Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí pm10

Phân tích nhân t theo thành ph n chính PCFA ...

Vương Thu Bắc

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG

KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HẠT NHÂN PHỐI HỢP VỚI

MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HỖ TRỢ

G P PH N GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN

Ô NHIỄM BỤI KHÍ PM-10

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Hà Nội - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

Vương Thu Bắc

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG

KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HẠT NHÂN PHỐI HỢP VỚI

MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HỖ TRỢ

G P PH N GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN

Ô NHIỄM BỤI KHÍ PM-10

Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử và Hạt nhân

Mã số: 62 44 05 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Phạm Duy Hiển

Hà Nội - 2013

L

ư ư

LATS VLNT&HN

L

c c c .TS

c , c c

T c c c V V

V c T T c

c c

c c c

c c TS Tang Seung Mun - T

c c (NUS), GS.TS David D Cohen - V c

c c c (A T

ắc c c

10; c c GT.TS Philip K Hopke - c

T c T c Clarkson ) c

c gây ; c TS Andrzej Markowicz -

c rf c c (IAEA),

c

c c

c PM10

c c c c c c

c c

T c c c

c c c c c

i

ii

iii

V V T T T vii

B x

V V T xii

1

1 c 1

2 c c c c 3

3 c 3

3.1 c 3

3.2 c 4

4 c c 4

4.1 V 4

4.2 c c 4

5 c c 5

6 B c c c 5

T V B 6

1.1 ặc c ấ c 10 6

1.1.1 c c và s phân b c c c t b i khí 6

1.1.2 Thành ph n và tính chất c a ô nhi m b i khí PM10 8

1.1.3 Tác h i c a ô nhi m b i khí 11

1.2 c c i khí PM10 16

1.2.1 Ngu n g c phát sinh 16

1.2.2 B i khí ở nông thôn và các vùng xa xôi 18

1.2.3 B i khí ở c c 20

1.3 c 10 22

1.4 c 10 ở c 27

LATS VLNT&HN

1.5 c 10 29

1.5.1 Nghiên c u ô nhi m b i khí và ở i v i s c kho 29

1.5.2 Nghiên c u ô nhi m b i khí lan truy n t m xa (LRT) 29

1.5.3 Nghiên c u ô nhi m b i khí và s ở n bi i khí h u 29

1.6 c c ở c ấ

30

c c ở c 30

ấ 30

T T V 32

2.1 32

2.1.1 Ch n v trí thu góp m u 32

2.1.2 Thi t b thu góp m u nhi u t ng 33

2.1.3 Thi t b thu góp m u theo quán tính 34

2.2 c (NATs) 36

2.2.1 K thu t phân tích kích ho ng c (INAA) 37

2.2.2 K thu t phân tích huỳ ng (ED-XRFA) 43

2.2.3 K thu t phân tích phát x tia X t o bởi chùm proton trên máy

gia t c (PIXEA) 62

2.3 c 67

2.3.1 c i qui tuy n tính nhi u bi n (MLR) 67

2.3.2 Phân tích nhân t theo thành ph n chính (PCFA) 71

2.3.3 Phân tích thừa s ma tr 76

3.T T V T 82

3.1 T c 82

3 T 82

3 c 82

3.1.3 c B 84

3 B 2.5, PM2.5-10 -B ở 84

3.2 c 10 ằ 86

3.2.1 Thi t l p các ch phân tích trong k thu t INAA 86

3.2.2 Chuẩn b m u phân tích và chi u x m 88

3.2.3 c ng nguyên t 90

3.2.4 c i h n phát hi n (LOD) trong k thu t INAA 93

3.3 c 10 ằ E -XRF 95

3.3.1 Ph k ED-XRFA 95

3.3.2 S ởng c c c b c x ặc 96

3.3.3 c nh h s hấp th kh i bằ truy n qua 97 3.3.4 c nh y nguyên t trong k thu t ED-XRFA 99

3.3.5 c ng nguyên t hóa h c trong ED-XRFA 101

3.3.6 c nh gi i h n phát hi n trong k thu t XRFA 103

3.4 c 10 ằ E 104

3.4.1 Ph k PIXEA ở NUS 104

3.4.2 c nh di c ỉ ặc ng nguyên t 106

3.4.3 c nh gi i h n phát hi n trong k thu E 10 108

3.5 c c c 10 ằ 110

3.6 c c c 113

3.6.1 T a các giá tr phê chuẩn và k t qu phân tích 113

3.6.2 S a các nguyên t có cùng ngu n g c 118

3.6.3 So sánh k t qu c c c c 119

3.7 c c c c 2.5 và PM2.5-10 121

3.8 c c c c 2.5 và PM2.5-10 123

3.8.1 Các y u t c n b i khí PM2.5 và PM2.5-10 123

3.8.2 Mô hình h i qui PM2.5 & PM2.5-10 khí theo các y u t ng 124 3.9 2.5 và PM2.5-10 c ở

999-2001 128

3.9.1 c ặc ở n ô nhi m b i khí PM10

ở Hà N i 129

LATS VLNT&HN

3.9.2 Các mô hình ngu n ô nhi m b i khí theo từng lo o 131

3.9.3 B i khí lan truy xa (LRT) và b i khí t i ch (LB) 135

3.10 2.5 và PM2.5-10 ở

Bắc -2002 136

3.10.1 n hoá h c c 2.5 và PM2.5-10 ở thành th và nông thôn 137

3.10.2 Mô hình các ngu n ô nhi m b i khí ở thành th , nông thôn và

s c a chúng 139

T V 145

145

149

T B 150

c 150

c 152

T T 153

T V 153

T 154

162

T

AED Aerodynamic Equivalent

Diameter

c

ANSTO Australian Nuclear Science &

Technology Organization

K c C

c APM Air Particulate Matter B ắ

Ave Average

BC Black Carbon

BT Back Trajectory

CA Correlation Analysis c

Asian South-East

EA Eigenvector Analysis c éc

ED-XRFA Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Analysis c ỳ

EM Error Model

EPA Environmental Protection Agency c

ET Emission – Transmission

EV Explained Variation c c Factor loading Factor loading

Factor score Factor score

FP Fundamental Parameter T c

Fpeak T c é

PMF2 HPGe High Purity Germanium Germani

IAEA International Atomic Energy Agency

c

IC Ion Chromatography ắc

LATS VLNT&HN

INAA Instrumental Neutron

Activation Analysis

c c c

INST Institute for Nuclear Science

and Technology

V c & T

Nhân LB Local Burning c c LOD Limit of Detection

Nuclear Reactor

LR Light Reflection

LRT Long Range Transport

MA Minimum Activity

Max Maximum c

MCA Multi-Channel Analyzer c

Min Minimum c

MLR Multiple Linear Regression

n Neutron

NAAQS National Ambient Air Quality Standard T c ẩ c ấ

c

NAHRES Nutritional and Health-Related Environmental Studies c c

c

NATs Nuclear Analytical Techniques c c

NIST National Institute of Standards and Technology V c ẩ c c gia NR Nuclear Reactor

NRI Nuclear Research Institute V

NUS National University of Singapore T c c

P Pressure Áp suấ PCFA Principle Component Factor Analysis c

chính PIXEA Proton Induced X-ray Emission Analysis c ở c

PM Particulate Matters B

PM10 PM with aerodynamic diameter less than 10m B c

c m

PM2.5 PM with aerodynamic diameter

less than 2.5m

B c

c m PM2.5-10 PM with aerodynamic diameter from 2.5m to 10m B c

c ừ  m PMFA Positive Matrix Factorization Analysis c ừ

ppm Part per million

PTN Laboratory

p-value Statistical significance level c c

QA&QC Quality Assurance and Quality Control c ấ

c ấ

QTKT Meteorological Observation Station T ắc T

RAIN Rainfall

RH Relative Humidity ẩ

rotmat Rotational matrix

Source profile Source profile

SUN Sun ặ ắ ) T Temperature

T T T Meteorological Monitoring Station T T ắc T

US-EPA United State Environmental Protection Agency c VAEC Vietnam Atomic Energy Commission V V

Nam WS Wind Speed T c

y Year

 B

u B c