Thiết kế mạng lưới quan trắc để phục vụ công tác quản lý chất lượng không khí

Trình bày phương pháp luận thiết kế mạng lưới quan trắc chất lượng không khí, kiểm kê và mô hình hóa đánh giá và dự báo chất lượng không khí để làm cơ sở thiết kế mạng lưới trạm quan trắc chất lượng không khí điển hình tại khu vực nghiên cứu.

i

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 2

1.1 Quan trắc chất lượng không khí 2

1.1.1 Khái niệm 2

1.1.2 Mục tiêu 2

1.1.3 Các dạng quan trắc chất lượng không khí 2

1.2 Cơ sở thiết kế mạng lưới quan trắc chất lượng không khí 3

1.2.1 Xác định mục tiêu quan trắc 3

1.2.2 Xác định điểm quan trắc 4

1.2.3 Xác định thông số quan trắc 4

1.2.4 Xác định thời gian và tần suất quan trắc 4

1.2.5 Xác định các yếu tố khác 4

1.3 Các phương pháp xác định điểm quan trắc chất lượng không khí 6

1.3.1 Cơ sở để xác định điểm quan trắc 6

1.3.2 Phương pháp xác định điểm quan trắc 6

1.4 Giới thiệu hệ thống trạm quan trắc tự động cố định ở Việt Nam 8

1.5 Một số kỹ thuật đo khí và bụi được sử dụng cho các trạm tự động 14

1.5.1 Kỹ thuật đo bụi 14

1.5.2 Kỹ thuật đo chất ô nhiễm dạng khí 14

CHƯƠNG 2 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Khu vực nghiên cứu 16

2.1.1 Giới hạn khu vực nghiên cứu 16

2.1.2 Điều kiện tự nhiên 17

ii

2.1.3 Hướng phát triển các ngành sản xuất của thành phố Hạ Long [67] 20

2.1.4 Hướng phát triển không gian lãnh thổ của thành phố Hạ Long [67] 21

2.1.5 Các nguồn chính phát thải chất ô nhiễm không khí tại thành phố Hạ Long 22 2.2 Quy trình nghiên cứu xác định mạng lưới trạm quan trắc 31

2.3 Mô hình phát tán chất ô nhiễm không khí ISC-ST3 32

2.3.1 Cơ sở mô hình Gauss 32

2.3.2 Cơ sở phần mềm ISC-ST3 38

2.4 Thu thập dữ liệu đầu vào cho phần mềm ISCT3 40

2.4.1 Dữ liệu kiểm kê nguồn thải 40

2.4.2 Dữ liệu khí tượng 42

2.5 Tính toán nồng độ chất ô nhiễm và xác định điểm quan trắc 43

3.1 Kiểm kê phát thải khu vực nghiên cứu 44

3.1.1 Nguồn điểm 44

3.1.2 Nguồn lộ thiên 48

3.2 Xây dựng bản đồ phân bố ô nhiễm 50

3.3 Xác định điểm quan trắc chất lượng không khí cho thành phố Hạ Long 56

3.3.1 Tiêu chí xác định 56

3.3.2 Chọn điểm theo lý thuyết 57

a) Trong ngắn hạn (phương án A) 63

b) Trong dài hạn (phương án B) 64

3.3.3 Xác định vị trí trên thực tế 65

a) Trong ngắn hạn (phương án A) 65

a) Trong dài hạn (phươn án B) 66

3.3.4 Xác định kỹ thuật đo 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ LỤC 80

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Đinh Khắc Cường, học viên cao học lớp 10BQLMT-QN khóa

2010B, đã thực hiện đề tài Thiết kế mạng lưới quan trắc để quan lý chất

lượng không khí tại thành phố Hạ Long, Quảng Ninh dưới sự hướng dẫn

của PGS.TS Nghiêm Trung Dũng Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu và thảo luận trong luận văn này là đúng sự thật và không sao chép ở bất

kỳ tài liệu nào khác

iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

EC Liên minh Châu Âu (European Community ) GHCP Giới hạn cho phép

ISCST Tổ hợp nguồn thải công nghiệp, ngắn hạn (Industrial

Source Complex Short Term) KTTV Khí tượng thủy văn

KTT Kinh tuyến trục QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TB Trung bình TCCS Tiêu chuẩn cơ sở

TN&MT Tài nguyên và Môi trường

UBND Ủy ban Nhân dân

WHO Tổ chức y tế thế giới (World Health Organization )

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Danh mục trạm quan trắc tại địa bàn thành phố Hà Nội 8

Bảng 1.2 Danh mục trạm quan trắc tại địa bàn thành phố Hồ Chí Minh 10 Bảng 1.3 Danh mục trạm quan trắc nằm trong mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia và địa phương đã vận hành và dự kiến lắp đặt 11 Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu kinh tế - xã hội cơ bản của thành phố Hạ Long 22 Bảng 2.2 Tính hệ số phát tán ngang và phát tán dọc ban đầu  0,z0 cho nguồn thể tích và nguồn đường 39 Bảng 2.3 Xác định các cấp ổn định của khí quyển theo Pasquill – Gifford 42 Bảng 2.4 Phương pháp SRDT (Solar Radiation Delta-T) để đánh giá các cấp ổn định Pasquill- Gifford 42Bảng 3.1 Các thông số nguồn thải nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh 44 Bảng 3.2 Hệ số phát thải các công đoạn sản xuất xi măng (đã áp dụng các biện pháp kiểm soát) 44 Bảng 3.3 Các thông số tính toán phát thải TB các nhà máy xi măng Hạ Long

(1.732.000 tấn clinker/năm) 45 Bảng 3.4 Các thông số tính toán phát thải TB nhà máy xi măng Hạ Long

(1.900.000 tấn clinker/năm) 45 Bảng 3.5 Hệ số phát thải hoạt động sản xuất gạch 45 Bảng 3.6 Các thông số tính toán phát thải trung bình của các nhà máy sản xuất gạch 46 Bảng 3.7 Hệ số phát thải đối với lò công nghiệp 47 Bảng 3.8 Các thông số tính toán phát thải các nhà máy khác 47 Bảng 3.9 Dự báo tải lượng TSP phát thải từ các mỏ lộ thiên vùng Hòn Gai các năm

2010 và 2015 48 Bảng 3.10 Dự báo tải lượng SO2 và NO2 phát thải từ các mỏ lộ thiên vùng Hòn Gai các năm 2010 và 2015 48

vi

Bảng 3.11 Dự báo tải lượng CO và VOC phát thải từ các mỏ lộ thiên vùng Hòn Gai các năm 2010 và 2015 49 Bảng 3.12 Các thông số tính toán phát thải mỏ than lộ thiên vùng Hòn Gai năm

2010 và 2015 49 Bảng 3.13 Số lượng trạm trung bình khuyến nghị để quan trắc xu hướng chất lượng không khí theo dân số của khu đô thị 56 Bảng 3.14 Khuyến nghị về sự phân bố các trạm quan trắc tương ứng với số lượng trạm 56 Bảng 3.15 Khoảng cách tối thiểu khuyến nghị tính từ đường để đo O3 và NOx 57

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Quy trình thiết kế chương trình quan trắc chất lượng không khí 5

Hình 2.1 Bản đồ số hóa với các lớp phân bố dân cư và nguồn thải của TP Hạ Long được chia thành theo lưới kích thước 2000 x 2000 (m) 16

Hình 2.2.Vị trí của thành phố Hạ Long trong tỉnh Quảng Ninh 17

Hình 2.3 Ranh giới các đơn vị hành chính trên địa bàn thành phố Hạ Long 18

Hình 2.4 Vị trí các mỏ than phía Đông Bắc thành phố Hạ Long 24

Hình 2.5 Vị trí các nhà máy sản xuất gạch ngói, nhà máy đóng tàu 26

Hình 2.6 Vị trí nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh trên địa bàn phường Hà Khánh và các nhà máy xi măng, cảng tiêu thụ sản xi măng, clinke thuộc huyện Hoành Bồ tiếp giáp phía Bắc thành phố Hạ Long 27

Hình 2.7 Vị trí khu công nghiệp Việt Hưng và KCN Cái Lân phía Tây Bắc thành phố Hạ Long 28

Hình 2.8 Quy trình nghiên cứu xác định mạng lưới trạm quan trắc của thành phố Hạ Long 31

Hình 2.9 Hoa gió đặc trưng thành phố Hạ Long trong năm nghiên cứu (2012) thiết lập từ dữ liệu gió từng giờ 43

Hình 3.1 Bản đồ phân bố nồng độ TSP trung bình 1-h lớn nhất – nguồn điểm 50

Hình 3.2 Bản đồ phân bố nồng độ TSP trung bình 1-h lớn nhất – nguồn lộ thiên 51

Hình 3.3 Bản đồ phân bố nồng độ TSP trung bình 1-h lớn nhất – kết hợp nguồn điểm và lộ thiên 51

Hình 3.4 Bản đồ phân bố nồng độ TSP trung bình 24-h lớn nhất – nguồn điểm 52

Hình 3.5 Bản đồ phân bố nồng độ TSP trung bình 24-h lớn nhất – nguồn lộ thiên 52 Hình 3.6 Bản đồ phân bố nồng độ TSP trung bình 24-h lớn nhất – kết hợp nguồn điểm và nguồn mỏ lộ thiên (GHCP: 200 µg/m3) 53

Hình 3.7 Bản đồ phân bố nồng độ SO2 trung bình 1-h lớn nhất – nguồn điểm 53

Hình 3.8 Bản đồ phân bố nồng độ SO2 trung bình 24-h lớn nhất – nguồn điểm 54

viii

Hình 3.9 Bản đồ phân bố nồng độ NOx (tính theo NO2) trung bình 1-h lớn nhất – nguồn điểm (GHCP: 200 µg/m3) 54 Hình 3.10 Bản đồ phân bố nồng độ NOx (tính theo NO2) trung bình 24-h lớn nhất – nguồn điểm (GHCP: 100 µg/m3) 55 Hình 3.11 Bản đồ phân bố nồng độ CO trung bình1-h lớn nhất – nguồn điểm 55 Hình 3.12 Bản đồ phân bố nồng độ TSP trung bình 1-h lớn nhất (nguồn điểm) và phân bố dân cư 58 Hình 3.13 Phân bố nồng độ TSP trung bình 1-h lớn nhất (nguồn mỏ lộ thiên) và phân bố dân cư (GHCP: 300 µg/m3) 59 Hình 3.14 Phân bố nồng độ TSP trung bình 1-h lớn nhất (kết hợp nguồn điểm và lộ thiên) và phân bố dân cư (GHCP: 300 µg/m3) 59 Hình 3.15 Phân bố nồng độ TSP trung bình 24-h lớn nhất (kết hợp nguồn điểm và

lộ thiên) và phân bố dân cư (GHCP: 200 µg/m3) 60 Hình 3.16 Phân bố nồng độ SO2 trung bình 1-h lớn nhất (nguồn điểm) và phân bố dân cư (GHCP: 350 µg/m3) 61 Hình 3.17 Phân bố nồng độ SO2 trung bình 24-h lớn nhất (nguồn điểm) và phân bố dân cư (GHCP: 125 µg/m3) 61 Hình 3.18 Phân bố nồng độ NOx (tính theo NO2) trung bình 1-h lớn nhất (nguồn điểm) và phân bố dân cư (GHCP: 200 µg/m3) 62 Hình 3.19 Phân bố nồng độ NOx (tính theo NO2) trung bình 24-h lớn nhất (nguồn điểm) và phân bố dân cư (GHCP: 125 µg/m3 62 Hình 3.20 Phân bố nồng độ CO trung bình 1-h lớn nhất (nguồn điểm) và phân bố dân cư (GHCP: 30000 µg/m3) 63 Hình 3.21 Sơ đồ vị trí các trạm quan trắc tự động cố định tại TP Hạ Long theo phương án ngắn hạn 68 Hình 3.22 Sơ đồ vị trí các trạm quan trắc tự động cố định tại TP Hạ Long theo phương án dài hạn 69

1

MỞ ĐẦU

Hiện nay, chất lượng không khí tại các thành phố lớn ở Việt Nam nói chung

và thành phố Hạ Long (tỉnh Quảng Ninh) nói riêng đã có biểu hiện ô nhiễm và suy giảm do chịu tác động mạnh của các hoạt động phát triển kinh tế- xã hội [7, 34]

Để đánh giá và kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí, Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng như các ngành, các địa phương trong cả nước đã và đang thực hiện nhiều biện pháp như: hoàn thiện chức năng, nhiệm vụ và tổ chức quản lý môi trường khí, hoàn thiện chính sách, luật pháp về bảo vệ môi trường không khí đô thị, đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu, đào tạo về quản lý chất lượng không khí, tăng cường sự tham gia của cộng đồng, triển khai mạnh mẽ chương trình cải thiện chất lượng không khí ở các đô thị, vv

Tại thành phố Hạ Long, nhiều dự án phát triển du lịch xanh bền vững, du lịch sinh thái và tăng cường giáo dục nâng cao nhận thức của cộng đồng, đặc biệt là ngư dân, về bảo vệ môi trường thành phố Hạ Long nói chung và Vịnh Hạ Long nói riêng

đã được triển khai thực hiện Chính quyền thành phố đã tích cực phối hợp cùng Tập đoàn Công nghiệp Than khoáng sản Việt Nam xúc tiến chuyển đổi dần từ khai thác than lộ thiên trên địa bàn sang khai thác hầm lò nhằm giảm thiểu ô nhiễm,vv

Định hướng và quan điểm phát triển của thành phố Hạ Long trong những năm tiếp theo là phát triển kinh tế - xã hội gắn với bảo vệ môi trường sinh thái, ưu tiên phát triển theo hướng thành phố sạch và là một trọng điểm du lịch của cả nước, khu vực Đông Nam Á và thế giới Để có thông tin chính xác về chất lượng không khí của thành phố, một trong những điều kiện tiên quyết là phải thiết lập một mạng lưới các trạm quan trắc tự động cố định Trong đó việc lựa chọn địa điểm đặt trạm vẫn còn là vấn đề lớn cần được quan tâm

Xuất phát từ thực tiễn nêu trên, học viên đã lựa chọn đề tài “Thiết kế mạng lưới quan trắc chất lượng không khí để phục vụ công tác quản lý chất lượng không khí tại Thành phố Hạ Long, Quảng Ninh”

2

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN

1.1 Quan trắc chất lượng không khí

1.1.1 Khái niệm

Theo Luật BVMT Việt Nam năm 2005, quan trắc môi trường là quá trình theo

dõi có hệ thống về môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu đối với môi trường [29]

Theo định nghĩa của Cục bảo vệ môi trường Mỹ, quan trắc không khí là việc

đánh giá các mức nồng độ chất ô nhiễm một cách hệ thống và dài hạn thông qua việc đo lượng và dạng chất ô nhiễm đó trong môi trường không khí ngoài trời [87]

Theo Ủy ban kiểm soát ô nhiễm Trung ương thuộc Bộ Môi trường và Rừng -

Ấn Độ, quan trắc chất lượng không khí nhằm xác định hiện trạng chất lượng không

khí, đánh giá hiệu quả của các chương trình kiểm soát và xác định các khu vực cần phục hồi cũng như thứ tự ưu tiên của việc phục hồi các khu vực này [72]

Như vậy, có thể hiểu quan trắc chất lượng không khí là quy trình thực hiện việc lấy mẫu (hoặc đo nhanh), bảo quản mẫu, phân tích, xử lý số liệu nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng không khí và các tác động xấu đối với chất lượng không khí

1.1.3 Các dạng quan trắc chất lượng không khí

Dựa vào cách thực hiện, quan trắc chất lượng không khí có thể được chia thành các loại sau:

a) Quan trắc thủ công hay quan trắc không tự động

- Chủ yếu do quan trắc viên trực tiếp thực hiện;

3

- Thiết bị quan trắc (bao gồm thiết bị lấy mẫu, đo trực tiếp) được mang đến điểm quan tâm để thực hiện quy trình quan trắc

+ Ưu điểm: Đầu tư ban đầu thấp, linh hoạt, dễ thực hiện

+ Hạn chế: Không cho số liệu liên tục để đánh giá diễn biến chất lượng không khí

b) Quan trắc tự động

- Sử dụng phương pháp đo trực tiếp tại hiện trường

- Thiết bị quan trắc hiện đại sử dụng các phương pháp vật lý để phân tích hóa học như tia tử ngoại, xung huỳnh quang, phát quang hóa học,…

+ Ưu điểm: Số liệu quan trắc thu được liên tục trong một thời gian dài cho phép đánh giá tốt diễn biến chất lượng không khí

+ Hạn chế: Đầu tư ban đầu và chi phí vận hành lớn, đòi hỏi nhân lực vận hành có trình độ cao

Quan trắc tự động gồm 02 loại trạm: trạm cố định và trạm di động

 Trạm cố định: Trạm được đặt cố định và là thành tố chính của quan trắc

tự động

 Trạm di động: Thiết bị được trang bị cơ bản giống như trạm cố định

Trạm được sử dụng để quan trắc tại các điểm nóng (ví dụ như tại các khu vực xảy ra kiện cáo, phản ánh của dân cư về ô nhiễm không khí,…), khi xảy ra sự cố môi

trường, vv…

Trong khuôn khổ luận văn chỉ tập trung vào các trạm cố định, mà cụ thể hơn

là nghiên cứu thiết kế một mạng lưới các trạm quan trắc tự động cố định Để có kết quan trắc tốt, đại diện, mạng lưới quan trắc cần được thiết kế tốt

1.2 Cơ sở thiết kế mạng lưới quan trắc chất lượng không khí

Thiết kế một chương trình quan trắc chất lượng không khí thường gồm các nội dung chính sau:

1.2.1 Xác định mục tiêu quan trắc

Quan trắc chất lượng không khí có thể bao gồm các mục tiêu chính như sau [72, 76, 89]:

4

 Xác định nồng độ nền

 Xác định sự tuân thủ tiêu chuẩn chất lượng không khí

 Phê chuẩn, hiệu chuẩn và phát triển mô hình

 Xác định xu thế diễn biến chất lượng không khí

 Phản ứng (đối phó) với các sự cố môi trường hay thực thi một

chương trình kiểm soát khẩn cấp

 Xác định mức phơi nhiễm môi trường

 Cung cấp cơ sở dữ liệu cho quy hoạch sử dụng đất

Trong phạm vi luận văn này, mục tiêu quan trắc chất lượng không khí cho thành phố Hạ Long được giới hạn tập trung vào quan trắc nồng độ nền

1.2.2 Xác định điểm quan trắc

Xác định điểm quan trắc bao gồm xác định số lượng điểm quan trắc tối ưu và

vị trí điểm quan trắc Số lượng và phân bố điểm quan trắc trong mạng lưới thay đổi phụ thuộc vào mục tiêu quan trắc Tuy nhiên phải đủ lớn để đại diện cho khu vực quan tâm cũng như đủ nhỏ để tiết kiệm chi phí và đáp ứng được về năng lực vận hành

1.2.3 Xác định thông số quan trắc

Việc lựa chọn thông số quan trắc phụ thuộc vào mục tiêu quan trắc và các nguồn thải trong vùng Do mục tiêu quan trắc được xác định là quan trắc nền nên các thông số quan trắc chủ yếu theo QCVN 05:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh

1.2.4 Xác định thời gian và tần suất quan trắc

Đối với quan trắc thủ công, cần lựa chọn thời gian và chu kỳ quan trắc

Các yếu tố này không có ý nghĩa do luận văn thiết kế mạng lưới các trạm quan trắc tự động cố định (đo trực tiếp và liên tục)

1.2.5 Xác định các yếu tố khác

Ngoài các yếu tố nói trên, việc thiết kế mạng lưới quan trắc còn bao gồm các yếu tố khác như: xác định phương pháp quan trắc, thiết bị, vấn đề QA/QC, nguồn lực (tài chính, con người)

5

Trong phạm vi của luận văn, do tính chất của trạm cố định nên việc thiết kế mạng lưới quan trắc chất lượng không khí tập trung vào 03 nội dung chính là xác định vị trí đặt trạm, thông số quan trắc và kỹ thuật đo Trong đó xác định vị trí đặt trạm quan trắc là yếu tố quan trọng nhất

Hình 1 1 Quy trình thiết kế chương trình quan trắc chất lượng không khí [76]

XÁC ĐINH MỤC TIÊU QUAN TRẮC

LỰA CHỌN THÔNG SỐ ĐO

- Quy trình lấy mẫu

- Thời gian lấy mẫu

- Lượng mẫu PHƯƠNG PHÁP

PHƯƠNG PHÁP VÀ TẦN SUẤT HIỆU CHUẨN

THU THẬP

DỮ LIỆU

PHÂN TÍCH DỮ LIỆU

- Phân tích hồi quy

- Phân tích tương quan

- Phân bố tần suất

BÁO CÁO

Tính tin cậy trong phép đo và kết quả đo

Năng lực quan trắc viên

6

1.3 Các phương pháp xác định điểm quan trắc chất lượng không khí

1.3.1 Cơ sở để xác định điểm quan trắc

Việc xác định điểm quan trắc được dựa trên các yếu tố chủ yếu sau:

 Thực trạng sử dụng đất: Đây chính là sự phân bố nguồn thải trên địa bàn nghiên cứu

 Chế độ khí tượng: Việc xác định các yếu tố khí tượng nhằm quan tâm đến vùng bị tác động, đến nguồn địa phương khác, nguồn xa (long- range transport) có thể tác động tới khu vực nghiên cứu

 Các đối tượng chịu tác động nhạy cảm (như di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh, vv…)

 Địa hình: Địa hình đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn vị trí quan trắc do tác động của nó đối với tình trạng ổn định khí quyển và điều kiện gió địa phương

1.3.2 Phương pháp xác định điểm quan trắc

Hiện nay trên thế giới đã và đang áp dụng một số phương pháp xác định điểm quan trắc sau:

a) Phương pháp ô lưới [76].:

Dựa trên bản đồ chia khu vực nghiên cứu thành các ô lưới (ô vuông) và ở mỗi ô vuông có một điểm quan trắc

+ Ưu điểm: thực hiện dễ dàng

+ Hạn chế: Số lượng điểm quan trắc nhiều, chi phí tốn kém cho việc quan trắc, không phù hợp với địa hình thay đổi phức tạp Chỉ áp dụng khi không

có thông tin gì về khu vực nghiên cứu và khi có nguồn kinh phí lớn

b) Phương pháp ngoại suy

Phương pháp này sử dụng các công cụ hay mô hình thống kê toán học để lựa chọn các điểm quan trắc tối ưu Các công cụ được sử dụng như:

- Lý thuyết hàm ngẫu nhiên [27]

- Lý thuyết tối ưu [30, 81]

- Địa thống kê [79, 85]

7

- Xác định chỉ tiêu chất lượng môi trường riêng lẻ và tổng hợp [27]

+ Ưu điểm: có cơ sở toán học rõ ràng, tối ưu được số lượng điểm quan trắc + Hạn chế: cần thực hiện quan trắc thăm dò hoặc dựa trên dữ liệu quan trắc

có sẵn với số liệu có đủ độ tin cậy

c) Phương pháp mô hình [76]:

Phương pháp này được sử dụng để xác định phân bố nồng độ chất ô nhiễm trong khí dựa vào các đặc trưng như: đặc trưng phát thải, khí tượng, địa hình, các quá trình hóa học trong khí quyển Phương pháp có thể cho biết sự đóng góp của các nguồn, kể cả các nguồn xa vào nồng độ các chất ô nhiễm không khí để dự báo khu vực có nồng độ ô nhiễm cực đại

+ Ưu điểm: tính trực quan cao, tối ưu được số lượng điểm quan trắc

+ Hạn chế: khó khăn trong việc thu thập đầy đủ dữ liệu đầu vào cho mô hình (dữ liệu kiểm kê phát thải, dữ liệu khí tượng, địa hình,…)

d) Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu dựa trên logic mờ [66]:

Phương pháp gồm các bước thực hiện chính như sau:

- Xác định các thông số ô nhiễm cơ bản trong mạng lưới;

- Chia khu vực nghiên cứu thành các ô lưới và thực hiện kiểm kê phát thải cho khu vực nghiên cứu;

- Chạy mô hình mô phỏng theo từng giờ, 8h và 24 h cho từng ô lưới;

- Tính toán điểm số cho mỗi tiêu chí tại từng ô lưới;

- Tính toán trọng số tiêu chí sử dụng kỹ thuật phân tích tầng bậc mờ (AHP mờ);

- Xác định điểm số thích hợp cho từng ô lưới

- Xác định khu vực tiềm năng

- Xác định phạm vi ảnh hưởng dựa trên hệ số tương quan không gian để xác định khu vực quan trắc tối ưu

+ Ưu điểm: Tối ưu được số điểm quan trắc dựa trên nhiều tiêu chí; việc ứng dụng kỹ thuật AHP mờ cho phép loại trừ tính không chắc chắn

8

+ Hạn chế: kỹ thuật cũng phải áp dụng công cụ mô hình để tính toán điểm số tiêu chí cho mỗi ô lưới trong vùng nghiên cứu nên cũng có những khó khăn như đã nêu trên

Trong phạm vi luận văn, phương pháp mô hình khuếch tán được sử dụng với mục đích xem xét xu hướng phân bố các chất ô nhiễm Kết quả chạy mô hình khuếch tán sẽ được kết hợp cùng với các cơ sở khác nhằm xác định vị trí quan trắc cho thành phố Hạ Long

1.4 Giới thiệu hệ thống trạm quan trắc tự động cố định ở Việt Nam

Hiện nay tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh thành phố khác

đã có hệ thống trạm quan trắc chất lượng không khí tự động cố định

Tính đến năm 2013, trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Hà Nội đã lắp đặt và trang bị trạm quan trắc không khí tự động nhiều nhất cả nước bao gồm cả trạm cố định và di động

Bảng 1.1 Danh mục trạm quan trắc tại địa bàn thành phố Hà Nội

vận hành

Đơn vị quản

lý vận hành /Vị trí đặt trạm

Thông số quan trắc

Tình trạng hoạt động

Cơ quan đầu tư

1 Bộ Tư lệnh Hóa học

Advanced Pollution Instrument,

Mỹ

2001

Trung tâm Công nghệ xử

lý Môi trường,

Bộ Tư lệnh Hóa học, Hà Nội /285 đường Lạc Long Quân (tầng 4)

SO 2 , NO x , O 3 ,

CO, Bụi, hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt

độ, độ ẩm, bức

xạ nhiệt, áp suất

Dừng hoạt động

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Mỹ

1999-

2000

Đại học Xây dựng Hà Nội /55 đường Giải Phóng (tầng 7)

SO 2 , NO x , O 3 ,

CO, Bụi, hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt

độ, độ ẩm, bức

xạ nhiệt, áp suất

Dừng hoạt động

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

3 Nguyễn Văn Cừ

HORIBA, Nhật Bản 2009-

2010

Trung tâm Quan trắc – Tổng cục Môi trường /56 đường Nguyễn

SO 2 , NOx,

CO,

O 3 , PM 10 ,

PM 2.5 , PM 1.0 , hướng gió, tốc

Đang hoạt động tốt

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

9

Văn Cừ, Hà Nội (tầng )

độ gió, nhiệt

độ,

độ ẩm, bức xạ nhiệt

SO 2 , NOx,

CO, O3, TSP, PM 10 , hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt

độ, độ ẩm, bức

xạ nhiệt, áp suất

Dừng hoạt động

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

SO 2 , NO, NOx,

NO 2 , CO, O 3 , TSP, PM 10 , hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt

độ, độ ẩm, bức

xạ nhiệt, áp suất

Dừng hoạt động

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

KIMOTO, Nhật Bản 2002-

2004

Trung tâm KTTV Quốc gia /62 đường Nguyễn Chí Thanh, Hà Nội (đặt ven đường)

SO 2 , NO,

O 3 , TSP,

PM 10 , CH 4 ,

NH 3 , UV, hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt

độ, độ ẩm, bức

xạ nhiệt, mưa

Một số modul không

ổn định

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Trung tâm nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ môi trường, Ban quản lý Lăng chủ tịch

Hồ Chí Minh

SO 2 , NOx, O3, Hg BTEX, phenol, PM 10 ,

CO

Hoạt động tốt

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Nguồn: [47]

Tình trạng hoạt động

Thông số quan trắc Cơ quan đầu

tư

1 2003

Sở Tài nguyên và Môi trường / 56 Trương Quốc Dung – Tân Sơn Hòa

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

4 2003

Sở Tài nguyên và Môi trường / Công viên phần mềm Quang Trung

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

5 2003 trường / Thảo Cầm Viên Sở Tài nguyên và Môi

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

6 2003

Sở Tài nguyên và Môi trường / Trụ sở Sở KH&CN – 244 Điện Biên

Phủ

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

7 2003

Sở Tài nguyên và Môi trường / Trường THPT Hồng Bàng (quận 5)

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

8 2003

Sở Tài nguyên và Môi trường / Bệnh viện Thống Nhất (quận Tân Bình)

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

9 2003

Sở Tài nguyên và Môi trường / Phòng Giáo dục huyện Bình Chánh (quận Bình Tân)

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 , CO, PM 10 , hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

UBND thành phố HCM

10 2004 Trung tâm KTTV Quốc gia

/ huyện Nhà Bè

Hoạt động không ổn định

SO2 , NO, O3, TSP, PM 10 ,

CH 4 , NH 3 , UV, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ TN&MT

Nguồn: [10]

11

Trong mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia, ngoài hệ thống các trạm tự động cố định đặt tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, còn các trạm đặt tại một số địa phương khác do Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia và Tổng cục môi trường là cơ quan quản lý và triển khai xây dựng, lắp đặt

Bảng 1.3 Danh mục trạm quan trắc nằm trong mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia và địa phương đã vận hành và dự kiến lắp đặt

Đơn vị vận hành /Địa điểm đặt trạm

Tình trạng hoạt động

Thông số quan trắc

Chủ đầu tư

Dừng hoạt động

SO 2 , NO x , O 3 ,

CO, Bụi, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, áp suất

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Phủ Liễn,

KIMOTO, Nhật Bản 2002-

2004

Trung tâm KTTV Quốc gia /Phủ Liễn, Hải Phòng

Hoạt động tốt

SO 2 , NO,

O 3 , TSP, PM 10 ,

CH 4 , NH 3 , UV, hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt độ,

độ ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

2010

Trung tâm Quan trắc – Tổng cục Môi trường / Đại học Đà Nẵng

Hoạt động tốt

SO 2 , NOx, CO,

O 3 , PM 10 , PM 2.5 ,

PM 1.0 , hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt độ,

độ ẩm, bức xạ nhiệt

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Đà Nẵng KIMOTO, Nhật Bản 2002-

2004

Trung tâm KTTV Quốc gia / thành phố

Đà Nẵng

Hoạt động tốt

SO 2 , NO,

O 3 , TSP, PM 10 ,

CH 4 , NH 3 , UV, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ

ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

2004

Trung tâm KTTV Quốc gia /Cúc Phương, Ninh Bình

Hoạt động tốt

SO 2 , NO,

O 3 , TSP, PM 10 ,

CH 4 , NH 3 , UV, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ

ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Gia Lai PleiKu KIMOTO,

Nhật Bản

2002-

2004

Trung tâm KTTV Quốc Hoạt

SO 2 , NO,

O 3 , TSP, PM 10 ,

Bộ Tài nguyên

12

gia / Thành phố PleiKu, Gia Lai

động tốt CH 4 , NH 3 , UV,

hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ

ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

và Môi trường

Bè, TP HCM

Hoạt động tốt

SO 2 , NO,

O 3 , TSP, PM 10 ,

CH 4 , NH 3 , UV, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ

ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Sơn La Sơn La

KIMOTO, Nhật Bản 2002-

2004

Trung tâm KTTV Quốc gia /TP Sơn La (tỉnh Sơn La)

Hoạt động tốt

SO 2 , NO,

O 3 , TSP, PM 10 ,

CH 4 , NH 3 , UV, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ

ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Nghệ

An Nghệ An

KIMOTO, Nhật Bản 2002-

2004

Trung tâm KTTV Quốc gia /TP Vinh (tỉnh Nghệ An)

Hoạt động tốt

SO 2 , NO, O 3 , TSP, PM 10 , CH 4 ,

NH 3 , UV, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Cần

Thơ Cần Thơ

KIMOTO, Nhật Bản 2002-

2004

Trung tâm KTTV Quốc gia/ TP Cần Thơ

Hoạt động tốt

SO 2 , NO, O 3 , TSP, PM 10 , CH 4 ,

NH 3 , UV, hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt, mưa

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Sở Tài nguyên

và Môi trường Khánh Hòa/

Đường 2-4 phường Vĩnh Hòa, Tp Nha Trang

Hoạt động tốt

PM 10 , PM 2.5 ,

PM 1.0 , NOx, SO 2 ,

CO, O 3 , BTEX (Benzen, Toluen;

Etyl Benzen;

m,o,p Xylen), hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ

ẩm, áp suất, bức

xạ mặt trời

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Nhật Bản 1/2013

Trạm quan trắc Huế-/ trường CĐSP Thừa Thiên Huế, số

82 đường Hùng Vương, TP Huế

Hoạt động tốt

SO 2 , NOx, CO,

O 3 , PM 10 , PM 2.5 , PM1.0, THC hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt độ,

độ ẩm, bức xạ nhiệt

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

13

trường Phú thọ

- Sở TNMT Phú Thọ

động tốt SO2, NOx, CO,

O 3 , PM 10 , PM 2.5 ,

PM 1.0 , THC, BTEX hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt độ,

độ ẩm, bức xạ nhiệt

nguyên

và Môi trường

Quảng

Ninh Hạ Long

HORIBA, Nhật Bản -

Sở Tài nguyên

và Môi trường Quảng Ninh/

TP Hạ Long

Chuẩn bị lắp đặt trong năm

2013

SO 2 , NOx, CO, O3, PM 10 , PM 2.5 ,

PM 1.0 , THC, hướng gió, tốc

độ gió, nhiệt độ,

độ ẩm, bức xạ nhiệt

Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Nguồn:[47]

Ở quy mô địa phương, tỉnh Đồng Nai hiện tại cũng đã đầu tư 02 trạm quan trắc tự động cố định Ngoài ra tỉnh còn trang bị trạm quan trắc không khí tự động di động để quan trắc các khu vực tiếp nhận nhạy cảm, các điểm nóng về môi trường,…

Do những hạn chế trong việc tổ chức vận hành và nguồn lực (nhân lực, kinh phí vận hành) nên hiện nhiều trạm đặt tại TP Hà Nội đã phải dừng hoạt động Ngoài

ra do hệ thống các trạm khi triển khai chưa có sự nghiên cứu kỹ lưỡng về vị trí đo đạc nên việc khai thác, sử dụng dữ liệu cho các mục đích nghiên cứu, quy hoạch, quản lý môi trường, còn hạn chế Các trạm lắp đặt ở ví trí cao so với khu dân cư nên chỉ quan trắc ở cùng một mức nồng độ chất ô nhiễm trong thành phố [10 ]

Các trạm quan trắc cố định tại thành phố Hồ Chí Minh sau một thời gian hoạt động do thiếu kinh phí phục vụ công tác bảo trì, bảo dưỡng, thay thế linh kiện và hiệu chuẩn thiết bị nên hầu hết các trạm đã xuống cấp và dừng hoạt động

Qua thực tế vận hành các hệ thống trạm quan trắc tự động tại Việt Nam hiện nay cho thấy, bên cạnh việc thiết kế một mạng lưới quan trắc, yêu cầu về chi phí và năng lực vận hành của hệ thống trạm quan trắc tự động cố định cần được quan tâm nhằm đảm bảo hiệu quả đầu tư và duy trì hệ thống theo nguồn lực hiện có

14

1.5 Một số kỹ thuật đo khí và bụi được sử dụng cho các trạm tự động

Các kỹ thuật đo thường được sử dụng cho các trạm quan trắc tự động

1.5.1 Kỹ thuật đo bụi

Nồng độ bụi có thể được xác định bằng phương pháp TEOM, tán xạ ánh sáng hay tia β [71]

1.5.2 Kỹ thuật đo chất ô nhiễm dạng khí [71]

- Khí SO2: nồng độ SO2 được xác định bằng phương pháp xung huỳnh quang, không khí bị chiếu bởi các xung ánh sáng cực tím trong buồng mẫu SO2 bị kích thích rồi khi trở lại trạng thái ban đầu thì phát ra tia huỳnh quang Lượng huỳng quang được xác định tỷ lệ với nồng độ của SO2

- Khí cacbon dioxit (CO2) và cacbon monoxit (CO): được đo bằng phương pháp trắc quang hồng ngoại không phân tán Quá trình phát hiện được dựa vào sự hấp thụ tia hồng ngoại của khí CO2 (CO)

- Hydrocacbon: xác định nồng độ dựa vào thiết bị cảm biến độ ion hóa ngọn lửa hydro Khi bi đốt cháy, liên kết hydro - cacbon bị phá vỡ tạo ra các ion và tạo ra dòng điện Dòng điện này được đo bởi điện kế Tín hiệu này tỷ lệ với lượng ion Thiết bị đo sẽ lấy 2 mẫu đồng thời, mẫu 1 phân tích THC, mẫu 2 thì sẽ đo metan bằng cách loại bỏ tất cả hydrocacbon ngoại trừ metan bởi bộ xúc tác

- Khí NH3: 2 mẫu không khí được lấy đồng thời, mẫu 1 thì chuyển hóa tất cả

NH3 và NO2 thành NO nhờ chất xúc tác và nhiệt độ cao Nồng độ được xác định bằng sự phát quang do phản ứng hóa học giữa NO với O3 tạo ra Đồng thời, tất cả

NO2 trong mẫu 2 được khử thành NO bởi chất xúc tác (ở nhiệt độ đủ thấp để không chuyển hóa NH3) Nồng độ NH3 chính là sự chênh lệch nồng độ NO giữa 2 mẫu

- NOx (NO + NO2): được xác định dựa trên sự phát quang của phản ứng hóa học Trong phương pháp này cũng lấy đồng thời 2 mẫu Mẫu 1 để đo NO, mẫu 2 để

đo NOx Mẫu 1 được đưa vào buồng phân tích, cho phản ứng NO trong mẫu với ozon Ánh sáng phát ra sẽ xác định được nồng độ khí NO nhờ cảm biến Khí NO2

trong mẫu 2 được chuyển hóa hết thành NO bởi bộ xúc tác và được đưa vào buồng phân tích NOx được xác định theo nguyên tắc như mẫu 1

16

CHƯƠNG 2 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Khu vực nghiên cứu

2.1.1 Giới hạn khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu của luận văn bao gồm toàn bộ diện tích của thành phố

Hạ Long và phần diện tích phía Nam huyện Hoành Bồ (có các nhà máy xi măng Hạ Long và xi măng Thăng Long nằm ven đường vành đai phía Bắc thành phố Hạ Long)

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng diện tích chữ nhật được giới hạn bởi các điểm góc A (2308000; 410000) và B (2328000; 446000) (hệ tọa độ VN2000, kinh tuyến trục 107045’, múi chiếu 30)

Hình 2.1 Bản đồ số hóa với các lớp phân bố dân cư và nguồn thải của TP Hạ Long

được chia thành theo lưới kích thước 2000 x 2000 (m)

A

B

17

2.1.2 Điều kiện tự nhiên

a) Vị trí địa lý [51]

Hình 2.2.Vị trí của thành phố Hạ Long trong tỉnh Quảng Ninh

Thành phố Hạ Long nằm ở Tây Bắc Vịnh Bắc Bộ, phía Nam của tỉnh Quảng Ninh, nằm trên trục đường 18A Phía Đông Hạ Long giáp thành phố Cẩm Phả, Tây giáp thị xã Quảng Yên, Bắc giáp huyện Hoành Bồ, Nam là vịnh Hạ Long với bờ biển dài trên 50 km

Thành phố có diện tích 271,95 km2 gồm có 20 phường: Đại Yên, Việt Hưng, Tuần Châu, Hà Khẩu, Giếng Đáy, Hùng Thắng, Bãi Cháy, Yết Kiêu, Cao Xanh, Cao Thắng, Hà Khánh, Trần Hưng Đạo, Hồng Gai, Bạch Đằng, Hồng Hải, Hồng Hà,

Hà Trung, Hà Lầm, Hà Tu, Hà Phong

Địa hình thành phố chia thành 3 vùng rõ rệt:

 Vùng đồi núi: Là cánh cung bao bọc toàn bộ phía Bắc và Đông Bắc thành

phố (phía Bắc quốc lộ 18) Đồi núi chiếm trên 70% diện tích tự nhiên, trong đó có các dải đồi cao trung bình từ 150-250m chạy dài từ Yên Lập (phía Tây thành phố) đến Hà Tu giáp thị xã cẩm Phả (phía Đông của thành phố) và thấp dần về phía biển,

độ dốc trung bình từ 15-20% Xen giữa đồi núi là các thung lũng nhỏ, hẹp

 Vùng ven biển: bao gồm địa phận ở phía Nam đường 18 Đây là dải đất

19

hẹp, đất bồi tụ chân núi và bãi bồi của biển Tuy là vùng đất thấp nhưng không bằng phẳng

 Vùng hải đảo: Bao gồm toàn bộ diện tích vùng vịnh Các đảo trong vịnh hạ

long – gồm khoảng trên 1900 hòn đảo, chủ yếu là đảo núi đá Riêng đảo Tuần Châu nằm phía Tây Nam thành phố cách bờ 2 km, có diện tích 4,05km2

c) Điều kiện khí tượng [15, 41, 51]

Thành phố Hạ Long, cùng với thành phố Cẩm Phả là một trong 4 tiểu vùng khí hậu của tỉnh Quảng Ninh thuộc khí hậu vùng đồng bằng duyên hải và hải đảo (vùng thấp) ven biển Về vị trí, tiểu vùng này ở vào khu vực chuyển tiếp giữa vùng duyên hải Đông Bắc (Móng Cái- Tiên Yên) với tiểu vùng Tây Tây Nam (Yên Hưng- Đông Triều) nên có nét đặc trưng như là vùng chuyển tiếp khí hậu trong một dải đồng bằng hẹp ven biển, có xen kẽ đồi núi thấp tiếp với dãy Quảng Nam Châu theo Côn Khê Cầm

Thành phố Hạ Long có những đặc điểm khí hậu chung của tỉnh Quảng Ninh: một năm có 2 mùa, mùa hạ nóng ẩm, mưa nhiều; mùa đông lạnh, ít mưa và tính nhiệt đới nóng ẩm là bao trùm nhất

Mùa lạnh bắt đầu từ hạ tuần tháng 11 và kết thúc vào cuối tháng 3 năm sau, mùa nóng bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào đầu tháng 10 Mùa ít mưa bắt đầu từ tháng 11 cho đến tháng 4 năm sau, mùa mưa nhiều bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào đầu tháng 10 Giữa hai mùa lạnh và nóng, hai mùa khô và mùa mưa là hai thời

kỳ chuyển tiếp khí hậu, mỗi thời kỳ khoảng một tháng (tháng 4 và tháng 10) [41]

 Nhiệt độ không khí: Nhiệt độ trung bình năm 23,70C dao động từ 16,70C - 28,60C Nhiệt độ trung bình cao nhất 34,90C, nhiệt độ tối cao tuyệt đối lên tới 380C, mùa đông nhiệt độ trung bình thấp nhất 13,70C, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối 50C

 Lượng mưa: Lượng mưa trung bình năm là 1832 mm, phân bố không đều trong năm và chia thành 2 mùa:

- Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm từ 80 - 85% tổng lượng mưa cả năm, cao nhất là tháng 7 và tháng 8 đạt 350 mm

- Mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chỉ đạt từ 15 - 20%

là 18,2 % và 11,9%) Hướng gió Tây Bắc và gió Đông cũng có tần suất đáng kể (tương ứng là 9,0 % và 8,4 %) Các hướng gió Tây và Tây Nam có tần suất thấp (tương ứng là 0,6 và 3,1%) [8]

 Sương muối, sương mù: Mùa đông thường có sương mù dày đặc, sương muối thường xuất hiện từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau, tập trung nhiều ở những vùng đồi núi

2.1.3 Hướng phát triển các ngành sản xuất của thành phố Hạ Long [67]

 Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp

- Ngành khai thác, chế biến khoáng sản: Tập trung phát triển ở phía Bắc quốc

lộ 18B, hạn chế khai thác than lộ thiên, sản xuất gắn với bảo vệ môi trường để không gây ảnh hưởng đến du lịch Tăng cường chế biến khoáng sản ở dạng tinh, hạn chế xuất khẩu khoáng sản thô, chưa qua chế biến Nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật trong khai thác để nâng cao năng suất, tiết kiệm tài nguyên

- Ngành sản xuất vật liệu xây dựng: Ứng dụng công nghệ tiên tiến hiện đại, tiết kiệm tài nguyên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm chi phí sản xuất Sử dụng nguồn đất sét quý hiếm thuộc mỏ sét Giếng Đáy để sản xuất gốm nung có giá trị cao Khuyến khích đầu tư sản xuất vật liệu xây dựng không nung, bê tông xốp- gạch bảo ôn

- Ngành cơ khí luyện kim và đóng tàu: Nâng cao năng lực sản xuất máy móc thiết bị, kết cấu thép, thiết bị phi tiêu chuẩn, phát triển ngành cơ khí chế tạo, sản phẩm cơ khí tiêu dùng; bố trí hợp lý các cơ sở sửa chữa tàu thuyền và phát triển cơ

21

sở đóng tàu du lịch

- Công nghiệp chế biến nông lâm hải sản thực phẩm và đồ uống: Xây dựng các lò mổ gia súc tập trung; chế biến lâm sản và sản xuất đồ gỗ gia dụng, hàng thủ công mỹ nghệ xuất khẩu; chế biến đồ uống

- Ngành điện, nước: Đầu tư phát triển mạng lưới truyền tải đồng bộ, đủ công suất, đủ nguồn, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội cũng như phát triển công nghiệp của thành phố

- Tiểu thủ công nghiệp: Tập trung các đơn vị sản xuất tiểu thủ công nghiệp vào Cụm công nghiệp Hà Khánh; Tiếp tục phát triển các cụm công nghiệp, phát triển các ngành nghề mới gắn với du lịch văn hóa, du lịch sinh thái

 Nông, lâm nghiệp, thủy sản

Vùng nông nghiệp của Hạ Long xác định tập trung tại xã Đại Yên và phía Nam xã Việt Hưng, phát triển theo hướng nông nghiệp công nghệ cao (rau quả sạch, chế biến, giết mổ theo dây chuyền hiện đại) và phục vụ phát triển du lịch

Phát triển lâm nghiệp kết hợp lợi ích bảo vệ cảnh quan, môi trường với du lịch sinh thái và kinh tế Duy trì phát triển nông nghiệp đảm bảo cơ cấu nông nghiệp trong kinh tế thành phố khoảng 1%

2.1.4 Hướng phát triển không gian lãnh thổ của thành phố Hạ Long [68]

Thành phố có 3 hướng phát triển chính: Hướng Tây phát triển về phía Minh Thành, Hoàng Tân (Quảng Yên); hướng Nam có lấn biển và phát triển về các đảo; hướng Bắc chủ yếu dành cho công nghiệp và dân cư

Trong đó không gian lãnh thổ được chia thành 10 vùng phát triển như sau: (1) Khu trung tâm cũ

(2) Khu vực lấn biển phía Nam và Tây Bắc (của Hòn Gai Đông)

(3) Khu vực Bãi Cháy

(4) Khu vực phía Bắc Hòn Gai Tây (Bắc Bãi Cháy)

(5) Khu mở rộng đô thị

(6) Khu vực cảnh quan không xây dựng, bảo tồn thiên nhiên và các khu vực rừng quốc gia

22

(7) Khu vực dự trữ phát triển

(8) Trung tâm phục vụ công cộng

(9) Các đô thị vệ tinh

(10) Các khu vực đệm ngoại vi

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu kinh tế - xã hội cơ bản của thành phố Hạ Long

7.921.456 35.581.329

15.145.148 99.022.132

3 Cơ cấu GDP (%, theo giá thực tế)

- Công nghiệp, xây dựng

- Dịch vụ

- NLN, thủy sản

45,5 53,5 1,0

46,0 53,1 0,9

43,4 55,7 0,9

4 GDP /người (USD)

Nguồn: [64]

2.1.5 Các nguồn chính phát thải chất ô nhiễm không khí tại thành phố Hạ Long

Các nguồn phát thải chất gây ô nhiễm khô chủ yếu tại Thành phố Hạ Long bao gồm các nguồn sau:

 Hoạt động khai thác, chế biến than

- Khai thác than

Hoạt động khai thác than tại thành phố Hạ Long đã hình thành từ lâu và trở thành một thế mạnh của thành phố với nhiều mỏ lớn: Hà Tu, Hà Lầm, Tân Lập, Núi Béo và hàng chục mỏ nhỏ Tổng trữ lượng than đá đã thăm dò được hiện tại là 529 triệu tấn, nằm ở phía Bắc và Đông Bắc Thành phố trên địa bàn các phường Hà Khánh, Hà Lầm, Hà Trung, Hà Phong, Hà Tu, chủ yếu là than Antraxit và bán Antraxit Sản lượng khai thác mỗi năm trên 10 triệu tấn than các loại (sản lượng năm 2010 ước đạt 14,2 triệu tấn, tốc độ tăng trưởng bình quân 15%/năm) [15] [51]

23

Gắn liền với các mỏ là các nhà máy sàng tuyển, cơ khí, các xí nghiệp vận tải

và bến cảng Ranh giới khu vực khai thác than hiện tại nằm cách trung tâm thành phố Hạ Long khoảng 6 km, nằm lân cận phía Bắc và Đông các tỉnh lộ 336, 337 và phía Bắc quốc lộ 18A

Hoạt động khai thác than, đặc biệt là khai thác than lộ thiên phát thải một lượng bụi lớn với thành phần silic trong 1m3 bụi như sau [53] :

- Trong bụi than: 8,5±3mg chiếm 3,6 % đến13,5% tổng số bụi

- Trong bụi đá: 20±2mg chiếm 12% đến 26% tổng số bụi

Đáng chú ý là số lượng các hạt bụi hô hấp có đường kính từ 0.5-5µm chiếm tới 90% tổng số hạt bụi Hàm lượng silic cao trong bụi là nguyên nhân gây nên bệnh bụi phổi của các công nhân vùng mỏ [53]

Khí thải sinh ra trong quá trình khai thác mỏ là từ động cơ đốt trong của các thiết bị phục vụ hoạt động khai thác mỏ, từ nổ mìn và thoát đất đá, than với thành phần chính là SO2, NO, VOC [53]

Các khí trong mỏ than được hình thành do hoạt động của vi sinh biến đổi than bùn thành than đá dưới tác động của nhiệt và áp suất Một phần lượng khí này thoát vào không khí, phần còn lại tích tụ trong các lỗ rỗng của vỉa than, đất đá ở xung quanh vỉa than và hấp thụ trong than Thành phần chủ yếu các khí trong mỏ là khí metan, thường chiếm khoảng 94 - 95%, phần còn lại gồm etan, propan, butan, pentan, nitơ, cacbonđioxit và một lượng nhỏ lưu huỳnh [53]

Khai thác 1000 tấn than ở mỏ hầm lò tạo ra 11- 12 kg bụi, còn ở mỏ lộ thiên lượng bụi sinh ra lớn gấp 2 lần (22- 24 kg bụi/1000 tấn than) Tại các mỏ lộ thiên, nồng độ bụi quanh máy xúc khi làm việc đạt tới 400 mg/m3, bụi phá nổ 1 m3 đất đá bằng nổ mìn sinh ra 0,027 – 0,17 kg bụi Bụi do nổ mìn cao từ 150- 200m (từ vị trí

nổ mìn) sau khi nổ mìn từ 30 – 60 giây ở khoảng cách 30 -40m, nồng độ bụi đạt 500- 600 mg/m3 Sau khi nổ mìn 38 giây, ở khoảng cách 50m, hàm lượng CO đạt 0,01 % và khí NO2 đến 0,02% [53]

24

Hình 2.4 Vị trí các mỏ than phía Đông Bắc thành phố Hạ Long

- Sàng tuyển, chế biến than:

Hoạt động sàng tuyển, chế biến than khu vực Hòn Gai hiện tại tập trung tại nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng với công suất 3 triệu tấn/năm

Hoạt động sàng tuyển chủ yếu phát sinh bụi trong các khâu công nghệ

- Các cảng xuất- nhập than [62]:

Hệ thống cảng xuất- nhập than khu vực thành phố Hạ Long hiện tại thực hiện qua 03 cụm cảng chính với quy mô và lộ trình hoạt động như sau:

+ Cụm cảng Cái Món - Hà Ráng (gồm cảng Cái Món và cảng Hà Ráng): Là cảng than và hàng hóa tổng hợp; công suất 1,2 triệu tấn/năm; Sà lan trọng tải đến

500 DWT; xuất-nhập than đến 31/12/2012

+ Cụm cảng Làng Khánh (gồm cảng Làng Khánh 1 và cảng Làng Khánh 2):

Là cảng than và vật liệu; công suất 7,5 triệu tấn/năm (than 7,17 triệu tấn/năm, vật liệu 0,33 triệu tấn/năm); Sà lan trọng tải đến 500 DWT Cảng Làng Khánh 1 xuất-

25

nhập than đến 31/12/2012

+ Cụm cảng Nam Cầu Trắng (gồm cảng Nam Cầu Trắng và cảng Mỳ Con

Cua): Là cảng than và hàng hóa; công suất 5,0 triệu tấn/năm (trong đó hàng hóa 1,5

triệu tấn/năm); Tàu tải trọng tối đa 2.000 DWT; xuất-nhập than đến 31/12/2014, sau

năm 2015 dự kiến quy hoạch chuyển đổi thành cảng hàng hóa tổng hợp

Hoạt động xuất nhập than ngoài phát sinh bụi còn phát sinh đáng kể khí thải

từ các phương tiện chuyên chở (tàu, sà lan,…)

 Hoạt động khai thác đá vôi, đất sét [16]

Thành phố Hạ Long có trữ lượng đá vôi lớn với 1,3 tỉ tấn, có hàm lượng CaO đạt 54.36%, hiện tại đang khai thác chủ yếu ở khu vực mỏ đá C2 và mỏ đá Hang Trống thuộc địa phận phường Hà Phong giáp ranh với Thành phố Cẩm Phả về phía Đông Bắc và Đông Nam Trữ lượng đất sét của thành phố khoảng 41.5 triệu tấn, các

mỏ chủ nằm ở phường Giếng Đáy phía Tây Bắc thành phố

Hoạt động khai thác đá vôi, đất sét chủ yếu phát sinh bụi, SO2, NO (NO2),

CO trong các khâu công nghệ

 Sản xuất vật liệu xây dựng [16, 51]

- Sản xuất gạch ngói: Tại phường Giếng Đáy và phường Hà Khẩu hiện tại có 6 nhà máy sản xuất gạch ngói, gốm xây dựng đang hoạt động lân cận ngay các mỏ khai thác sét Hoạt động sản xuất gạch ngói, gốm phát sinh bụi và các khí ô nhiễm:

SO2, NOx, CO, HF

- Sản xuất xi măng: Trên địa bàn thành phố Hạ Long không có nhà máy xi măng Hiện tại khu vực giáp ranh phía Bắc thành phố có hoạt động sản xuất xi măng tại hai nhà máy xi măng Thăng Long và xi măng Hạ Long tại xã Lê Lợi và xã Thống Nhất, huyện Hoành Bồ

Hoạt động sản xuất xi măng chủ yếu phát sinh bụi, SO2, NOx, CO, CO2

 Hoạt động cơ khí đóng tàu [51]

Hiện nay, trên địa bàn thành phố có 02 nhà máy đóng tàu của Công ty TNHH MTV đóng tàu Hạ Long- Vinashin và Công ty cơ khí đóng tàu - Vinacomin trong

đó nhà máy đóng tàu Hạ Long đã đóng mới tàu trọng tải 53000 tấn có thiết kế lớn

Hình 2.5 Vị trí các nhà máy sản xuất gạch ngói, nhà máy đóng tàu

 Nhà máy nhiệt điện [51]

Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh thuộc địa bàn phường Hà Khánh, phía Đông Bắc thành phố Hạ Long Nhà máy gồm 02 tổ máy có công suất là 300 MW/01 tổ máy, sử dụng nhiên liệu than Nguồn khí thải đốt than từ nhà máy nhiệt điện là một trong những nguồn phát thải điểm lớn tại thành phố Hạ Long Các chất phát thải chính từ nhà máy nhà máy nhiệt điện đốt than bao gồm bụi, SOx, NOx, CO2

27

Hình 2.6 Vị trí nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh trên địa bàn phường Hà Khánh

và các nhà máy xi măng, cảng tiêu thụ sản xi măng, clinke thuộc huyện Hoành Bồ

tiếp giáp phía Bắc thành phố Hạ Long

 Các khu, cụm công nghiệp [51]

Hiện tại thành phố Hạ Long có hai khu công nghiệp: KCN Cái Lân và KCN Việt Hưng

- Khu công nghiệp Cái Lân nằm giáp QL 18A thuộc địa bàn phường Bãi

Cháy và phường Giếng Đáy có diện tích 277ha Các ngành nghề thu hút đầu tư vào

KCN bao gồm: công nghiệp chế biến, cơ khí lắp ráp, sản xuất đồ gỗ, sản xuất

container, dịch vụ cảng, đóng các loại tàu, thuyền du lịch và thể thao,

Hiện tại ngoài 2 nhà máy đóng tàu nằm trong khu công nghiệp Cái Lân, các nhà máy đang sản xuất trong khu công nghiệp bao gồm các nhà máy: nhà máy sản xuất dăm gỗ, nhà máy sản xuất nến cao cấp, nhà máy sản xuất sợi hóa học, nhà máy sản xuất hợp kim Wolfram, nhà máy sản xuất bê tông đúc sẵn, nhà máy sản xuất vải bạt PE/PP, nhà máy sản xuất dây điện và cáp điện

Trong số các nhà máy trong khu công nghiệp, nguồn phát thải khí chủ yếu tại các nhà máy có hoạt động sử dụng chất đốt là nhà máy dầu thực vật Cái Lân, nhà

28

máy sản xuất sợi hóa học Thế kỷ mới và nhà máy sản xuất nến AIDI Thành phần khí thải phát sinh chủ yếu là bụi, hơi hữu cơ, SO2, CO, NOx

- Khu công nghiệp Việt Hưng có diện tích 301 ha, nằm giáp QL 279, đường

vành đai phía Bắc thành phố Hạ Long (đường Trới- Vũ Oai), đường nối cao tốc Nội Bài – Hạ Long quy hoạch Các ngành nghề thu hút đầu tư của KCN: Sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất hàng tiêu dùng, chế biến các sản phẩm nông, thủy sản, công nghiệp lắp ráp, chế tạo cơ khí, nội thất tàu thủy và một số nghành công nghiệp khác Hiện tại khu công nghiệp có 03 nhà máy đang hoạt động sản xuất là nhà máy nhiên liệu xuất khẩu, nhà máy sản xuất dăm gỗ, xưởng sản xuất hoá chất và chế biến bột than Thành phần khí thải phát sinh chủ yếu là bụi, SO2, NOx, H2S, Amoni, hơi hóa chất

Hình 2.7 Vị trí khu công nghiệp Việt Hưng và KCN Cái Lân phía Tây Bắc thành

phố Hạ Long

- Cụm công nghiệp Hà Khánh có diện tích 47,5 ha, cách trung tâm thành

phố 7 km về phía Bắc, nằm giáp tỉnh lộ 337 và đường nối quy hoạch với đường cao tốc Nội Bài – Móng Cái

Theo thống kê của UBND thành phố Hạ Long có 174 cơ sở cần phải di dời là các cơ sở tiểu thủ công nghiệp nằm đan xen trong các khu đô thị và khu dân cư,

29

không phù hợp với quy hoạch xây dựng đô thị, chủ yếu là các cơ sở gia công cơ khí, sửa chữa ô tô, sản xuất mộc Với đặc thù của cụm công nghiệp như trên chủ yếu làm phát sinh tiếng ồn, chất thải rắn và chất thải nguy hại, khí thải phát sinh ở mức thấp

 Hoạt động giao thông

Cùng với sự tăng trưởng của các loại hình công nghiệp, số lượng phương tiện giao thông vận tải lưu hành trên địa bàn thành phố Hạ Long cũng ngày càng gia tăng với sự tham gia với mật độ cao của các xe vận tải nguyên vật liệu, hàng hóa, hành khách

Hoạt động giao thông làm phát sinh bụi đường và các chất ô nhiễm là sản phẩm của quá trình cháy trong động cơ đốt trong Sản phẩm cuối cùng của quá trình cháy gọi là sản phẩm cháy bao gồm các chất sau: CO2, H2O, H2, CO, O2(dư), - CHO (andehyt), HC(Hydrocacbon), các hợp chất hữu cơ bay hơi ( VOC), NOx, các chất dạng hạt (PM), các hợp chất chứa chì (đối với động cơ dùng xăng pha chì), các hợp chất chứa lưu huỳnh (chủ yếu đối với động cơ diesel) [48]

 Hoạt động chứa và cấp phát xăng dầu

Trên địa bàn thành phố hiện có 02 kho chứa xăng dầu của công ty xăng dầu B12 là kho xăng dầu tại cảng dầu ven vịnh Cửa Lục thuộc địa bàn phường Bãi Cháy

và kho xăng dầu K130 nằm tại khu đồi thấp thuộc địa bàn phường Hà Khẩu

Các trạm xăng dầu phân bố dọc theo các tuyến đường giao thông chính tại hầu hết các phường trên địa bàn thành phố Các kho và trạm xăng dầu chủ yếu phát sinh TOC, chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC)

 Các nhà máy, trạm xử lý nước thải

Thành phố hiện có 02 nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt tập trung do Công

ty Môi trường đô thị quản lý là Nhà máy xử lý nước thải Bãi Cháy (khu vực Tây Hạ Long) và Nhà máy xử lý nước thải Hà Khánh (khu vực Đông Hạ Long)

Ngoài ra còn có các trạm xử lý nước thải được xây dựng tại các khu đô thị mới, các trạm xử lý nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn và các trạm xử lý nước thải

do ngành than đầu tư xây dựng để xử lý nước thải mỏ trên địa bàn thành phố

30

Các trạm xử lý nước thải sinh hoạt chủ yếu phát sinh các chất hữu cơ gây mùi như mercaptan, H2S, NH3,

 Bãi rác và các điểm tập kết trung chuyển rác

Hiện nay, thành phố Hạ Long có 2 bãi chôn lấp là bãi rác Đèo Sen (khu vực Miền Đông, thuộc phường Hà Khánh) và bãi rác Hà Khẩu (khu vực miền Tây, thuộc phường Hà Khẩu do công ty Môi trường đô thị quản lý

Các điểm trung chuyển rác tại thành phố Hạ Long cũng giống như các đô thị khác hầu hết tập trung ven các tuyến giao thông chính Do không được phân loại tốt nên rác thải sinh hoạt chứa nhiều thành phần các chất hữu cơ

Phần lớn lượng khí từ bãi rác và các điểm trung chuyển rác hình thành do phân hủy sinh học kỵ khí chất hữu cơ Khí bãi rác có hai thành phần chủ yếu là CH4

và CO2, trong đó CH4 có khoảng từ 45-60% và CO2 chiếm khoảng từ 40-60% Ngoài ra, trong thành phần của khí còn chứa một số khí khác nữa như NH3, H2S, mercaptan,… chiếm tỷ lệ thấp nhưng lại là nguyên nhân chính gây ô nhiễm mùi

 Đun nấu sinh hoạt

Sử dụng than để đun nấu hàng ngày đang phổ biến ở nhiều hộ gia đình và ở các nhà hàng ăn uống, khách sạn trên địa bàn nghiên cứu Nhìn chung, việc sử dụng than cho đun nấu không gây ô nhiễm môi trường khí nghiêm trọng nhưng lại gây ô nhiễm cục bộ Trên thực tế, tải lượng các chất gây ô nhiễm không khí do sinh hoạt

có thể rất lớn với thành phần chủ yếu là CO, SO2, nhưng do chúng phân tán nên rất khó ước tính cụ thể

31

2.2 Quy trình nghiên cứu xác định mạng lưới trạm quan trắc

Quy trình xác định mạng lưới quan trắc trong nghiên cứu của luận văn thể hiện trong sơ đồ khối dưới đây

Hình 2.8. Quy trình nghiên cứu xác định mạng lưới trạm quan trắc của

thành phố Hạ Long

Kiểm kê phát thải cho vùng nghiên cứu (thông số kiểm kê: CO, NO2, SO2, và TSP)

Dữ liệu khí tượng

Bản đồ phân bố nồng độ chất ô nhiễm không khí

Bản đồ phân bố dân cư, đối tượng tiếp nhận

32

2.3 Mô hình phát tán chất ô nhiễm không khí ISC-ST3

Mô hình tổ hợp nguồn thải công nghiệp ngắn hạn- ISCST3 dựa trên mô hình

phát thải Gauss để tính toán nồng độ các chất ô nhiễm tại một vị trí bất kỳ theo không gian và thời gian với các điều kiện khí tượng cho trước Trong đó các nguồn được coi như ổn định, liên tục theo thời gian, các hệ số khuếch tán theo các phương

là hằng số Tuy nhiên phần mềm ISCST3 đã có những hiệu chỉnh và sử dụng nhiều nghiên cứu mới về các thông số nhằm đảm bảo kết quả có độ chính xác cao hơn (tính đến sự phân hủy hóa học đơn giản, các quá trình lắng, ảnh hưởng của địa hình

và có thể tính với tổ hợp các nguồn thải)

2.3.1 Cơ sở mô hình Gauss [78]

a) Cơ sở thiết lập công thức Gauss

Quá trình khuếch tán của các chất ô nhiễm trong không khí được đặc trưng bởi nồng độ chất ô nhiễm phân bố trong không gian và biến đổi theo thời gian và được xác định theo phương trình vi phân cơ bản sau :

Kx, Ky, Kz : các hệ số khuếch tán rối theo phương x, y ,z

α1 : hệ số khi tính đến sự xâm nhập thêm chất ô nhiễm trên đường khuếch tán

α2 : hệ số khi tính đến quá trình biến hóa từ chất ô nhiễm này sang chất ô nhiễm khác do các phản ứng hóa học trên đường khuếch tán

u, v, w : vận tốc gió trung bình theo các phương x, y,z

Để đơn giản hóa người ta thường thừa nhận một số điều kiện gần đúng : coi Ct=0 =