích xây dựng đô thị trong 7 quận cũ nội thành 5676ha (chiếm tỷ lệ 70% đất nội thị), bình quân 46,14% m 2/người Tổng diện tích đất dân dụng 4654ha bình quân 35,85 m 2/người; đất công trình công cộng 300ha, bình quân 2,3 1m2/người, đất cây xanh 163ha, đất cơ q u an không thuộc sự quản lý của đô thị 2 62ha và đất các trường đại học trung học quản lý 241 ha

N h ìn chung chỉ tiêu sử dụng đất nội thành rất thấp, so vói quy chuẩn xây dựng Việt

N am và so với các đô thị trên th ế giới, mật độ xây dựng của nhiều khu vực quá cao ảnh hưởng tới m ôi trường ở, đặc biệt tại các khu phố cổ và khu phô' cũ, đang thiếu trầm trọng các diện tích phụ trợ cần thiết như cây xanh, khoảng không v.v

1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN THẢI ĐẾN CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ THÀNH PHỐ HÀ NỘI

M ôi trường không k h í H à N ội đang bị ô nhiễm bởi các yếu tố CO, N 0 2 , S 0 2 và C 0 2 và bụi được phát sinh chủ yếu do các hoạt động:

• H oạt độn g sản xuất công nghiệp , tiểu thủ công nghiệp

• H oạt độn g giao thô n g đô thị và xây dựng

• Sinh hoạt của cộng đồng ( chủ yếu là do chất đốt sinh hoạ)

1.2.1.N guồn thải cô n g nghiệp

H iện nay ở H à N ội có khoảng 318 cơ sở sản xuất quốc doanh thuộc Trung ương và

đ ịa phương q u ản lý, các liên doanh và đầu tư trực tiếp từ nước ngoài dang hoạt

đ ộng tại 9 khu công nghiệp chính:

1 K hu công n ghiệp M inh khai - V ĩnh Tuy

2 K hu công nghiệp Thượng Đ ình

3 K hu công n g hiệp Đ ông A nh

4 K hu công nghiệp Trương Đ ịnh - Đ uôi Cá

5 K hu công n g hiệp V ãn Đ iển - Pháp V ân

6 K hu công nghiệp Cầu Diễn - N ghĩa Đô

7 K hu công nghiệp G ia Lâm - Y ên Viên

15

8 K hu công nghiệp C hèm

9 K hu công nghiệp Cầu Bươu

N goài các khu công nghiệp nêu trên, còn nhiều nhà máy cũ nầm phân tán xen kẽ trong các k h u dân cư nội thành

Phần lớn các cụm công nghiệp này chủ yếu được xây dựng từ những năm 60-70, cơ sở

hạ tầng thấp kém , hệ số đổi m ới thiết bị thấp, nước thải, khí thải không được xử lý nên gây ô nhiễm m ôi trường nghiêm trọng

Các nguồn thải gây ô nhiễm môi trường không khí từ các nauồn công nghiệp này rất đa dạng và thuộc các n gành sản xuất như:

Từ nay đến nãm 2010, 2020 sẽ di chuyển tất cả các cơ sở công nghiệp vừa và nhỏ gây ô nhiễm nghiêm trọng vào các cụm công nghiệp tập trung

1.2.2.N gu ồn thải giao thông vận tải

T heo số liệu năm 2001 của Bộ giao thông vận t ả i , thành phố Hà Nội hiện có hơn 100.000 xe

ô tô các loại và k hoảng 1,2 triệu xe m áy M ức độ tăng trưởng trung bình hàng năm về xe

m áy là 15% và ô tô vào khoảng 1,2 triệu xe máy M ức độ tăng trưởng trung bình hàng năm

16

về xe m áy là 15% và ô tổ là 10% Đ ây chính là m ột trong nhứng nguồn gây ô nhiễm không

k h í chủ yếu ở H à N ội

H iện trạng hộ thống giao thông với cường độ dòng xe lớn, đạt trên 1800 - 3600 xe/giờ đường hẹp, nhiều ngã ba, ngã tư, chất lượng đường kém , phàn luồng hạn chế, xe đi lản lộn, luôn phải thay đổi tốc độ, dừng lâu nên lượng khí độc hại N 0 2 , S 0 2 , co, CxH x,pB và các hợp ch ất chứa bụi, chì, khói và tiếng ồn d o xe thải ra rất lớn, gây ô nhiễm m ôi trường không

kh í tại các trục giao thông chính và các nú t giao thống

1.2.3 N guồn thải sinh hoạt và các hoạt động dịch vụ của dân cư thành phố

Trong những năm q ua do giá dầu hoả và giá điện tăng lên đáng kể, rất nhiều hộ gia đình thu nhập thấp ở H à N ội đ ã chuyển sang dùng bếp than tổ ong với số lượng lớn( bình quân m ột gia đình tiêu thụ 2 kg than/ ngày tức là 50-60kg / tháng) Trong điều kiện nhà ở đông, mái thấp, ch ật chội các k h í thải S 0 2 , N O x, c o đã gây ô nhiễm cục bộ m ồi trường không khí xung quanh nhất là khi các hộ nhóm hoặc ủ bếp

Đ A I H O C Q U O C G I A H A N Ô I TRUNG TÃM THÒNG TIN THƯ VỈẺN

17

CHƯƠNG 2 SỬ DỤNG MÔ HÌNH LAN TRUYỀN CHẤT ô NHIỄM TRONG ĐÁNH

GIÁ MÔI TRƯỜNG KHỐNG KHÍ KHU vực HÀ NỘI

2.1 Sự PHÂN BỐ CHẤT Ô NHIÊM VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN cơ BẢN [1]

K hi m ô tả q u á trình khuếch tán chất ô nhiễm ữ o n g không kh í bằng các mô hình toán học thì mức độ ô n h iễm không khí thường được đặc trưng bằng trị số nồng độ chất ô nhiễm phân bố trong không gian và biến đổi theo thời gian, phụ thuộc vào trị số tốc độ gió trung bình trong khoảng thời gian tính

T rong trường hợp tổng quát trị số trung bình của nồng độ chất ô nhiễm trong không khí phân bố theo thời gian và không gian được m ô tả từ phương trình xuất phát của vận chuyển, khuếch tán rối và biến đổi hoá học đầy đủ như sau:

ỚC âC Ó C _ , â C _ d t1, â C d t v âC n n

-^+Vx— +Vy— +Vz— =— {Kx— )+— (Ky— )+^(Kz— ^-)JraC-BC(2.1)

đ ảc ây õz ảc âc âỷ õy õz õz

Trong đó:

C: N ồng độ trung bình chất ô nhiễm trong không khí (m g/m 1)

x,y,z : C ác thành phần toạ độ theo 3 trục O x, Oy, Oz

Tuy nhiên phương trình (2.1) rất phức tạp nó chỉ là một hình thức mô phỏng sự lan truyền chất ô nhiễm , trên thực tế để giải được phương trình này người ta phải tiến hành đơn giản hoá trên cơ sở thừa nhận một số điều kiện gần đúng, điều kiện biên bằng cách đưa racác giả thiết phù hợp với điều kiện cụ thể

2.2 MÔ HÌNH LAN TRUYỀN CHẤT ô NHIÊM TRONG KHÍ QUYEN c ủ a SUTTON [1]

M ô hình lan truyền chất ô nhiễm của Sutton ngoài việc áp dụng để đánh giá cho cácnguồn có độ cao H ( như các ống khói của các nhà m áy) thì mô hình này cũng được áp dụng đối với nguồn điểm ở mặt đất (không có độ cao h và điểm phát thải đ ặt ở gốc toạ độ)

X u ất phát từ cơ sở lý thuyết thống kê và tư tưởng của G auss với m ột số giả th uy ết vềđiều kiện biên [1] Sutton đã giải phương trình (2.1) và cho kết quả sau:

C ( x , y , z ) =

TTuCyCz ỵ —nePX n T — Y px\ V = =- \ +ePx ' ■ - y ì í _ í ĩ t f f - * ) ’l \ - ( H + z )

Cy X J [ Cz X ị C z X (2.2)

Trong đó:

+ C(x,y,z): nồn g độ trung bình của chất thải tại điểm có toạ độ X, y, z (m g/m 5)

+ Q: lượng thải chất ô nhiễm từ n g u ồ n thải (m iệng ống khói) (mg/s)

+ Cy, Cz: thông sô' k h u ếch tán suy rộng của Sutton

+ x: khoảng cách đối với nguồn thải theo phương X (m)

+ y: tọa độ củ a điểm tính trên m ặt nằm ngang theo trục Oy (m)

+ z: chiểu cao điểm tín h toán (m)

+ H=h+Ah: chiều cao hiệu dụng của ống khói (m)

+ h : Độ cao ốn g khói (m )

+ u: tốc độ gió trung bình ở độ cao hiệu dụng của ống khói (m/s)

+ n: chỉ số đặc trưng cho trạng thái kh í quyển

Trong thực tế giải q u y ết các bài toán về lan truyền chất ỏ nhiễm trong khí quyển, người ta thường tính nồn g độ chất ô nhiễm không khí ở độ cao gần m ặt đất (z =1 - 2 m ngangvới tầm hít thở của con người) là nơi chất ô nhiễm có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ conngười và động thực vật T rong trường hợp này nồng độ chất ô nhiễm được tính tại độ cao z =

0 như sau:

Trong đó:

+ C (x,y,0): nồng độ ch ất ô nhiễm tại điểm có toạ độ X, y, 0 ở gần m ặt đất (m g/m 3).+ H = h + Àh: chiều cao hiệu dụng của ống khói, trong đó Ah được tính theo công thức sau:

+ Vs: tốc độ phụt của khí thải ở m iệng ống khói (m/s).

+ d: đường kính m iệng ống khói (m)

+ u: tốc độ gió trung bình ở m iệng ống khói (m/s)

+ Tr: nhiệt độ của kh í thải ở m iệng ống khói (°K)

+ Tk: nhiệt độ m ôi trường xung quanh (°K)

Theo Sutton, công thức tính nồng độ trung bình chất ô nhiễm cực đại tại khoảng cách tương ứng như sau:

c max = — —— * Q — ( 2 5 )

e 71 u H

2

2.3 MỒ HÌNH LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIÊM CỦA SUTTON CHO GIAO THÕNG [8]

Đ ặc điểm nổi bật của giao thông vận tải là nguồn ô nhiễm rất thấp, di động, nguồn này chủ yếu ảnh hưởng tới xung quanh hai bên đường, phụ thuộc nhiều vào điều kiện xung quanh và với nồng độ được tính theo công thức:

c = 0.8ộe/7x.|-(h - z ) 2/2cr_-2 j+ epx\- (h - z ) 2 /2<r_-2 } / ơ \ 2«(2.7)

Trong đó:

C: nồng độ trung bình chất ô nhiễm không khí (m g/m 3)

Q: công suất nguồn thải (m g/m /s)

Z: Đ ộ cao điểm tính (m )

ơ z: Hệ số phát tán theo phương z

U: Tốc độ gió trung bình

h: Đ ộ cao của mặt đường so với xung quanh

H ình 2.1: Sơ đổ lan toả khí thải giao thông

20

Hướng gió thổi vuông góc với m ặt đường

2.4 MÔ HỈNH TÍNH NỒNG ĐỘ NỀN KHU vự c NGHIÊN cứu

N ồng độ nền là nồng độ các chất ở m ôi trường xung quanh có ảnh hưởng đến khu vực nghiên cứu ở đây, nồng độ nền được tính chủ yếu dựa vào lượng than tiêu thụ cho các mục đích khác nhau trên đ ịa bàn nghiên cứu

N ồng độ nền cho khu vực nghiên cứu theo hướng gió nhất định tính theo công thức hình hộp:

Cb[i]: N ồng độ nền cho khu vực nghiên cứu theo hướng i (m g /m 3) b[i]: N ồng độ nền cho khu vực xung quanh (m g/m 3)

q: tỷ lệ chất thải ô nhiễm (m g/m 2 s )1: chiểu dài khu vực cần nghiên cứu theo hướng gió (m)H: Đ ộ cao tầng kh í quyển khu vực nghiên cứu

U: Tốc độ gió trung bình theo hướng m à ta tính (m/s)

T rong đó:

Nếu tính theo tất cả các hướng ta có công thức:

C b = f l C b [ 1 ] + £2 C b [2 ] + + fn C b[n] = £ fi C b [i](2 9 )

1

Cb: N ồng độ n ền cho khu vực nghiên cứu (m g/m 3)

Cb[i]: N ồng độ nền cho khu vực nghiên cứu theo hướng i (m g/m 3)

f: tần suât gió theo hướng i trong năm

2.5 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU T ố ĐẾN QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN CÁC CHẤT Ô NHIÊM TRONG KHÍ QUYỂN

2.5.1 ảnh hưởng của gió

G ió hình thành các chuyển động rối của không khí trên m ặt đất, đây là yếu tố khí tượng có ảnh hưởng nhiều nhất tới sự lan truyền của các chất ô nhiễm Hướng gió và tốc

độ gió là hai yếu tố không thể thiếu được trong các m ô hình và dự báo lan truyền ô nhiễm trong khòng khí

Bảng 2.1: C hế độ gió khu vực H à Nội

2.5.2 ảnh hưởng của nhiệt độ

Sự lan truyển của chất ô nhiễm theo phương thẳng đứng trong lớp biên ở mức độ lớn phụ thuộc vào mức độ ổn định của khô n g k h í và do vậy phụ thuộc vào phân tầng nhiệt

Do vậy, điều kiện tốt nhất để phát tán bụi được tạo ra với độ bất ổn định m ạnh và bởi sự phát triển khá cao của lớp xáo trộn Điều đó cũng xảy ra khi bầu trời quang hoặc nắng đặc biệt về m ùa hè Ngược lại, điều kiện xấu để phát tán nảy sinh với nghịch nhiệt khi lớp biên

có tầng kết ổn định

2.5.3 Ả nh hưởng của độ ẩm và mưa

T rong điều kiện độ ẩm lớn, các hạt bụi lơ lửng trong không khí có thể liên kết với nhau thành các hạt to hơn và rơi nhanh xuống đất Độ ẩm lớn tạo điều kiện giúp vi sinh vật phát triển nhanh chóng và bám vào các bụi bẩn trong không khí bay di xa gây bệnh truyền nhiễm Đ ộ ẩm còn tác dụng hoá học với các khí thải công nghiệp như với S 0 2, S 0 3 tạo thành H 2S 0 4, H 2S 0 3 M ưa có tác dụng làm sạch m ôi trường không khí nhưng lại gây ô nhiễm đất và ô nhiễm nước

2.5.4 Ả nh hưởng củ a địa hình

Thực nghiệm cho thấy nồng độ các chất ỗ nhiễm ở phía sau vật chắn thường lớn hơn, điều này có thể giải thích là do phía sau áp lực gió giảm Khi quy hoạch cần phải đặc biệt chú ý tới địa hình nơi đặt nhà m áy, tránh đặt vào phạm vi “ bóng kh í độn g ” của các vật chắn

2.5.5 Ả nh hưởng của nhà ở và các công trình xây dựng

T rong khu công nghiệp sự chuyển động của các dòng khí cùng với phần tử bụi và hơi khí chứa trong nó khác so với vùng trống trải N hà cửa, công trình sẽ làm thay đổi

23

trường vận tốc của không khí, phía trước công trình vận tốc gió tăng, phía sau bắt đầu giảm dần và sau m ột k hoảng cách nào đó mới đạt trị số ban đầu của nó.

2.6 CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH

• Bụi lơ lửng

Bụi và sol khi gây ô nhiễm kh í quyển, làm m ất cân bằng sinh thái, là nguồn gốc sương

mù, cản trở phản xạ án h sáng m ặt trời Bụi làm thay đổi PH trên bề m ặt trái đất và tích tụ các chất độc trên bề m ặt cây trồng, ăn m òn da, mắt và cơ quan hô hấp con người và sinh vật

N guy hiểm hơn, bụi còn có khả năng kết hợp với m ột số kim loại hiếm trong khí quyển

• K hí S 0 2

Đ ây là chất ô nhiễm được xem là quan trọng nhất trong họ sunfua oxit, được sinh

ra trong quá trình đốt nhiên liệu than đá và dầu S 0 2 là m ột loại k h í không m àu, không cháy, có vị hăng cay S 0 2 có độ tan lớn nên tác dụng với hơi nước trong m ôi trường không khí ẩm ướt và tạo thành HjSO-, S 0 2 trong khí quyển khi gặp mưa và các tác nhân oxi hoá( như sấm chớp) tạo thành m ưa axit

C ho dù thời gian tồn tại không lâu (khoảng 4 ngày) phần lớn S 0 2 đươc vận chuyển một khoảng cách khá xa tính từ điểm phát thải trước khi nó bị oxi hoá hay lắng đọng trên

bể m ặt đất

• N O x

Tồn tại trong k h í q uyển chủ yếu dưới dạng NO và N 0 2 các ô xít khác xuất hiện với nồng

độ rất thấp N O và N 0 2 phát sinh từ các hoạt động của con người trong công nghiệp và giao thông là chủ yếu

N goài các tác hại trên ra họ nhà N O x còn làm giảm tầm nhìn trong không khí, là nguyên nhân chủ yếu gày ra m ưa axit v.v

24