ỨNG DỤNG BỘ DỮ LIỆU ĐỂ TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM DO HOẠT ĐỘNG GIAO THÔNG VÀ XÂY DỰNG CÁC ĐƯỜNG ĐẲNG TRỊ THỂ HIỆN MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BẰNG PHẦN MỀM SURFER 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH DƯƠNG Mã số: Tên báo cáo chuyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

Tên đề tài:

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH DƯƠNG

Mã số:

Tên báo cáo chuyên đề:

ỨNG DỤNG BỘ DỮ LIỆU ĐỂ TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM DO HOẠT ĐỘNG GIAO THÔNG VÀ XÂY DỰNG CÁC ĐƯỜNG ĐẲNG TRỊ THỂ HIỆN MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BẰNG

PHẦN MỀM SURFER 7

Chủ nhiệm đề tài : ThS Nguyễn Huỳnh Anh Tuyết

Người chủ trì thực hiện chuyên đề: ThS Nguyễn Huỳnh Anh Tuyết, Khoa

Tài nguyên Môi trường – Đại học Thủ Dầu Một

Những người phối hợp thực hiện chuyên đề:

2 ThS Nguyễn Thị Khánh Tuyền

Bình Dương, 12/2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

Tên đề tài:

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM

KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH DƯƠNG

Mã số:

Tên báo cáo chuyên đề:

ỨNG DỤNG BỘ DỮ LIỆU ĐỂ TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM DO HOẠT ĐỘNG GIAO THÔNG VÀ XÂY DỰNG CÁC ĐƯỜNG ĐẲNG TRỊ THỂ HIỆN MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BẰNG

PHẦN MỀM SURFER 7

Xác nhận của đơn vị chủ trì đề tài Chủ nhiệm chuyên đề

TS Nguyễn Thanh Bình ThS Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH 2

1 Tính cấp thiết 4

2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 5

3 Nội dung nghiên cứu 5

4 Kết quả nghiên cứu 5

4.1 Vào mùa khô 5

4.1.1 Nồng độ NOx 5

4.1.2 Nồng độ CO 9

4.1.3 Nồng độ PM10 12

4.2 Vào mùa mưa 14

4.2.1 Nồng độ NOx 14

4.2.2 Nồng độ CO 17

4.2.3 Nồng độ PM10 20

5 Kết luận và kiến nghị 21

5.1 Kết luận 21

5.2 Kiến nghị 21

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (TB ngày) 6

Hình 2 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (7h-8h) 7

Hình 3 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (17h-18h) 7

Hình 4 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (TB ngày) 7

Hình 5 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (7h-8h) 8

Hình 6 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (17h-18h) 8

Hình 7 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 6 (TB ngày) 8

Hình 8 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến 6 (7h-8h) 9

Hình 9 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến 6 (17h-18h) 9

Hình 10 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô đại lộ Bình Dương (TB ngày) 10

Hình 11 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khôdọc đại lộ Bình Dương (7h-8h) 10

Hình 12 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc đại lộ Bình Dương (17h-18h) 10

Hình 13 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2(TB ngày) 11

Hình 14 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2(7h-8h) 11

Hình 15 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2 (17h-18h) 11

Hình 16 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (TB ngày) 12

Hình 17 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (7h-8h) 12

Hình 18 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (17h-18h) 12

Hình 19 Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa khô dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày) 13

Hình 20 Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa khô dọc Tuyến số 2 (TB ngày) 13

Hình 21 Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa khô dọc Tuyến số 6 (TB ngày) 13

Hình 22 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày) 14

Hình 23 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (7h-8h) 14

Hình 24 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương(17h-18h) 15

Hình 25 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (TB ngày) 15

Hình 28 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (TB ngày) 16

Hình 29 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (7h-8h) 16

Hình 30 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (17h-18h) 17

Hình 31 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày) 17

Hình 32 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (7h-8h) 17

Hình 33.Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (17h-18h) 18

Hình 34 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (TB ngày) 18

Hình 35 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (7h-8h) 18

Hình 36 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (17h-18h) 19

Hình 37 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (TBN) 19

Hình 38 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (7h-8h) 19

Hình 39 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (17h-18h) 20

Hình 40 Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày) 20

Hình 41 Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa mưadọc tuyến số 2 (TB ngày) 20

Hình 42 Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (TB ngày) 21

1 Tính cấp thiết

Ô nhiễm không khí hiện nay là một vấn đề đang được quan tâm, đặc biệt ở các nước phát triển Hoạt động giao thông vận tải, công nghiệp và sinh hoạt là những nguồn chính gây ô nhiễm không khí ở các đô thị lớn của Việt Nam Các chất gây ô nhiễm không khí chủ yếu sinh ra do khí thải của quá trình đốt nhiên liệu của động cơ bao gồm CO, NOx, SO2, VOCs ( do sự bay hơi của dung môi), PM10 và bụi cuốn lên từ mặt đường phố trong quá trình di chuyển Sự phát thải của các phương tiện cơ giới phụ thuộc vào chủng loại, chất lượng phương tiện, nhiên liệu, chất lượng đương giao thông … Tại Việt Nam, chất lượng nhiên liệu không cao, sự gia tăng các phương tiện giao thông, đặc biệt là ô tô,

xe gắn máy cùng với chất lượng đường giao thông chưa đáp ứng là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường không khí

Phát thải từ các nguồn giao thông thường xảy ra ở tầm thấp, gần mặt đất và trong khu vực có mật độ dân cư cao Đó là nguyên nhân làm cho con người dễ hít thở các chất độc nguy hiểm một cách nhanh chóng hơn khí thải từ các nguồn khác như ống khói nhà máy Các chất ô nhiễm chính phát ra từ nguồn này bao gồm: CO, NOx, VOC, chì, bụi, còn có thêm SO2, khói đen nếu các phương tiện sử dụng dầu diesel

Bình Dương là địa phương có tốc độ tăng trưởng và phát triển kinh tế cao, tuy nhiên, sự phát triển ngày càng mạnh về kinh tế cũng kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng.Hoạt động của các phương tiện vận tải không chỉ ảnh hưởng tới chất lượng môi trường không khí mà còn tác động tới sức khỏe của những hộ dân sống ven tuyến cũng như những người dân tham gia giao thông Số lượng các phương tiện giao thông tại Bình Dương ngày càng tăng đã làm gia tăng tải lượng ô nhiễm cũng như nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí do nguồn này sinh ra

Chính vì vậy đề tài “Ứng dụng mô hình Sutton trong đánh giá ô nhiễm không khí

do giao thông ở đại lộ Bình Dương” được thực hiện nhằm đánh giá và tính toán tải

lượng ô nhiễm do hoạt động giao thông trên tuyến đường chính của Bình Dương

Chuyên đề “Chuyên đề ứng dụng bộ dữ liệu để tính toán nồng độ chất ô nhiễm

do hoạt động giao thông và xây dựng các đường đẳng trị thể hiện mức độ ô nhiễm bằng phần mềm Surfer 7” là một phần quan trọng của đề tài

2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Sử dụng dữ liệu đã thu thập để tính toán nồng độ chất ô nhiễm do giao thông dọc đại lộ Bình Dương

- Sử dụng phần mềm Surfer để xây dựng đường đẳng trị thể hiện nồng độ chất ô nhiễm

3 Nội dung nghiên cứu

(1) Tính toán nồng độ chất ô nhiễm do hoạt động giao thông được phát tán trong không khí dọc đại lộ Bình Dương dựa vào các dữ liệu:

- Nguồn phát thải (tải lượng của từng chất ô nhiễm)

- Điều kiện khí tượng (tốc độ gió và hướng gió)

- Địa hình (độ cao của tuyến đường so với mặt đất xung quanh)

Nồng độ chất ô nhiễm được tính toán theo nồng độ trung bình ngày và vào các giờ cao điểm, vào mùa mưa và mùa nằng

(2) Xây dựng đường đẳng trị nồng độ chất ô nhiễm

Dựa trên nồng độ chất ô nhiễm xác định được từ mô hình Sutton, sử dụng phần mềm Surfer để nội suy không gian với phép nội suy Kriging và xây dựng đường đẳng trị nồng độ

4 Kết quả nghiên cứu

Kết quả tính toán bằng mô hình Sutton được sử dụng làm số liệu đầu vào cho phần mềm Surfer nội suy trong không gian theo phương pháp Kriging Các kết quả mô phỏng

sự phát tán các chất ô nhiễm NOx, CO và PM10 dọc đại lộ Bình Dương, tuyến số 2 và tuyến số 6 trong 2 mùa (mùa khô và mùa mưa) vào các thời gian cao điểm và trung bình ngày được minh họa dưới đây

4.1 Vào mùa khô

4.1.1 Nồng độ NOx

Mô phỏng phát tán NOx trong không khí xung quanh dọc đại lộ Bình Dương cho thấy chất ô nhiễm này tập trung chủ yếu ở khu vực cạnh tâm đường, ở độ cao 0-1,5 m và cách tâm đường 0-5 m là cao nhất Mô hình Sutton xem sự phát thải khí từ các phương tiện

giao thông như là dạng đường với nguồn thải đặt ở tâm đườngnên kết kết quả mô phỏng thể hiện chất ô nhiễm tập trung khá lớn ở tâm đường Nhưng trong thực tế, các phương tiện giao thông lại di chuyển theo làn đường nên việc sử dụng mô hình Sutton để mô phỏng sẽ gặp sai số nhất định Tuy nhiên khi được phát tán ra xa và lên cao thì nồng độ của chúng giảm đi rất nhanh Do đó nồng độ chất ô nhiễm ở khu vực ven đường khá gần với thực tế

QCVN 05:2013 quy định nồng độ NO2 theo trung bình ngày là 100 µg/m3và trung bình giờ là 200 µg/m3 Như vậy nồng độ NOx trong không khí dọc tuyến đường chưa vượt quy chuẩn

Các hình dưới đây thể hiện mô phỏng nồng độ NOx trung bình trên toàn tuyến đại lộ Bình Dương, tại tuyến số 2 (mật độ giao thông cao, ở vùng đô thị) và tuyến số 6 (mật độ giao thông thấp, ở vùng nông thôn) theo các mốc thời gian trung bình ngày, 7h-8h và 17h-18h (là các thời gian cao điểm)

Hình 2 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (7h-8h)

* 17-18h:

Hình 3 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (17h-18h)

b Dọc tuyến số 2

Hình 4 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (TB ngày)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 5 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (7h-8h)

Hình 6 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (17h-18h)

Chú thích nồng độ, µg/m 3 Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 8 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến 6 (7h-8h)

Hình 9 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến 6 (17h-18h)

Tuyến số 2 do có mật độ giao thông lớn nhất trong khu vực khảo sát nên nồng độ NOx cao nhất và được phát tán xa hơn so với tuyến số 6 Sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm và khả năng phát tán theo thời gian khá rõ ràng nhất là khu vực dọc tuyến số 2

4.1.2 Nồng độ CO

Các hình dưới đây thể hiện nồng độ CO trung bình trên toàn tuyến đại lộ Bình Dương, tại tuyến số 2 và tuyến số 6 theo các mốc thời gian trung bình ngày, 7h-8h và 17h-18h (là các thời gian cao điểm)

Kết quả cho thấy chất ô nhiễm này tập trung chủ yếu ở khu vực cạnh tâm đường, ở độ cao 0-1,5 m và cách tâm đường 0-5 m Mô hình Sutton xem sự phát thải khí từ các phương tiện giao thông như là dạng đường với nguồn thải đặt ở tâm đường nên kết quả

mô phỏng thể hiện chất ô nhiễm tập trung khá lớn ở tâm đường Nhưng trong thực tế, các phương tiện giao thông lại di chuyển theo làn đường nên việc sử dụng mô hình Sutton để

mô phỏng sẽ gặp sai số nhất định Tuy nhiên khi được phát tán ra xa và lên cao thì nồng

độ của chúng giảm đi rất nhanh Do đó nồng độ chất ô nhiễm ở khu vực ven đường khá

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Nồng độ CO trong không khí dọc đại lộ Bình Dương chưa vượt quy chuẩn QCVN 05:2013 (quy định nồng độ CO theo trung bình giờ là 30.000 µg/m3) Như vậy hiện nay hoạt động giao thông chưa gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng không khí

a Đại lộ Bình Dương

Hình 10 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô đại lộ Bình Dương (TB ngày)

Hình 11 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khôdọc đại lộ Bình Dương (7h-8h)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

b Tuyến số 2

Hình 13 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2(TB ngày)

Hình 14 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2(7h-8h)

Hình 15 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2 (17h-18h)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

c Tuyến số 6

Hình 16 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (TB ngày)

Hình 17 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (7h-8h)

Hình 18 Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (17h-18h)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

So với NOx và CO thì tải lượng PM10 thấp hơn nên nồng độ của nó cũng thấp hơn

và phát tán không xa bằng Nồng độ PM10 cực đại tại các vị trí gần tâm đường vẫn thấp hơn giá trị giới hạn trong QCVN 05:2013 (quy định đối với trung bình ngày là 150 µg/m3)

4.2 Vào mùa mưa

Sự phát tán của NOx, CO và PM10 dọc đại lộ Bình Dương cũng có xu hướng tương

tự vào mùa khô nhưng nồng độ và khả năng phát tán thấp hơn Các kết quả mô phỏng sự

phát tán của các chất ô nhiễm trên trong không khí được trình bày từ hình 3.30 đến 3.50

4.2.1 Nồng độ NOx

a Dọc đại lộ Bình Dương

Hình 22 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 24 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương(17h-18h)

b Dọc tuyến số 2

Hình 25 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (TB ngày)

Hình 26 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (7h-8h)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 27 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (17h-18h)

c Tuyến số 6:

Hình 28 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (TB ngày)

Hình 29 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (7h-8h)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 30 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (17h-18h)

4.2.2 Nồng độ CO

a Dọc đại lộ Bình Dương

Hình 31 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày)

Hình 32 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (7h-8h)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 33.Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (17h-18h)

b Dọc tuyến số 2

Hình 34 Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (TB ngày)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 36 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (17h-18h)

c Dọc tuyến số 6

Hình 37 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (TBN)

Hình 38 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (7h-8h)

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Hình 39 Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (17h-18h)

Tuy nhiên, tất cả các kết quả tính toán đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT, chứng tỏ hoạt động giao thông trên đại lộ Bình Dương chưa gây ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí xung quanh

5.2 Kiến nghị

Để giảm thiểu ô nhiễm do hoạt động giao thông cần thực hiện giải pháp như:

- Kiểm định khí thải đối với các phương tiện tham gia giao thông kể cả xe gắn máy

- Tăng chất lượng nhiên liệu sử dụng

- Tăng cường sử dụng nhiên liệu sinh học

- Quy hoạch hệ thống giao thông đáp ứng nhu cầu vận tải ngày càng gia tăng

- Kiểm soát, hạn chế phương tiện xe gắn máy bằng cách tăng chất lượng các dịch vụ giao thông công cộng

- Việc quy hoạch đô thị tổng thể phải chú trọng đến các vấn đề giao thông, các khu dân cư, công viên cây xanh

Khoảng cách tính từ tâm đường, m

Chú thích nồng độ, µg/m 3

Độ

cao

, m