Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí PM10

Luận văn

VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

L

ư ư

c c TS Tang Seung Mun - T

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

c c c (A T

ắc c c

T c T c Clarkson ) c

c gây ; c TS Andrzej Markowicz -

i

ii

iii

V V T T T vii

B x

V V T xii

1

1 c 1

2 c c c c 3

3 c 3

3.1 c 3

3.2 c 4

4 c c 4

4.1 V 4

4.2 c c 4

5 c c 5

6 B c c c 5

T V B 6

1.1 ặc c ấ c 10 6

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

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

1.1.3 Tác h i c a ô nhi m b i khí 11

1.2 c c i khí PM10 16

1.2.1 Ngu n g c phát sinh 16

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

1.2.3 B i khí ở c c 20

1.3 c 10 22

1.4 c 10 ở c 27

1.5 c 10 29

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

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

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

1.6 c c ở c ấ

30

c c ở c 30

ấ 30

T T V 32

2.1 32

2.1.1 Ch n v trí thu góp m u 32

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

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

2.2 c (NATs) 36

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

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

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

gia t c (PIXEA) 62

2.3 c 67

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

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

2.3.3 Phân tích thừa s ma tr 76

3.T T V T 82

3.1 T c 82

3 T 82

3 c 82

3.1.3 c B 84

3 B 2.5, PM2.5-10 -B ở 84

3.2 c 10 ằ 86

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

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

3.2.3 c ng nguyên t 90

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

3.3 c 10 ằ E -XRF 95

3.3.1 Ph k ED-XRFA 95

3.3.2 S ởng c c c b c x ặc 96

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

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

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

3.4 c 10 ằ E 104

3.4.1 Ph k PIXEA ở NUS 104

3.4.2 c nh di c ỉ ặc ng nguyên t 106

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

3.5 c c c 10 ằ 110

3.6 c c c 113

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

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

3.6.3 So sánh k t qu c c c c 119

3.7 c c c c 2.5 và PM2.5-10 121

3.8 c c c c 2.5 và PM2.5-10 123

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

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

999-2001 128

3.9.1 c ặc ở n ô nhi m b i khí PM10

ở Hà N i 129

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

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

3.10 2.5 và PM2.5-10 ở

Bắc -2002 136

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

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

s c a chúng 139

T V 145

145

149

T B 150

c 150

c 152

T T 153

T V 153

T 154

162

T

ữ v ết t t ế ĩa t ế ệt

Diameter

c

Technology Organization

K c C

c APM Air Particulate Matter B ắ

Ave Average

BC Black Carbon

BT Back Trajectory

CA Correlation Analysis c

Asian South-East

EA Eigenvector Analysis c éc

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

EM Error Model

EPA Environmental Protection Agency c

ET Emission – Transmission

EV Explained Variation c c Factor loading Factor loading

Factor score Factor score

FP Fundamental Parameter T c

Fpeak T c é

PMF2 HPGe High Purity Germanium Germani

IAEA International Atomic Energy Agency

c

IC Ion Chromatography ắc

INAA Instrumental Neutron

Activation Analysis

c c c

and Technology

V c & T

Nhân LB Local Burning c c LOD Limit of Detection

Nuclear Reactor

LR Light Reflection

LRT Long Range Transport

MA Minimum Activity

Max Maximum c

MCA Multi-Channel Analyzer c

Min Minimum c

MLR Multiple Linear Regression

n Neutron

NAAQS National Ambient Air Quality Standard T c ẩ c ấ

c

NAHRES Nutritional and Health-Related Environmental Studies c c

c

NATs Nuclear Analytical Techniques c c

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

NRI Nuclear Research Institute V

NUS National University of Singapore T c c

P Pressure Áp suấ PCFA Principle Component Factor Analysis c

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

PM Particulate Matters B

PM10 PM with aerodynamic diameter  B c c 

PM2.5 PM with aerodynamic diameter

B c

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

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

ppm Part per million

PTN Laboratory

p-value Statistical significance level c c

QA&QC Quality Assurance and Quality Control c ấ

c ấ

QTKT Meteorological Observation Station T ắc T

RAIN Rainfall

RH Relative Humidity ẩ

rotmat Rotational matrix

Source profile Source profile

SUN Sun ặ ắ ) T Temperature

T T T Meteorological Monitoring Station T T ắc T

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

Nam WS Wind Speed T c

y Year

 B

u B c

Trang B c c 8

B T c c 10 g.m-3 13

B 3 T c ẩ c ấ c W 14

B ở c c 10 theo AQI 15

B T c ẩ c ấ c V c 16

B c c ỉ 24

B c c c 42

B ặc c c c E -XRFA 43

B 3 , c c E - c 61

B & c c E c 66

B 3 c c c 88

B 3 c c ẩ c c 89

B 3 3 c c ẩ c ẩ 91

B 3 c c c ắ 92

B 3 T c c c

T T T c ằ 92

B 3 c c 94

B 3 c c c ẩ 98

B 3  ấ F c

(APM) 98

B 3 9 c c ẩ c c c c Z ≤ 100

B 3 c c c ằ 102

B 3 E -2110 104

B 3 c c c ằ E 109

B 3 3 E 110

B 3 c T- ằ 114

B 3 c c c c ẩ ằ 115

B 3 c c ẩ ằ E 117

B 3- E c c c

trong PM10 3-04 122

B 3 T ắ c c 9 9 -8/99) 127

B 3 9 c (p = 0.01) 128

B 3 c c c 131

g/m3) 131

B 3 c 134

B 3 c T & B 4 2-, BC và K+ theo q 136

B 3 3 c c c c

ở c -3

) 137

1 ặc c c c c T 1/2 ắ 162

2 ặc c c c c T 1/2 trung bình 162

3 ặc c c c c T 1/2 dài 163

4 T c c c c ở ừ 200 - c c ằ E 9 ) 165

Trang c c c c c 7

c c c 9

3 c ấ 11

Hình 1.4 c c & c ở ừ 9 –05 12

PM2.5 c -2005) 23

2.5 ở c (2002-2005) 23

Hình 1.7 Các ng ở 99 26

T ắc 28

V ặ c 32

c T 33

3 ắc c E T-SFU 35

ắc c 36

c phát có anode là Mo 45

c c c X ặc 47

c c c X ặc 48

c c ấ  52

3 c c c & 2.5, PM2.5-10 83

3 c c & 2.5 83

3 3 c 2.5 ừ 99 9 85

3 c 10 ừ 99 9 85

3 c 2.5-BC ừ 99 9 85

3 c c c 87

3 ở 90

3 c 94

3 9 c ỳ X ở 95

3 E -XRF SEA- ở T V E 96

3 X c ẩ c c c 97

3 X c ẩ c c c 97

3 3 Sen_1) theo K c c c có Z ≤ 100

3 Sen_2) theo K c c c c Z > 20 100

3 Sen_3) theo L cho các nguyên t c Z > 20 101

3 X c cấ 101

3 X c cấ 103

3 X c cấ 3 103

3 9 E ở 105

3 ẩ c E 105

3 E c 108

3 ắc c 112

3 3 ắc c 112

3 c c c ẩ c ẩ T-7 và

c ằ 115

3 c c c ẩ c ẩ -1833,

BCR-38, Soil- c c c ằ 116

3 c c c ẩ c ẩ -2783

c ằ E 117

3 2.5-10 ở T

T T c c ằ E 118

3 4 và NH4+ 2.5 ở T T T c c ằ 118

3 9 E 2+

(theo IC) trong PM2.5-10

ở T T T 119

3 3 E 42- (theo IC) trong PM2.5-10

ở T T T 120

3 3 2.5 và PM2.5-10 ở T T T 120

3 3 c BT ặc c c c

130

1 t c ấ c

c T c ấ c chúng ta không c c ở c c c , c c ấ

c c ẳ c c c c ừ ấ c c

T ấ c c c c

c c c

c ấ ặc ấ c

ở c c c

c ở 3

c c c c ấ c c ắc c ắ ằ c

ẽ c ấ ẽ

c c c c

T c ở ừ

c ở c

ấ ừ c c c

ừ c c c c ẩ c c c c c ấ ở ở c c

c c c c c ấ c c c –

ấ c

ặc c ừ ấ

XX ặc ấ c c c

nguy c c [60] c 93 ở Bỉ T

c

c

ừ c c c 3

93 é 9 c 9

c c c V 9

c ấ c c

ừ c c c ấ ấ é T c 9

c T 9

c

c c ắc c

c c c c c ở c ằ bản chất, nguồn gốc và tác hại của các chất ô nhiễm trong không khí đối với sức khoẻ Trên cơ sở đó vạch ra các chính sách, biện pháp ngăn chặn và giảm thiểu các chất ô nhiễm, bảo vệ môi trường sống cho con người c c c

ừ c ấ T c c ở c é

c

ặc c c c c

ấ

c ở c c c c c

ặc c ở c c c

c ấ c c c c

c c c

c c

c c c ằ c c ấ c c ẩ c ừ c õ c c ấ c

hí T c c c c c

c c c Nuclear Analytical Techniques –

T c c

c c c c c c c

ặ c c c c c T c cấ c c c các c ấ c ấ c c c

c c c c

V c c “ ghi n cứu ứng ng k thu t ph n tích hạt nh n phối h p với m t số k thu t ph n tích h tr góp ph n giải u t bài toán ô nhiễm b i khí 10”

2 a

 c c ấ c 2.5, PM2.5-10 c c c c c , c c

c c

 G c ở c c c c c ấ

c 10 ng 3 ố t ợ v p ạm v

3.1 ư :

 B 2.5 và PM2.5-10 ( c c 10 –

c c c c c m

khí này ấ c ấ và gây tác c c c

 C c c : INAA (Instrumental Neutron Activation Analysis), XRF (X-Ray Fluorescence Analysis) v E (Proton Induced X-ray Emission Analysis) c ặc c PM2.5, PM2.5-10 c : ắc )

Analysis) (Positive Matrix Factorization Analysis)

3.2 :

 B 2.5 và PM2.5-10 ở c Bắc )

 C c c : T c c x c c c c c c c

)

 c m tiê : T c

c c c c 10,

c c c c, c c c

) c c

4 ĩa a a

4.1 ư

 T c c 10

c ở V bao : k

c c ; c PM;

c

c c c c c

 c c

c gây c

), c c c c

 X c c c c c c

PM2.5 và PM2.5-10

4.2

 c PM2.5, PM2.5-10

Fi-BC c 2.5) c ở

 c c ở c -

PM2.5, PM2.5-10 c c c ở )

 n c c c 2.5, PM2.5-10 ở nông thôn c ) ) c

c c c c ấ c

c c E c ỉ c c

c c c c c c c c c

c

Hình 1.4 c c nghiên c & c

ở ừ 9 –2005

c c z c c ấ c ỉ 3 c ở

 c ừ 9 – c ở ở [63, 88]

phân tích

c c –

mà c c c

B T c ẩ c ấ c V c

ấ

T trung bình

c c c ặc ừ c c

c c c ở c c c c ấ

ấ T c c c I ặc EA,

c c ở c c c c

ấ 3 c c ấ phát ừ é c [38]