Nghiên cứu biến động nồng độ ôzôn tầng mặt trong không khí tại một số khu vực ở miền bắc việt nam

Cảm ơn Trung tâm Quan trắc môi trường đã tạo điều kiện cho tôi tham gia đề tài "Nghiên cứu xu hướng biến động nồng độ Ôzôn trong không khí tại một số khu vực của Việt Nam và đề xuất phư

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Viết Hiệp

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG NỒNG ĐỘ ÔZÔN TẦNG MẶT TRONG KHÔNG KHÍ TẠI MỘT SỐ

KHU VỰC Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Viết Hiệp

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG NỒNG ĐỘ ÔZÔN TẦNG MẶT TRONG KHÔNG KHÍ TẠI MỘT SỐ

KHU VỰC Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng

tôi Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc Các số liệu,

kết quả sử dụng trong luận văn đều do tôi tìm hiểu, phân tích một cách trung thực,

khách quan phù hợp với thực tiễn địa điểm nghiên cứu và chƣa từng đƣợc công bố

trong bất kì công trình nào khác

Học viên

Nguyễn Viết Hiệp

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành Luận văn, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Trung tâm Quan trắc môi trường - Tổng cục

Môi trường những nơi tôi đã được đào tạo, trưởng thành cũng như đã tạo điều kiện

tốt nhất để tôi hoàn thành đề tài của mình

Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Dương Thành Nam, PGS.TS Vũ Văn Mạnh

đã hướng dẫn tận tình và chu đáo giúp tôi thực hiện tốt đề tài này Tôi xin chân

thành cảm ơn tập thể cán bộ Khoa Sau đại học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

cùng các thầy cô giáo đã trực tiếp giảng dạy tôi trong suốt thời gian học tập

Cảm ơn Trung tâm Quan trắc môi trường đã tạo điều kiện cho tôi tham gia

đề tài "Nghiên cứu xu hướng biến động nồng độ Ôzôn trong không khí tại một số

khu vực của Việt Nam và đề xuất phương án lồng ghép vào mạng lưới quan trắc

môi trường quốc gia”

Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè gần xa đã

động viên cổ vũ về vật chất cũng như tinh thần cho tôi để hoàn thành bản Luận văn này

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1.1 Một số vấn đề có liên quan đến Ôzôn 4

1.2 Tình hình nghiên cứu Ôzôn trên thế giới 8

1.3 Tình hình nghiên cứu Ôzôn ở Việt Nam 13

1.4 Tổng quan về giá trị giới hạn nồng độ Ôzôn trong không khí xung quanh 16

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 22

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 22

2.1.3 Địa điểm đặt trạm khí tự động 22

2.2 Nội dung nghiên cứu 24

2.2.1 Nghiên cứu tổng quan về Ôzôn có liên quan đến đề tài 24

2.2.2 Nghiên cứu biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt trong không khí thông qua các số liệu quan trắc môi trường 24

2.2.3 Nghiên cứu biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt theo không gian và thời gian 25

2.3 Phương pháp nghiên cứu 25

2.3.1 Phương pháp thu thập dữ liệu sơ cấp 25

2.3.2 Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp 26

2.3.3 Phương pháp thống kê và xử lý dữ liệu 26

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 Biến động nồng độ Ôzôn trung bình giờ trong ngày 31

3.2 Biến động nồng độ Ôzôn trung bình ngày trong tuần 36

3.3 Biến động nồng độ Ôzôn theo tháng và mùa 41

Phân tích hồi quy đa biến 48

Phân tích thành phần chính 49

KẾT LUẬN 54

Tài liệu tham khảo 56

Tài liệu tiếng Việt 56

Tài liệu tiếng Anh 57

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1 Cấu trúc phân tử Ôzôn 5

Hình 2 Phác thảo cơ chế hình thành Ôzôn 6

Hình 3 Diễn biến hiện trạng Ôzôn trên thế giới (Nguồn: TOAR) 10

Hình 4 Sơ đồ khu vực nghiên cứu của đề tài 23

Hình 5 Các trạm quan trắc không khí tự động 24

Hình 6 Giao diện chương trình Rstudio 28

Hình 7 Giao diện phần mềm Excel 29

Hình 8 Giao diện phần mềm SPSS 30

Hình 9 Biến động nồng độ Ôzôn trung bình ngày tại 3 địa điểm 33

Hình 10 Tương quan giữa Ôzôn và Bức xạ tổng tại Hà Nội 34

Hình 11 Tương quan giữa Ôzôn và Bức xạ tổng tại Quảng Ninh 35

Hình 12 Tương quan giữa Ôzôn và Bức xạ tổng tại Phú Thọ 35

Hình 13 Diễn biến nồng độ Ôzôn các ngày trong tuần 38

Hình 14 Quan hệ giữa Ôzôn và tỉ số NO2/NO tại Hà Nội 39

Hình 15 Quan hệ giữa Ôzôn và tỉ số NO2/NO tại Phú Thọ 40

Hình 16 Quan hệ giữa nồng độ SO2 và O3 tại Quảng Ninh 40

Hình 17 Diễn biến nồng độ Ôzôn tại 3 địa điểm trong năm, giá trị trung bình theo từng tháng 42

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang

ảng 1 Lịch sử thay đổi tiêu chuẩn O3 của NAAQS giai đoạn 1971 - 2015 17

ảng 2 Hướng dẫn chất lượng không khí của WHO về nồng độ Ôzôn trong không khí 18

ảng 3 Tiêu chuẩn chất lượng Ôzôn của các nước Châu Á (µg/m3) 19

ảng 4 Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung quanh ở Việt Nam 21

ảng 5 Nồng độ Ôzôn tầng mặt trung bình giờ tại các địa điểm nghiên cứu 31

ảng 6 Trung bình nồng độ Ôzôn tại các thời điểm trong ngày 32

ảng 7 Giá trị vượt ngưỡng QCVN 05/2013/BTNMT 32

ảng 8 Giá trị trung bình ngày trong tuần các chất ô nhiễm tại Hà Nội (Đơn vị: μg/m3) 36

ảng 9 Giá trị trung bình ngày trong tuần các chất ô nhiễm tại Quảng Ninh (Đơn vị: μg/m3) 36

ảng 10 Giá trị trung bình ngày trong tuần các chất ô nhiễm tại Phú Thọ (Đơn vị: μg/m3) 37

ảng 11 Nồng độ (O3 và NOx) trung bình theo tháng tại 3 địa điểm nghiên cứu (μg/m3) 41

ảng 12 Ma trận hệ số tương quan tại khu vực Trạm Hà Nội 45

ảng 13 Ma trận hệ số tương quan tại khu vực Trạm Quảng Ninh 46

ảng 14 Ma trận hệ số tương quan tại khu vực Trạm Phú Thọ 47

ảng 15 Phân tích hồi quy đa biến tại Trạm Hà Nội 48

ảng 16 Phân tích hồi quy đa biến tại Trạm Quảng Ninh 49

ảng 17 Phân tích hồi quy đa biến tại Phú Thọ 49

ảng 18 Phân tích PCA của trạm quan trắc Hà Nội 50

ảng 19 Phân tích PCA của trạm quan trắc Quảng Ninh 51

ảng 20 Phân tích PCA của trạm quan trắc Phú Thọ 52

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng đang là vấn

đề nghiêm trọng hàng đầu trên toàn thế giới Các cuộc chạy đua phát triển kinh tế, công nghiệp hóa ở các nước hiện nay đang ngày càng làm cho môi trường không khí xung quanh bị ô nhiễm nặng nề bởi các loại chất thải trong quá trình đốt nhiên liệu của động cơ, quá trình sản xuất công nghiệp của máy móc Có những thành phố lớn bị bao quanh bởi lớp bụi dày đặc, người dân phải đeo khẩu trang mỗi khi ra khỏi nhà để bảo vệ sức khỏe Môi trường không khí bị ô nhiễm đang từng ngày ảnh hưởng lớn đến cuộc sống, sức khỏe của con người và các loài sinh vật sinh sống trên Trái Đất [5]

Các chất và tác nhân gây ô nhiễm không khí bao gồm:

- Các loại oxit như: nitơ oxit (NO, NO2), nitơ đioxit (NO2), SO2, CO, H2S và các loại khí halogen (Clo, Crom, Iôt);

- Các hợp chất Flo;

- Các chất tổng hợp (Ete, Benzen);

- Các chất lơ lửng (bụi rắn, bụi lỏng, bụi vi sinh vật), nitrat, sunfat, các phân

tử cacbon, sol khí, muội, khói, sương mù, phấn hoa;

- Các loại bụi nặng, bụi đất, đá, bụi kim loại như đồng, chì, sắt, kẽm, niken, thiếc, cađimi; Khí quang hoá (Ôzôn, FAN, F 2N, NOx, anđehyt, etylen );

- Chất thải phóng xạ, tiếng ồn, nhiệt độ…[8]

Ôzôn (O3) trong khí quyển tập trung cao nhất chủ yếu nằm ở tầng bình lưu (khoảng 20 đến 50 km tính từ mặt đất) Tại đây, Ôzôn lọc phần lớn các tia cực tím

từ mặt trời gây hại cho phần lớn các vi sinh vật trên Trái Đất Ngoài ra, Ôzôn còn hấp thụ năng lượng mặt trời và truyền cho tầng bình lưu từ đó tầng bình lưu trao đổi

nhiệt với tầng đối lưu, giữ ấm Trái Đất Ôzôn như một tấm khiên chắn bảo vệ con người chống lại các tia tử ngoại độc hại, tuy nhiên khi chất khí này ở mặt đất từ 0 –

10 km (còn gọi là Ôzôn tầng đối lưu hay Ôzôn tầng mặt) lại trở thành chất ô nhiễm, gây hiệu ứng nhà kính [1]

O3 là một trong những thông số quan trọng gây nên hiệu ứng nhà kính chỉ đứng sau CO2 và CH4 Mỗi phân tử O3 gia tăng trong khí quyển mạnh hơn khoảng 1.200 - 2.000 lần so với gia tăng phân tử CO2 trong quá trình gây nên hiện tượng

ấm lên toàn cầu [4]

O3 cũng là yếu tố nguy hiểm đối với sức khỏe con người O3 là chất ôxy hóa mạnh nên khi tiếp xúc với mô phổi, O3 tấn công và làm tổn thương các tế bào biểu

mô lót của đường dẫn khí, gây viêm các tế bào, gây ho, ngứa họng khiến người nhiễm cảm thấy khó chịu trong lồng ngực, đồng thời làm giảm chức năng của phổi, khiến không thể thở sâu như bình thường Ô nhiễm Ôzôn có thể làm cho bệnh hen suyễn, viêm phế quản mãn tính, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính trở nên trầm trọng hơn và làm giảm khả năng chống lại vi sinh vật xâm nhập vào hệ hô hấp của cơ thể Ôzôn có thể kích ứng phế quản nhạy cảm sẵn có ở một số người bị hen suyễn Không khí bị ô nhiễm Ôzôn khiến con người hít phải sẽ kích hoạt cơn hen suyễn tính, do đó các phòng khám hen suyễn thường đông bệnh nhân hơn trong những ngày nồng độ Ôzôn tăng cao hơn bình thường [41] Ngoài việc trực tiếp gây kích ứng phế quản, Ôzôn còn làm cho người bệnh dễ nhạy cảm hơn với các dị ứng như bụi, phấn hoa, nấm mốc, lông vật nuôi Việt Nam đang ngày càng bị ô nhiễm nặng

nề bởi các loại khí thải trong quá trình sản xuất, giao thông vận tải [3] Việc nghiên cứu nồng độ Ôzôn ở tầng mặt là cần thiết nhằm nâng cao công tác quản lý nguồn thải

Do vậy, đề tài “Nghiên cứu biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt trong không

khí tại một số khu vực ở miền Bắc Việt Nam” đã được chọn để thực hiện

2 Mục tiêu của đề tài

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được biến động nồng độ Ôzôn có trong tầng đối lưu theo không gian (tại 03 địa điểm đặt trạm quan trắc không khí tự động) và theo thời gian (biến động ngày, biến động theo các ngày trong tuần, biến động theo tháng và mùa) với

bộ dữ liệu được thu thập từ 03 trạm quan trắc không khí tự động liên tục

`2.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu là khu vực miền Bắc Việt Nam được chia thành 03 vùng lãnh thổ bao gồm: Tây Bắc Bộ (6 tỉnh), Đông ắc Bộ (9 tỉnh), Đồng Bằng Sông Hồng (10 tỉnh) Tuy nhiên, đề tài chỉ giới hạn phạm vi tại các trạm quan trắc tự động liên tục của 3 tỉnh (Hà Nội, Quảng Ninh, Phú Thọ) Khu vực nghiên cứu với đặc trưng cho địa lý khác nhau (miền núi, đồng bằng và ven biển)

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan các nghiên cứu về Ôzôn tầng mặt trên thế giới và ở Việt Nam

- Nghiên cứu biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt theo không gian cụ thể sự khác biệt về nồng độ tại 03 vị trí đặt trạm quan trắc không khí tự động

- Nghiên cứu biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt theo thời gian trong năm

2014

4 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: làm sáng tỏ biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt trong không khí thông qua các yếu tố khí tượng và môi trường theo không gian và thời gian Cung cấp cơ sở khoa học cho định hướng quản lý và kiểm soát ô nhiễm Ôzôn tầng mặt

- Ý nghĩa thực tiễn: kết quả của luận văn sẽ giúp các nhà quản lý của địa phương nắm rõ được hiện tượng gia tăng nồng độ khí Ôzôn tại tầng đối lưu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Một số vấn đề có liên quan đến Ôzôn

Tầng đối lưu là phần thấp nhất của khí quyển của Trái Đất Phần lớn các hiện tượng thời tiết hàng ngày diễn ra ở tầng đối lưu Đặc trưng của tầng này thể hiện ở các dòng đối lưu của không khí nóng từ bề mặt bốc lên cao và lạnh đi, hiện tượng đối lưu đã mang lại tên gọi cho tầng này Tầng đối lưu bắt đầu từ bề mặt Trái Đất

mở rộng ra đến cao độ 20 km ở các vùng nhiệt đới, giảm tới khoảng 11 km ở các vĩ

độ trung bình, ít hơn 7 km ở các vùng cực về mùa hè còn trong mùa đông là không

rõ ràng Lớp khí quyển này chiếm khoảng 80% tổng khối lượng của toàn bộ khí quyển, gần như toàn bộ hơi nước và xon khí (aerosol) Trong khu vực tầng đối lưu thì không khí liên tục luân chuyển và đây là tầng có mật độ không khí lớn nhất của khí quyển Trái Đất Tầng đối lưu nằm ngay phía dưới tầng bình lưu [6] Phần thấp nhất của tầng đối lưu, nơi ma sát với bề mặt Trái Đất ảnh hưởng tới luồng không khí, được gọi là lớp ranh giới hành tinh Lớp này thông thường chỉ dày từ vài trăm mét tới 2 km, phụ thuộc vào địa mạo và thời gian của ngày Ranh giới giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu , được gọi là khoảng lặng đối lưu, là nơi xảy ra hiện tượng nghịch chuyển nhiệt độ khi mà nhiệt độ của 2 tầng đối lưu và bình lưu có sự tro đổi qua lại lẫn nhau [8] Tầng đối lưu là nơi trực tiếp nhận các loại khí thải do các hoạt động sản xuất, di chuyển, khai thác mà con người thải vào môi trường hàng ngày

Giáo sư Christian Friedrich Schönbein chuyên ngành hóa học tại Đại học asel là người đầu tiên phát hiện ra Ôzôn vào ngày 13 tháng 3 năm 1839 Schönbein phát hiện điện cực dương của quá trình điện phân nước có mùi giống với mùi của không khí khi có hiện tượng sét đánh và đã gọi khí Ôzôn là “mùi của điện” Schönbein nhận định rằng mùi này nhất định phải do một chất khí nào đó (được tạo

ra từ chất lỏng bởi sức mạnh phân hủy của dòng điện ở trong nước) kết hợp với ôxy tạo nên Sau một loạt nghiên cứu Schönbein đã chỉ ra rằng đây là một chất khí mới với đặc tính ôxy hóa rất mạnh và phương pháp xác định khí Ôzôn đầu tiên trên thế giới chính là bằng mùi [30]

Ôzôn là một dạng thù hình của ôxy, trong phân tử chứa ba nguyên tử ôxy thay vì hai như thông thường Đây là dạng hình thù ít bền vững hơn so với dạng 2 nguyên tử ôxy (O2) vì tính oxi hóa mạnh Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, Ôzôn là chất khí có màu xanh nhạt, ít tan trong nước tan nhiều hơn trong dung môi trơ không phân cực như cacbontetrachloride hay fluorocarbon và hình thành nên dung dịch màu xanh Ôzôn hóa lỏng màu xanh thẫm ở -112°C và hóa rắn

có màu đen ở -193°C Ôzôn có tính ôxy hóa mạnh hơn ôxy, do nó không bền, dễ dàng bị phân hủy thành ôxy phân tử và ôxy nguyên tử, có vòng đời ngắn từ nửa giờ đến một giờ (O3 → O2 + O) [4]

H nh 1 Cấu trúc phân tử Ôzôn

Ôzôn trong không khí của Trái đất được hình thành từ phản ứng kết hợp oxy nguyên tử (O3P) và oxy phân tử (O2) (1) Trong tầng bình lưu, sự quang phân của

O2 bằng bức xạ cực tím bước sóng ngắn (UV) (λ ≤ 240 nm) cung cấp oxy nguyên tử

và tạo điều kiện cho sự hình thành của O3 Trong tầng đối lưu có ít bức xạ tia cực tím, sự quang phân của NO2 ở bước sóng ≤ 424 nm (2) trở thành nguồn chính của các nguyên tử O3P và hình thành nên O3 Khi đã được hình thành, O3 có thể phản ứng với NO để tạo ra NO2 (3) Các phản ứng (1 - 3) dẫn đến một chu trình lặp lại khi không có các chất hóa học khác tham gia [21, 28, 34, 42]

Chu kỳ hóa học quan trọng khác ảnh hưởng đến quá trình hình thành O3 là chu trình gốc ROx (ROx = OH + HO2 + RO2) liên tục cung cấp HO2 và RO2 để ôxy hóa NO thành NO2 Nó thường bắt đầu từ sự thoái hoá của VOCs (Volatile Organic Compounds) [19] do OH gây ra các gốc RO2 (7), tiếp theo là (5) chuyển đổi từ RO2sang RO, (7) chuyển hóa RO sang HO2 và cuối cùng là (4) để tạo OH từ HO2 Mỗi chu trình ROx oxy hóa hai phân tử của NO thành NO2, sau đó tạo ra hai phân tử O3thông qua chu kỳ NOx và tái tạo NO [28]

H nh 2 Phác thảo cơ chế hình thành Ôzôn

và peroxit hữu cơ Như vậy, độ ẩm tương đối của NOz và peroxit (ví dụ H2O2/HNO3) có thể phản ánh các điều kiện khí quyển ở xung quanh, tức là NOx thường được coi là các chỉ số để suy ra các chế độ hình thành O3 [19]

Ôzôn tầng mặt là một phần nhỏ so với Ôzôn tầng bình lưu, giữa tầng bình lưu và đối lưu luôn có sự trao đổi nồng độ với nhau nhưng rất ít Ôzôn tầng đối lưu được tạo thành từ khí metan thoát ra khỏi đầm lầy và đất liền rồi tác động với khí NOx trong tự nhiên, các phản ứng của các chất khí dễ bay hơi VOCs, và sự di chuyển của Ôzôn tại các vùng ô nhiễm [9] Nồng độ Ôzôn bị ảnh hưởng bởi cường

độ bức xạ mặt trời, nồng độ NOx và VOCs, tỷ lệ NOx và VOCs [19] Sự biến đổi theo ngày và tuần xảy ra khi phản ứng với sự thay đổi ánh sáng mặt trời Ngoài ra,

sự tích tụ Ôzôn ở tầng mặt xảy ra khi gió biển làm luân chuyển không khí trên một khu vực kéo theo sự lan truyền của các tiền chất từ khu vực này đến khu vực khác hoặc khi những sự đảo ngược không khí do nhiệt độ các hợp chất tạo ra sương khói Nồng độ tầng Ôzôn cao nhất ở mặt đất được các nghiên cứu phát hiện buổi chiều, nồng độ trung bình thường cao nhất vào mùa hè [31] Nồng độ Ôzôn tầng mặt đạt giá trị tối đa hiếm khi kéo dài hơn hai đến ba giờ (theo WHO 1979) [36] Ôzôn tầng đối lưu còn được xem là một khí nhà kính, là nguyên nhân gây nên tình trạng nóng lên toàn cầu

Hầu hết các bằng chứng về tác động sức khỏe của tầng Ôzôn đến từ các nghiên cứu trên động vật và các nghiên cứu lâm sàng đối với một số người có sự tiếp xúc ngắn hạn Các nghiên cứu lâm sàng đã ghi nhận mối liên hệ giữa tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ Ôzôn ở mức độ tập trung (200 - 500) μg/m3 và kích ứng nhẹ mắt và hô hấp như các triệu chứng như ho, khô cổ họng, khó chịu mắt và ngực, đau ngực và nhức đầu (WHO 1979, 1987) [18, 41] Đối với trẻ em làm giảm tạm thời

chức năng phổi ở mức trung bình mỗi giờ Ôzôn nồng độ trung bình (160 - 300) μg/m3 Các tác động tương tự được quan sát thấy sau 2,5 giờ tiếp xúc của người lớn

và trẻ em tập thể dục nặng với nồng độ 240 μg/m3 (WHO 1987) Tuy nhiên, tổn thương chức năng phổi đã trở lại và tương đối nhẹ, ngay cả ở nồng độ 360 μg/m3

Hồi phục hoàn toàn chức năng hô hấp thường xảy ra trong vòng 24 đến 48 giờ sau khi phơi nhiễm (WHO 1987) Các nghiên cứu trên động vật cũng đã chứng minh phản ứng viêm của đường hô hấp sau khi tiếp xúc với tầng Ôzôn ở mức 1.000 μg/m3 trong 4 giờ (WHO 1987) Mặc dù sự thay đổi sinh hóa và hình thái trong hồng cầu đã được tìm thấy ở một số loài động vật sau khi tiếp xúc với nồng độ Ôzôn ở tầng mặt với nồng độ dưới 400 μg/m3 trong 4 giờ (WHO 1987) Không có bằng chứng cho thấy hút thuốc lá, trẻ em, người lớn tuổi, bệnh hen, hoặc những người bị bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính có phản ứng nhanh hơn với phơi nhiễm Ôzôn ở tầng mặt so với những người khác Tuy nhiên, Ôzôn tầng mặt có thể làm cho đường hô hấp hấp thu mạnh hơn với các chất độc hại Ngoài các tác động ngắn hạn, nguy cơ không thể phục hồi của phổi khi bị phơi nhiễm lặp lại trong một khoảng thời gian dài là mối lo ngại về vấn đề sức khỏe

1.2 Tình hình nghiên cứu Ôzôn trên thế giới

Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã tìm hiểu quá trình hình thành, biến đổi, lan truyền và xu hướng của nồng độ Ôzôn tầng mặt Sự hiện diện của Ôzôn với nồng độ cao trong không khí tầng đối lưu lần đần tiên được phát hiện tại Los Angeles vào những năm 1950 Theo Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (US - EPA) cho biết, khí Ôzôn hình thành khi các chất gây ô nhiễm không khí tương tác với nhau dưới tác động của ánh sáng mặt trời vì thế nồng độ khí Ôzôn vào ban ngày luôn cao hơn ban đêm [38] Trong tự nhiên, Ôzôn hình thành khi có sấm chớp và tia sét xuất hiện, một số loại thực vật cũng thải ra khí O3 Và một số thiết bị, như tivi và máy photocopy, cũng tạo ra khí Ôzôn

Tại Mexico, lần đầu tiên trong hơn 13 năm qua, chính quyền thủ đô Mexico

đã phải báo động về tình trạng ô nhiễm không khí do nồng độ O3 trong không khí

cao gấp hai lần mức cho phép, khuyến cáo người dân tránh ra đường và kiểm soát chặt chẽ việc lưu thông ôtô Trong thông cáo đưa ra ngày 14 tháng 3 năm 2016, người dân được khuyến cáo nên ở trong nhà từ 13h00 đến 19h00 và tránh vận động thể chất cũng như các hoạt động ngoài trời để phòng các bệnh đường hô hấp [17]

Mặc dù đã có nhiều năm nghiên cứu và theo dõi đáng kể lượng Ôzôn bề mặt

ở quy mô khu vực và toàn cầu, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa thể trả lời những câu hỏi cơ bản nhất: Những khu vực nào trên thế giới có ô nhiễm Ôzôn? Ôzôn liệu

có tiếp tục giảm ở các nước có kiểm soát phát thải mạnh? Ôzôn đang tăng ở mức độ nào trong các nước đang phát triển? Làm thế nào để cộng đồng khoa học khí quyển

có thể tạo điều kiện tiếp cận với các số liệu Ôzôn cần thiết để định lượng tác động của Ôzôn đối với khí hậu, sức khỏe con người và năng suất cây trồng/sinh thái? [40]

Hiện trạng và diễn biến nồng độ Ôzôn của các khu vực trên thế giới

Để trả lời những câu hỏi này, dự án Hoá học Không khí Toàn cầu (IGAC) đã công bố “ áo cáo đánh giá Ôzôn tầng đối lưu – TOAR”: Các chỉ số toàn cầu về biến đổi khí hậu, sức khỏe con người và nghiên cứu ảnh hưởng của Ôzôn tới cây trồng/hệ sinh thái (www.igacproject.org/TOAR) Khởi đầu vào năm 2014, sứ mệnh của TOAR là cung cấp cho cộng đồng nghiên cứu những đánh giá khoa học mới nhất về sự phân bố và xu hướng toàn cầu Ôzôn của tầng đối lưu từ bề mặt tới tropopause Mục tiêu chính của TOAR là đánh giá tầng Ôzôn toàn diện đầu tiên dựa trên tất cả các quan sát Ôzôn bề mặt có sẵn, tài liệu đã được kiểm tra lại và các phân tích mới và đánh giá phơi nhiễm Ôzôn các điểm đo lường trên khắp thế giới (đô thị

và phi đô thị) [40]

H nh 3 Diễn biến hiện trạng Ôzôn trên thế giới (Nguồn: TOAR)

Biến động nồng độ Ôzôn trung bình 1 giờ trên thế giới giai đoạn 2010-2014 (Hình 3) với việc thu thập dữ liệu từ 4819 trạm quan trắc, các giá trị nồng độ được

đo bằng ppb (1 ppb O3 = 2 µg/m3 ) Các giá trị đưa ra bởi 3 khu vực chính là: Châu

Mỹ, Châu Âu và Châu Á Với mức nền của Ôzôn tại cả 2 khu vực giao động từ 90) ppb tương đương với (32-180) µg/m3 [33]

(31-Trong thập kỷ trước, các nước có ngành công nghiệp dẫn đầu thế giới như Hoa Kỳ, Canada đã quan tâm các vấn đề về ô nhiễm không khí xung quanh Nhiều vùng của Hoa Kỳ bị ảnh hưởng bởi các mức Ôzôn (O3) mùa hè cao điểm kinh niên

do quá trình oxy hóa nhanh của cacbonmonoit (CO) và hydrocarbons với sự có mặt của oxit nitơ (NOx = NO + NO2) (Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ-National Research Council, 1991) Nghiên cứu của Saylor và cộng sự cho thấy rằng (30 - 50)% các khu vực nông thôn có nồng độ O3 ở miền đông Hoa Kỳ đã vượt quá tiêu chuẩn 80 ppbv trong giai đoạn 1993 - 1995, trong khi chỉ có (2 - 12)% không đạt được tiêu chuẩn trước 120 ppbv trong 1 giờ [35] Theo US - EPA (2001) 123 triệu người Mỹ sống ở các vùng không đạt được tiêu chuẩn vào năm 1999 Các quan sát cho thấy nồng độ Ôzôn (O3) trong không khí trên mặt đất ở Hoa Kỳ và Canada đạt mức Ôzôn nền của Hoa Kỳ vào khoảng (20 - 45) ppb ~ (40 – 90) µg/m3 và mức tối

đa vào khoảng (49 - 109) ppb ~ (98 – 218) µg/m3, nồng độ Ôzôn trung bình hàng năm tại Canada giao động từ (23 - 34) ppb ~ (46 – 68) µg/m3

trong giá trị tối đa hàng năm từ (63 – 108) ppb ~ (126 – 216) µg/m3 vượt quá mức tiêu chuẩn 65 ppb ~

130 µg/m3 [10] So sánh nồng độ Ôzôn hiện tại với số liệu đo được trước đó một thế

kỷ cho thấy mức độ đã tăng lên khoảng gấp 2 lần Theo nghiên cứu về sự gia tăng chất ô nhiễm từ các nguồn đơn lẻ dẫn đến sự gia tăng khí Ôzôn tầng mặt tại miền trung và miền đông Hoa Kỳ đã cho thấy rằng, việc gia tăng các hoạt động công nghiệp là nguồn phác thải khổng lồ các khí ô nhiễm SO2, NOx, và VOCs chính là các tiền thân để hình thành nên khí O3 [24] Các giá trị còn tương quan với khí hậu, khoảng cách giữa các khu công nghiệp với nguồn đánh giá thường là các khu dân cư

có sự gia tăng các bệnh về đường hô hấp mà nguyên nhân có thể do Ôzôn gây nên

Các cấp độ quan trọng đối với Ôzôn tầng mặt lần đầu tiên được xác định tại một hội thảo ở ad Harzburg, Đức vào năm 1988 (UNECE, 1988), trong đó các giá trị được biểu diễn dưới dạng nồng độ trung bình theo mùa Tại hội thảo tiếp theo tại Egham, Anh Quốc vào năm 1992 (Ashmore và Wilson, 1994), đề xuất thay thế sự biểu hiện bằng mức độ thành cách tích lũy nồng độ nồng độ trong một khoảng thời gian nhất định Tại hội thảo thứ ba tại Bern, Thụy Sỹ (Fuhrer và Achermann, 1994), khái niệm này đã được thông qua và nồng độ ngưỡng được đặt ở mức 40 ppb ~ 80 µg/m3 [23] Nghiên cứu của Carlos Ordóñez và các cộng sự về Ôzôn tầng mặt tại Châu Âu theo địa điểm địa lý phân tích tác động của các khối vĩ độ cao và các rặng núi cận nhiệt đới tới nồng độ Ôzôn tầng mặt tại 3 khu vực núi trung tâm Châu Âu (Atlantic, ATL, 30-0◦W; European, EUR, 0-30◦ E; Russian, RUS, 30-60◦E), phân tích kết quả thu được cho thấy nồng độ khác thường của Ôzôn tại vùng Trung Âu và Bắc Âu có sự chênh lệch vào khoảng (5 - 10) ppb ~ (10 – 20) µg/m3 [15] Sự chênh lệch này còn khác biệt theo mùa, vào mùa đông khi các cơn gió màu bị chặn bởi các vùng núi thì nồng độ Ôzôn tầng mặt tại Anh, Pháp giảm đi (5 - 10) ppb ~ (10 – 20) µg/m3 Với các khu vực xa vùng núi trung tâm nồng độ Ôzôn tăng lên bất thường khoảng 10 µg/m3 phạm vi từ các vùng đảo của Anh tới miền bắc nước Đức Các phép đo Ôzôn cuối thế kỷ 19 của Châu Âu từ 1850 - 1900 cho thấy kết quả hầu hết

đạt giá trị từ khoảng (17 - 23) ppb ~ (23 – 46) µg/m3, với các dữ liệu thu thập tại Montsouris, Pháp, giữa năm 1876 và năm 1910, Volz và Kley (1988) mức trung bình hàng năm từ 5 đến 16 ppb trong toàn giai đoạn là khoảng 11 ppb Các nghiên cứu về Ôzôn tầng mặt tại Thụy Sỹ, Ai - Len, Hy Lạp cho thấy nồng độ Ôzôn tại các nước Châu Âu tăng dần theo hàng năm (1980 - 2003) với mức tăng hàng năm vào khoảng 8 ppb ước tính vào khoảng 1% mỗi năm, các giá trị nồng độ được tăng cường vào mùa hè các ngày có ánh nắng mặt trời, các dữ liệu được chia theo ngày

và đêm [11, 13, 15] Theo nghiên cứu về sự biến thiên theo không gian và thời gian của Ôzôn tầng mặt, NO, NO2 phía Tây Nam bán đảo Iberia - Bồ Đào Nha giai đoạn

2003 – 2006 cho thấy chu kỳ hàng ngày của Ôzôn ở các khu đô thị, ngoại ô và công nghiệp có giá trị tối đa vào đầu giờ chiều (14:00 - 17:00 giờ UTC) trong khi ở NOx đạt hai lần đỉnh điểm trong quá trình quan sát, lúc (7:00 - 10:00) giờ và (20:00 - 22:00) giờ [16]

Các quốc gia ở châu Á cũng bắt đầu quan tâm hơn về vấn đề khí Ôzôn có trong tầng mặt Một nghiên cứu trong năm 2016 về sự biến đổi theo mùa và thời gian của nồng độ khí Ôzôn trong tầng mặt tại đảo Borneo Malaysian Nghiên cứu

sử dụng các bộ dữ liệu từ các trạm quan trắc tự động được đặt tại các địa điểm có địa điểm địa lý khác nhau Tiêu chuẩn chất lượng tối đa của Malaysia là 200 µg/m3

, nồng độ Ôzôn trung bình và tối đa trung bình mỗi ngày của nghiên cứu lần lượt là

62 và 184 µg/m3 [32] Nghiên cứu về hiện trạng Ôzôn tại miền ven biển Hồng Kong giai đoạn 1994 - 2007, khu vực nghiên cứu bị ảnh hưởng manh mẽ bởi dòng chảy không khí lục địa châu Á vào mùa đông và luồng không khí hàng hải từ các vùng cận nhiệt đới vào mùa hè Các kết quả thu được cho thấy Ôzôn tăng 0,58 ppbv/năm

~ 1,16 µg/m3 đối với giai đoạn (1994 - 2000) và 0,87 ppbv/năm ~ 1,74 µg/m3 đối với giai đoạn (2001 - 2007) [22] So sánh kết quả Ôzôn tại đây và các số liệu về

CO2, NO2, CO phát thải tại các khu vực ven biển Trung Quốc (nơi đang có sự phát triển mạnh về công nghiệp) có sự tương đồng giữa việc tăng nồng độ Ôzôn tầng mặt

và phát triển kinh tế Nguyên nhân cũng được lý giải có thể do sự di chuyển của gió

biển kéo theo các chất ô nhiễm là tiền chất của Ôzôn tầng mặt từ các khu vực khác tới [12]

Các nghiên cứu xu hướng Ôzôn tại các thành phố lớn tại Trung Quốc như Bắc Kinh và Thượng Hải cho thấy ở Thượng Hải tại điểm quan trắc gần các nguồn thải VOCs và NOx thì nồng độ O3 tăng lên nhanh chóng từ 15,5 ppb ~ 31 µg/m3đến 25,9 ppb ~ 51 µg/m3 ngược lại NOx lại giảm 52,4 ppb ~ 104,8 µg/m3 đến 31,9 ppb ~ 63 µg/m3 (O3 tăng 67% và NOx giảm 37%), còn nồng độ Ôzôn ở Bắc Kinh tăng cao vào tháng 7 và tháng 9 của giai đoạn 2001 - 2006 Nguyên nhân chủ yếu ở đây được cho là do nồng độ NOx phát thải quá lớn và tăng dần theo thời gian [22]

Quan sát tại các điểm quan trắc đặt ở Nhật Bản cho thấy kết quả tăng lên tuyến tính nồng độ O3 tại các điểm trong giai đoạn (1980 - 2005) là vào khoảng 2,70 ppb ~ 5,4 µg/m3 Xu hướng ngày càng tăng của O3 bề mặt đối với Nhật Bản trong số liệu quan trắc lớn nhất vào mùa xuân (tháng 3 đến tháng 5: 4,04 ppb/năm

~0,08 µg/m3) và cũng rất lớn trong mùa hè (tháng 6 đến tháng 8: 3,07 ppb/năm ~ 6,14 µg/m3); Ngược lại, xu hướng tăng tương đối nhỏ vào mùa thu (tháng 9 - 11: 2.29 ppb/năm ~ 4,58 µg/m3) và mùa đông (tháng 12 đến tháng 2: 1,28 ppb/năm ~ 2,56 µg/m3) Trong nghiên cứu này, xu hướng gia tăng mô phỏng theo bề mặt trung bình theo mùa O3 cũng lớn hơn trong khí hậu ấm (Mùa xuân - Mùa hè) so với mùa lạnh (Mùa thu - Mùa đông) [39]

1.3 Tình hình nghiên cứu Ôzôn ở Việt Nam

Ở Việt Nam, hệ thống các Trạm quan trắc không khí tự động đã được lắp đặt, vận hành nhằm cung cấp chuỗi số liệu liên tục, tức thời theo thời gian thực về chất lượng môi trường không khí bảo đảm tính chính xác, kịp thời phục vụ đắc lực cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường

Tính đến nay, trạm quan trắc không khí tự động, liên tục để kiểm soát chất lượng môi trường không khí xung quanh đã được đầu tư, lắp đặt tại các địa phương bao gồm: Hà Nội (12 trạm), Tp Hồ Chí Minh (10 trạm), Quảng Ninh (9 trạm), Hải Phòng (2 trạm), Phú Thọ (1 trạm), Vĩnh Phúc (3 trạm), Đắc Lắc (1 trạm), Đồng Nai

(3 trạm), Huế (1 trạm), Đà Nẵng (2 trạm), Đà Lạt (1 trạm), Pleiku (1 trạm), Cần Thơ (2 trạm), Sơn La (1 trạm) và Khánh Hòa (1 trạm) Các trạm quan trắc này có quan trắc nồng độ Ôzôn và số liệu quan trắc không khí tự động cũng được dùng để tính toán chỉ số chất lượng không khí (AQI) hàng ngày để công bố cho cộng đồng Chỉ

số AQI tại một số thời điểm của một số trạm ở mức nguy hiểm do thông số Ôzôn vượt ngưỡng Tuy nhiên, hầu hết các trạm dừng hoạt động, hoạt động không liên tục, khả năng truyền về không đáp ứng 80% chất lượng dữ liệu và chưa có nhiều nghiên cứu thoả đáng vấn đề Ôzôn

Theo QCVN 05:2013/ TNMT quy định giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung quanh có thông số Ôzôn (1 giờ, 8 giờ) và xác định Ôzôn bằng phương pháp trắc quang tia cực tím, phát quang hóa học [3] Tuy nhiên, cũng mới chỉ có một số đơn vị, địa phương thực hiện quan trắc hấp thu chủ động (acitive samling) cũng như hấp thu thụ động (passive sampling) bằng các phương pháp này

để xác định nồng độ Ôzôn trong khu vực nghiên cứu

Bên cạnh đó, nghiên cứu vấn đề Ôzôn cũng như hoá học khí quyển vẫn là một vấn đề mới chưa được đề cập nhiều trong các công trình nghiên cứu Một nghiên cứu về nồng độ Ôzôn tại Hà Nội bằng phương pháp sử dụng Ôzônsonde, là một dung cụ nhẹ dạng radiosonde có gắn bóng bay để thu các số liệu về không khí, thiết bị có chứa cảm biến điện hóa nhằm xác định khí Ôzôn có trong bầu không khí Nghiên cứu tập trung về sự chênh lệch giữa nồng độ Ôzôn tầng đối lưu và tầng bình lưu thông qua số liệu về ORM (tỷ lệ pha trộn Ôzôn) So sánh kết quả trung bình ORM theo tháng thu được tại Hà Nội và Hồng Kong là khá giống nhau, cả 2 thành phố đều có sự tương đồng như tập trung đông dân cư, các loại phương tiện giao thông, các hoạt động sản xuất, công nghiệp [26] Một nghiên cứu khác về việc so sánh mức độ Ôzôn tối đa trong ngày tại các khu đô thị bằng mô hình thống kê Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật mạng liên kết và một số mô hình chất ô nhiễm để dự đoán mức Ôzôn tối đa tại thành phố Bangkok Kết quả thu được là các biểu đồ dạng tuyến tính hồi quy, chỉ có 2 biến thể là thông số NO2 và nhiệt độ cao nhất và cũng

chính là sự dự đoán cho tiền chất của O3 và nguyên nhân Ôzôn tăng cao những lúc nhiệt độ tăng [37]

Ở Việt Nam, vấn đề ô nhiễm môi trường đã và đang được quan tâm, nhưng mạng lưới quan trắc các yếu tố đo đạc môi trường chưa đủ mạnh Do đó các nhà khoa học gặp khá nhiều khó khăn trong việc phân tích và đánh giá hiện trạng cũng như dự báo các tác động môi trường do ô nhiễm không khí gây ra Nghiên cứu vấn

đề Ôzôn cũng như hoá học khí quyển vẫn là một vấn đề mới chưa được đề cập nhiều trong các công trình nghiên cứu Tuy nhiên, cũng đã có một số công trình nghiên cứu đề cập đến các vấn đề như: Trần Thị Ngọc Lan (2010) “Phương pháp xác định nồng độ Ôzôn bằng phương pháp hấp thu thụ động tại Thành phố Hồ Chính Minh” [29]; Vũ Văn Mạnh (2004) “Nghiên cứu tính biến động của tầng Ôzôn khí quyển phục vụ cho việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường ở Việt Nam” [9]; Nguyễn Như ảo Chính (2013), “Khảo sát mức độ Ôzôn và các yếu tố tác động đến Ôzôn” [7], không chỉ riêng Ôzôn mà các chất ô nhiễm không khí thứ cấp khác chưa được quan tâm đến Với tốc độ phát triển kinh

tế xã hội ngày càng mạnh trong tương lai mà công nghệ và hệ thống quản lý môi trường không theo kịp đà phát triển có thể dẫn đến việc xuất hiện các rủi ro sức khỏe và môi trường mới hay trầm trọng thêm các vấn đề hiện tại Lê Hoàng Nghiêm

và Nguyễn Thị Kim Oanh (2009) về “Mô hình dạng lưới về nồng độ Ôzôn trong không khí tại các điểm kinh tế ở khu vực Đông Nam Á” [27] Nghiên cứu này tập trung vào sự di chuyển của các tiền chất tạo nên O3 và sự vận chuyển của O3 tại các khu vực có sự ảnh hưởng của gió mùa, mô hình được sử dụng là MM5 của CMAQ

dữ liệu được lấy từ 10 trạm quan trắc khí tự động tại Bangkok và 4 trạm của TP Hồ Chí Minh Ngoài ra, ảnh hưởng của Ôzôn tới năng suất lúa gạo khu vực Miền Đông Nam Bộ đã được đề cập trong công trình nghiên cứu của Nguyễn Thị Kim Oanh [33] Với tốc độ phát triển kinh tế xã hội ngày càng mạnh trong tương lai mà công nghệ và hệ thống quản lý môi trường không theo kịp đà phát triển có thể dẫn đến việc xuất hiện các rủi ro sức khỏe và môi trường mới hay trầm trọng thêm các vấn

đề hiện tại

1.4 Tổng quan về giá trị giới hạn nồng độ Ôzôn trong không khí xung quanh

Theo Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh (NAAQS) - dành cho Ôzôn của Cơ quan ảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US-EPA) ban hành ngày 26/10/2015: Đối với tiêu chuẩn chính, US-EPA đang sửa đổi mức tiêu chuẩn O3xuống 0,070 ppm theo trung bình 8 tiếng để tăng cường bảo vệ sức khỏe cộng đồng chống lại các ảnh hưởng sức khỏe liên quan đến tiếp xúc lâu dài và ngắn hạn [20] Trong năm 2007, US-EPA đã đề xuất sửa đổi mức chuẩn đầu tiên trong khoảng từ 0,075 đến 0,070 ppm (72 FR 37818, ngày 11 tháng 7 năm 2007) US-EPA đề xuất sửa đổi tiêu chuẩn lần thứ hai hoặc bằng cách đặt nó giống hệt chuẩn mới được đề xuất hoặc đặt các tiêu chuẩn theo mùa Các tài liệu hỗ trợ các quyết định đề xuất này bao gồm AQCD 2006 (US-EPA, 2006a) và Báo cáo nhân sự 2007 (US-EPA, 2007) và tài liệu hỗ trợ kỹ thuật liên quan US-EPA đã hoàn thành đánh giá vào tháng 3 năm 2008 bằng cách sửa lại mức chuẩn chính từ 0,08 ppm đến 0,075 ppm

và sửa lại tiêu chuẩn thứ cấp để được trùng với tiêu chuẩn chính sửa đổi (73 FR

16436, ngày 27 tháng 3 năm 2008) Vào tháng 1 năm 2010, US-EPA đã đưa ra thông báo về việc đưa ra luật lệ đề xuất để xem xét lại quyết định cuối cùng năm

2008 (75 FR 2938, ngày 19 tháng 1 năm 2010) Trong thông báo đó, US-EPA đã đề xuất sửa đổi lại các tiêu chuẩn sơ cấp và thứ cấp là cần thiết để tạo ra mức độ bảo vệ cần thiết cho sức khỏe cộng đồng và phúc lợi US-EPA đã đề xuất sửa đổi mức chuẩn chính từ 0,075 ppm xuống mức trong khoảng từ 0,060 đến 0,070 ppm và sửa lại tiêu chuẩn thứ cấp với một mẫu tích lũy theo mùa Theo yêu cầu của US-EPA, CASAC đã xem lại quy tắc được đề xuất tại một cuộc hội nghị truyền hình công cộng vào ngày 25 tháng 01 năm 2010 và cung cấp lời khuyên bổ sung vào đầu năm

2011 (Samet, 2010, 2011) Hiện tại các thông số tiêu chuẩn của EPA đều được ban hành theo dạng nồng độ O3 trung bình 8 tiếng, nồng độ trung bình theo 3 năm

ảng 1 Lịch sử thay đổi tiêu chuẩn O 3 của NAAQS giai đoạn 1971 - 2015

Tiêu chuẩn

Chất sơ cấp/thứ cấp

Chỉ số

Thời gian trung bình

Tổng các chất bị Ôxy hóa bởi quá trình quang hóa

1 giờ 0,08

ppm

Không vƣợt quá một giờ mỗi năm

1979-44 FR

8202 (8/2/1979)

Sơ cấp và thứ cấp

ppm 1993-58 FR

ppm

Giá trị trung bình 3 năm, với 4 thời điểm giá trị trong 8 giờ đạt cực đại

2008-73 FR

16483

(27/3/2008)

Sơ cấp và thứ cấp

ppm

Giá trị trung bình 3 năm, với 4 thời điểm giá trị trong 8 giờ đạt cực đại

2015-80 FR

65292

(26/10/2015)

Sơ cấp và thứ cấp

ppm

Giá trị trung bình 3 năm, với 4 thời điểm giá trị trong 8 giờ đạt cực đại

Nguồn: US-EPA

Tiêu chuẩn của Canada cho Các hạt trong không khí và Ôzôn quy định về nồng độ O3 trung bình trong 8 giờ là 65 ppb ~ 130 µg/m3 (giá trị trung bình của 3 năm, dựa trên 4 lần đo có kết quả cực đại) [57]

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cũng ban hành các hướng dẫn về quy chuẩn dành cho Ôzôn 2005 với việc thay đổi từ 120 μg/m3 cho trung bình ngày 8 giờ đến

100 μg/m3 [41]

ảng 2 Hướng dẫn chất lượng không khí của WHO về nồng độ Ôzôn trong không khí

Trung bình

8 giờ/ ngày (µg/m3)

160 Tổn thương tới sức khỏe không nghiêm trọng, cần cung

cấp đầy đủ các biện pháp bảo vệ từ cộng đồng Tiếp xúc với mức Ôzôn này có liên quan đến:

Người trẻ tuổi, người vận đồng, thời gian tiếp xúc trên 6h Ảnh hưởng tới trẻ em

Lượng người chết hằng ngày tăng (3 - 5) % Hướng dẫn

chất lượng

không khí

(AQG)

100 Có sự quan tâm về sức khỏe từ cộng đồng, tuy nhiên vẫn

có một số ảnh hưởng Tiếp xúc với mức Ôzôn này có liên quan đến:

Lượng người chết hằng ngày tăng (1 - 2) %

Sự ảnh hưởng tới trẻ em với thời gian tiếp xúc cao

Các chất Ôxy hóa có liên quan

Nguồn: Hướng dẫn ban hành Tiêu chuẩn chất lượng không khí - WHO 2010 Hầu hết tiêu chuẩn của các quốc gia đều vượt mức quy chuẩn Ôzôn do WHO

- AQG đưa ra

ảng 3 Tiêu chuẩn chất lượng Ôzôn của các nước Châu Á (µg/m 3

Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh (QCVN 05/2013/BTNMT) [3] do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành quy định giá trị giới hạn các thông số cơ bản, gồm lưu huỳnh đioxit (SO2), cacbon monoxit (CO), nitơ oxit (NOX), Ôzôn (O3), bụi lơ lửng, bụi PM10, bụi PM2,5 và chì (Pb) trong không khí xung quanh

ảng 4 Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung quanh ở Việt Nam

Giá trị

Thông số

Trung bình

1 giờ (µg/m3)

Trung bình

8 giờ (µg/m3)

Trung bình

24 giờ (µg/m3)

Trung bình năm (µg/m3)

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Nồng độ Ôzôn tầng mặt có trong không khí tại 03 trạm quan trắc không khí

tự động, liên tục (viết tắt là trạm khí tự động) đặt tại khu vực Hà Nội, Quảng Ninh, Phú Thọ của miền Bắc Việt Nam

H nh 4 Sơ đồ khu vực nghiên cứu của đề tài

Địa điểm 2: Trạm khí tự động đặt tại phường Vân Cơ - TP.Việt Trì - Tỉnh Phú Thọ sau đây gọi tắt là Trạm Phú Thọ - thuộc loại trạm ven đường Phú Thọ là tỉnh thuộc khu vực miền núi, trung du phía Bắc, nằm trong khu vực giao lưu giữa vùng Đông ắc, đồng bằng sông Hồng và Tây Bắc Chất lượng không khí ở đây không bị ảnh hưởng nhiều bởi các hoạt động sản xuất và xã hội

Địa điểm 3: Trạm khí tự động đặt cách đường Nguyễn Văn Cừ (Quốc lộ 18A) khoảng 5m về phía Bắc và nằm trong khuôn viên của vườn hoa ven đường khu I, phường Hồng Hà, TP.Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh thuộc loại trạm ven đường

sau đây gọi tắt là Trạm Quảng Ninh Đây là trục đường có mật độ giao thông tương đối lớn và có xu thế ngày càng gia tăng Quảng Ninh vừa thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía bắc vừa thuộc vùng duyên hải Bắc Bộ Đây là tỉnh phát triển ngành công nghiệp khai thác than đá nhanh của Việt Nam và có vịnh Hạ Long là di sản, kỳ quan thiên nhiên thế giới Các loại hình khai thác than và giao thông vận tải du lịch cũng được gia tăng từng ngày tại đây

Địa điểm 1: Trạm Hà Nội Địa điểm 2: Phú Thọ Địa điểm 3: Quảng Ninh

H nh 5 Các trạm quan trắc không khí tự động

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Nghiên cứu tổng quan về Ôzôn có liên quan đến đề tài

Vấn đề về nồng độ Ôzôn tầng mặt trên thế giới: để xây dựng được tổng quan các vấn đề về nồng độ Ôzôn tầng mặt, cần phải phân tích, đánh giá về hiện trạng, xu hướng của nồng độ Ôzôn theo không gian và thời gian từ đó đưa ra nhận xét về biến động của nồng độ Ôzôn mặt đất

Vấn đề nồng độ Ôzôn tầng mặt ở Việt Nam: để đánh giá tổng quan vấn đề Ôzôn ở Việt Nam thông qua thông tin, dữ liệu hiện có, cần phải nghiên cứu, đánh giá hiện trạng Ôzôn, đánh giá sơ bộ các nghiên cứu đã được thực hiện tại Việt Nam liên quan đến đo đạc và nghiên cứu về Ôzôn tầng mặt

2.2.2 Nghiên cứu biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt trong không khí thông qua các số liệu quan trắc môi trường

Để nghiên cứu được nội dung này, đề tài đã sử dụng bộ dữ liệu thời gian thực (time-serie data) của 03 trạm quan trắc không khí tự động ở miền Bắc Việt

Nam bao gồm 3 tỉnh (Hà Nội, Quảng Ninh, Phú Thọ) trong năm 2014 Mục tiêu đưa

ra được cái nhìn thực tế về biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt tại 03 trạm quan trắc trên

2.2.3 Nghiên cứu biến động nồng độ Ôzôn tầng mặt theo không gian và thời gian

Với lợi thế là bộ dữ liệu đầy đủ và lớn cho phép thực hiện nhiều quan sát khác nhau Kết quả của nghiên cứu cần đưa ra được cái nhìn tổng quát về diễn biến nồng độ Ôzôn mặt đất ở trong ngày, sự thay đổi của nồng độ Ôzôn ở các ngày trong tuần và sự khác nhau giữa các mùa trong một năm từ đó đưa ra sự khác nhau cơ bản giữa 03 trạm quan trắc tại 03 vị trí khác nhau trong nghiên cứu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập dữ liệu sơ cấp

Thu thập dữ liệu: là cơ sở cho việc phân tích, đánh giá về hiện trạng, diễn biến và xu thế của các chất ô nhiễm đặc biệt là nồng độ Ôzôn trong không khí tại 03 trạm khí tự động ở miền Bắc Việt Nam của 3 tỉnh (Hà Nội, Quảng Ninh, Phú Thọ)

Làm sạch dữ liệu: các dữ liệu trong thực tế không bao giờ tồn tại dưới những định dạng chuẩn để có thể tiến hành phân tích được ngay sau khi trích xuất Hầu hết các trường hợp chúng ta phải tiêu tốn một lượng thời gian đáng kể cho việc làm sạch và chuẩn bị dữ liệu

Biến đổi dữ liệu: ngoài làm sạch dữ liệu, cần biến đổi dữ liệu (data transformation) để dữ liệu thu được sau khi làm sạch ở những định dạng phù hợp và thuận lợi cho các phân tích sau này

Nguồn dữ liệu: dữ liệu thu thập từ các trạm khí tự động được quản lý và vận hành bởi Trung tâm Quan trắc môi trường - Tổng cục Môi trường đảm bảo được độ tin cậy và chính xác trong quá trình nghiên cứu