BÀI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN ĐỘNG CƠ TÀU BAY Ô NHIỄM TIẾNG ỒN VÀ KHÍ THẢI TỪ GAS TURBINE ENGINE

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nhằm giúp người đọc có cái nhìn chung nhất về động cơ Gas turbine Engine nói chung và nguyên nhân, hệ quả của vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải cùng với các bảo hi

II

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Hàng không Việt Nam, khoa Không lưu và khoa Cảng đã tạo điều kiện cho chúng tôi được học tập môn “Động cơ tàu bay” Chúng tôi xin chân thành cảm ơn ThS Lê Tấn Lộc đã giúp đỡ và hướng dẫn chúng tôi tận tình trong suốt thời gian học tập vừa qua, tạo cho chúng tôi những tiền đề, những kiến thức để tiếp cận vấn đề, phân tích giải quyết vấn đề liên quan đến các loại động

cơ trên tàu bay Nhờ đó mà nhóm chúng tôi hoàn thành bài luận của mình được tốt hơn Mặc dù có nhiều cố gắng trong suốt quá trình thực hiện đề tài, song có thể còn có những mặt hạn chế, thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sự chỉ dẫn để có thể bổ sung, sửa chữa

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ thông tin từ các trang báo điện tử, các trang mạng xã hội đã cung cấp thông tin, kiến thức đã giúp chúng tôi hoàn thành về mặt nội dung

3

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng chúng tôi Các dữ liệu sử dụng trong bài nghiên cứu có nguồn gốc rõ ràng, được chúng tôi tìm kiếm và thu thập Bài nghiên cứu này được xây dựng hoàn toàn dựa trên kết quả tìm kiếm từ các trang thông tin đáng tin cậy về vấn đề ô nhiễm khí thải và tiếng ồn

từ động cơ gas turbine engine, bao gồm các thống kê, số liệu được trích từ nguồn rõ ràng, chính thống Các kết quả nghiên cứu trong bài tiểu luận do chúng tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan, không bịa đặt Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 Nhóm trưởng

(Ký và ghi rõ họ tên)

2 Nguyễn Sỹ Hùng Tìm kiếm tài liệu, chọn lọc thông tin, hình ảnh về Ô

nhiễm khí thải (thực trạng và hậu quả) Tích hợp, chọn lọc nội dung hoàn thành bản Powerpoint của bài tiểu luận

3 Nguyễn Thị Lan Anh Tìm kiếm tài liệu, chọn lọc thông tin, hình ảnh về Ô

nhiễm khí thải (khái quát và nguyên nhân) Tích hợp, chọn lọc nội dung hoàn thành bản Word của bài tiểu luận

4 Nguyễn Nhật Anh Tìm kiếm tài liệu, chọn lọc thông tin về phần Khái

quát chung , kết luận và một số giải pháp thực tiễn của Việt Nam trong việc giảm thiểu tiếng ồn và khí thải

5 Lê Thị Mỹ Vi Tìm kiếm tài liệu, chọn lọc thông tin về Phụ cấp và

bảo hiểm liên quan đến vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải từ Gas turbine engine

6 Nguyễn Thị Thảo Ly Tìm kiếm tài liệu, chọn lọc thông tin, hình ảnh về Vấn

đề ô nhiễm tiếng ồn từ Gas turbine engine

5

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2021

Giảng viên hướng dẫn

(ký và ghi rõ họ tên)

6

MỤC LỤC

7

DANH MỤC VIẾT TẮT

8

DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU

Tuy nhiên để đảm bảo và hạn chế sự ôn nhiễm về tiếng ồn và các loại khí thải từ tàu bay là vô cùng khó khăn, đòi hỏi cần có sự nghiên cứu kĩ lưỡng và kết hợp giữa nhiều cơ quan, tổ chức cùng nhau đưa ra các giải pháp “xanh” Bởi một ngành hàng không muốn phát triển bền vững, lâu dài đòi hỏi giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và thân thiện với môi trường Không những vậy, ảnh hưởng của nó không chỉ gói gọn trong một phạm vi cụ thể mà là một vấn đề có sự ảnh hưởng toàn cầu

Nhận thức được tầm quan trọng và cấp bách ấy, nhóm chúng em đã chọn đề tài:

“Ô nhiễm tiếng ồn và khí thải từ Gas Turbine Engine” là đề tài nghiên cứu của mình

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Nhằm giúp người đọc có cái nhìn chung nhất về động cơ Gas turbine Engine nói chung và nguyên nhân, hệ quả của vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải cùng với các bảo hiểm và phụ cấp liên quan Qua đó, hiểu được tầm quan trọng to lớn và cấp bách của việc xây dựng các phương án, giải pháp giúp giảm thiểu sự ô nhiễm ấy Từ đó, có những cái nhìn, giải pháp và phương hướng đề xuất mới để góp phần xây dựng một ngành hàng không “xanh” và phát triển bền vững

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phương pháp nghiên cứu cụ thể được vận dụng trong bài tiểu luận là: tra cứu, tìm hiểu, tổng hợp, phân tích nghiên cứu và đưa ra nhận xét, đánh giá

4 KẾT CẤU TIỂU LUẬN

• Chương 1- Khái quát chung

• Chương 2 – Ô nhiễm tiếng ồn

• Chương 3 - Ô nhiễm khí thải

• Chương 4 - Phụ cấp, bảo hiểm liên quan

• Chương 5 - Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm

❖ Phần 3: Phần kết luận

ở độ cao khác nhau với tốc độ khác nhau, phục vụ những mục đích khác nhau như chở khách, chở hàng, bưu chính

Anh 1Hình 1.1 Ngành Hàng không nói chung

Cùng với đường bộ và đường biển, vận tải hàng không đang ngày càng khẳng định ý nghĩa quan trọng của mình đối với sự phát triển kinh tế, xã hội, quốc phòng

❖ Ảnh hưởng của ngành Hàng không tới môi trường

12

Song song với đó thì những “chú chim sắt” cũng mang lại nhiều tác động tiêu cực đến môi trường Mặc dù không phải là mối đe dọa chính đối với môi trường, nhưng nó chắc chắn được xếp vào hàng những mối đe dọa hàng đầu

Một trong những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường được quan tâm và là chủ đề nóng hiện nay cần được giải quyết đó là vấn đề ô nhiễm tiếng ồn và khí thải từ động

cơ tàu bay (trong đó Gas Turbine Engine chiếm phần lớn)

Có thể nói động cơ turbine khí chính là nguyên nhân trực tiếp và chính yếu dẫn đến ô nhiễm khí thải và tiếng ồn trong ngành hàng không

13

CHƯƠNG 2 Ô NHIỄM TIẾNG ỒN

2.1 Khái niệm và nguồn gốc tiếng ồn trong ngành Hàng không nói chung

2.1.1 Khái niệm

− Ô nhiễm tiếng ồn (Noise pollution) là tiếng ồn trong môi trường vượt quá ngưỡng nhất định gây khó chịu cho người hoặc động vật

Bảng 2.1 Khả năng chịu đựng tiếng ồn của con người

− Trong khi đó, theo các chuyên gia hàng không, khi máy bay cất/hạ cánh sẽ tạo

ra tiếng ồn trong khoảng 120-140db, vượt quá 100 db (120 db), vượt quá khả năng chịu đựng tiếng ồn của con người, gây nguy hiểm cho sức khỏe đặc biệt là những người tiếp xúc nhiều với môi trường cảng hàng không, sân bay

Dưới 80 db Con người vẫn có khả năng chịu được mà không cần thiết bị bảo vệ tai

Mức độ tiếng ồn con người chỉ chịu được tối đa được trong một giờ

Có thể ảnh hưởng tới chức năng của tai

Ở mức độ

100 db

Con người chỉ chịu tối đa được 15 phút nếu không mang thiết bị bảo

vệ

14

Hình 2.1 Thang đo Decibel theo tiêu chuẩn của WHO

2.1.2 Nguồn gốc gây ra tiếng ồn trong ngành hàng không:

− Tiếng ồn trong ngành Hàng không nói chung đến từ nhiều yếu tố, tuy nhiên nó bắt nguồn từ ba nguồn chính:

• Tiếng ồn khí động học: từ luồng không khí xung quanh các bề mặt của máy bay,

đặc biệt khi bay thấp ở tốc độ cao

• Tiếng ồn từ hệ thống máy bay: hệ thống điều áp và điều áp buồng lái và cabin,

và các bộ Nguồn phụ

• Động cơ và tiếng ồn cơ học khác: chuyển động quay của các bộ phận động cơ,

dễ nhận thấy nhất khi cánh quạt đạt tốc độ siêu âm

− Mặc dù có nhiều nguồn gây ra tiếng ồn (ví dụ như động cơ, khung máy bay,

cánh hạ cánh và thiết bị hạ cánh) nhưng động cơ thường là nguyên nhân gây ra tiếng

ồn nhiều nhất

2.2 Thực trạng

− Theo các chuyên gia hàng không, khi máy bay cất/hạ cánh sẽ tạo ra tiếng ồn trong khoảng 120-140db (decibel, đơn vị đo lường tiếng ồn) trong khi tiếng nói chuyện bình thường chỉ khoảng 40db Trong khi các nhà khoa học khuyến cáo với tiếng ồn ở mức trên 105db, mỗi ngày con người chỉ có thể chịu đựng tối đa năm phút

Vì vậy, ở nhiều nước sân bay được xây dựng ở khu vực xung quanh không có nhà dân hoặc có nhà dân cũng phải nằm trong giới hạn ồn trên 55 db

Một ví dụ cho thấy: Tại Việt Nam, khu vực P.10 (Q.Gò Vấp, Tp.HCM) được

từ máy bay đến nhà có chuyến rất có cảm tưởng như sắp đụng nóc nhà vậy”

• Cũng vì sống dưới phễu bay mà 15 năm qua gia đình chị Lê Thị Nhường (ngụ P.10, Q.Gò Vấp) phải hứng chịu tiếng máy bay gầm rít suốt ngày đêm So với nhiều gia đình xây nhà 2, 3 lầu, nhà chị Nhường chỉ là một căn nhà cấp 4, cao 6m, nằm lọt thỏm trong khu dân cư Tuy vậy, mỗi lúc máy bay ngang qua tiếng ồn vẫn phát ra rất khó chịu Chị Nhường than thở ngoài việc hứng chịu tiếng ồn, đêm nằm ngủ nhiều loại máy bay cỡ lớn hạ cánh cũng khiến nhà rung giống như sắp bị máy bay đè bẹp

Hình 2.2 Phễu bay của sân bay Tân Sơn Nhất

 Tiếng ồn tuy vô hình nhưng đã phần nào gây ảnh hưởng không nhỏ đến cuộc sống của con người đặc biệt là những người có tiếp xúc gần trong một thời gian dài

16

2.3 Nguyên nhân

2.3.1 Cơ chế gây tiếng ồn

− Tiếng ồn của máy bay là do máy bay hoặc các bộ phận của nó tạo ra, cho dù ở trên mặt đất khi đang đậu, chẳng hạn như bộ nguồn phụ, trong khi lái, khi chạy lên từ cánh quạt và ống xả phản lực, trong khi cất cánh, bên dưới và bên cạnh đường khởi

hành và đường đến, bay quá mức khi đang trên đường bay hoặc trong khi hạ cánh

− Cụ thể, tiếng ồn của động cơ gas turbine engine là do khí thải vận tốc cao trộn lẫn với không khí xung quanh, quá trình đốt cháy nhiên liệu và quạt máy nén động cơ phản lực gây ra lực nén và làm hiếm không khí, tạo ra chuyển động của các phân tử không khí Chuyển động này lan truyền trong không khí dưới dạng sóng áp suất Nếu các sóng áp suất này đủ mạnh và nằm trong tần số nghe được quang phổ, một cảm giác thính giác được tạo ra

− Máy bay chuyển động gây ra ma sát và nhiễu loạn, gây ra sóng âm thanh Nói chung, máy bay bay càng nhanh thì càng có nhiều nhiễu động và ma sát Khi bộ phận

hạ cánh và cánh của máy bay được sử dụng, tiếng ồn sẽ phát ra nhiều hơn vì tạo ra nhiều lực cản hơn

 Động cơ tuabin khí của máy bay (động cơ phản lực – gas turbine engine) là nguyên nhân gây ra phần lớn tiếng ồn của máy bay trong quá trình cất cánh và lên cao, chẳng hạn như tiếng ồn do cưa máy tạo ra khi các đầu của cánh quạt đạt tốc độ siêu

âm Tuy nhiên, với những tiến bộ trong công nghệ giảm tiếng ồn - khung máy bay thường ồn hơn khi hạ cánh

− Phần lớn tiếng ồn của động cơ là do tiếng ồn của máy bay phản lực - mặc dù những chiếc tuabin có tỷ lệ rẽ nhánh cao có tiếng ồn của quạt đáng kể Phản lực vận tốc cao rời khỏi mặt sau của động cơ có tính chất không ổn định lớp cắt cố hữu (nếu không đủ dày) và cuộn lại thành các vòng xoáy Điều này sau đó phá vỡ thành hỗn loạn SPL liên quan đến tiếng ồn của động cơ tỷ lệ với tốc độ phản lực (với công suất lớn) Do đó, ngay cả khi giảm tốc độ khí thải một cách khiêm tốn cũng sẽ tạo ra tiếng

ồn máy bay phản lực giảm đáng kể

− Máy bay cánh quạt và máy bay trực thăng cũng có thể tạo ra tiếng ồn từ cánh quạt quay của chúng cắt ngang không khí Lượng tiếng ồn phụ thuộc vào kích thước

LP , cho tốc độ đầu quạt chậm hơn Nó có độ ồn nhỏ hơn 75% so với các thiết bị tương đương hiện tại Các powerjet sam146 trong Sukhoi Superjet 100 tính năng 3D khí động học cánh quạt và một vỏ bọc động cơ với một dài dòng ống hỗn hợp vòi phun

để giảm tiếng ồn

2.3.2 Sự khác nhau của tiếng ồn máy bay

− Âm thanh do các máy bay khác nhau tạo ra có thể khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như loại động cơ (ví dụ, cánh quạt hoặc máy bay phản lực) và độ cao của máy bay

− Nói chung tiếng ồn từ máy bay khởi hành lớn hơn tiếng ồn từ máy bay đến Khi khởi hành, mức độ tiếng ồn trên mặt đất từ một máy bay cụ thể bị ảnh hưởng bởi:

• Loại máy bay và kích thước (số lượng động cơ: 2,3,4 động cơ)

• Cách máy bay được phi công lái và cài đặt máy bay

• Tốc độ máy bay leo lên

• Điều kiện khí tượng

Ví dụ

Các máy bay hạng nặng tầm xa như Airbus A380 (có 4 động cơ gas turbine engine) hoặc Boeing 747 (có 2 động cơ gas turbine engine) leo lên chậm hơn các máy bay nhỏ hơn và do đó có thể nghe thấy tiếng ồn ở mức cao hơn trong thời gian dài hơn

(nguồn: Airsurvices Australia)

2.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm tiếng ồn từ Gas Turbine Engine

Động cơ máy bay tạo ra nhiều tiếng ồn, đặc biệt là trong quá trình cất/hạ cánh

Nó có tác động không nhỏ tới cuộc sống cũng như sức khỏe của con người, đặc biệt là những người tiếp xúc gần trong một khoảng thời gian dài ở các cảng hàng không, sân bay

18

❖ Ảnh hưởng tới những người dân xung quanh khu vực sân bay

− Tiếng ồn là một trong những nguyên nhân làm giảm thính lực của con người, làm tăng các bệnh thần kinh, cao huyết áp, các bệnh về tim mạch và đột quỵ

Ví dụ:

Theo một nghiên cứu năm 2018 trên tạp chí Noise & Health đã điều tra dữ liệu sức khỏe của hơn 1 triệu người, trong đó, những cư dân Frankfurt sống gần sân bay có nguy cơ đột quỵ cao hơn 7% so với những người sống trong các khu vực tương tự nhưng yên tĩnh hơn

Một nghiên cứu khác năm 2020 trên Tạp chí Tim mạch Châu Âu phân tích gần 25.000 ca tử vong vì bệnh tim mạch xảy ra trong những năm 2000 đến năm 2015 cho thấy: Những người sống gần sân bay Zurich có tỷ lệ tử vong vào ban đêm tăng đáng

kể, nhất là trong khoảng thời gian có một chiếc máy bay cất cánh Và điều này đặc biệt đúng với đối tượng điều tra là phụ nữ

− Những tiếng ồn như vậy có thể gây khó chịu, làm gián đoạn giấc ngủ, ảnh hưởng đến các hoạt động học tập trong trường học

Ví dụ:

• Khi tiếng ồn đạt tới 50dB về ban đêm, giấc ngủ bị đứt quãng, giấc ngủ sâu bị tổn thất 60%, khi tiếng ồn ban ngày từ 70-80dB sẽ gây mệt mỏi, 90-110dB bắt đầu gây

nguy hiểm và 120-140dB có khả năng gây chấn thương

− Tác dụng liên tục của tiếng ồn có thể gây ra bệnh loét dạ dày Khi có tác động của tiếng ồn có thể dẫn tới giảm khả năng tập trung tư tưởng, giảm độ minh mẫn và giảm khả năng làm việc

− Việc tiếp xúc với tiếng ồn của máy bay ở trường hoặc ở nhà có liên quan đến việc trẻ em có kỹ năng đọc và ghi nhớ kém hơn

 Ngoài ra còn có cơ sở bằng chứng ngày càng tăng cho thấy trẻ em tiếp xúc với tiếng ồn máy bay thường xuyên ở trường có kết quả kém hơn trong các bài kiểm tra thành tích tiêu chuẩn, so với trẻ em không tiếp xúc với tiếng ồn máy bay

Ví dụ: Theo nghiên cứu RANCH (Giao thông đường bộ và Tiếng ồn máy bay

và Nhận thức & Sức khỏe của trẻ em), trên 2844 trẻ em từ 9–10 tuổi từ 89 trường học xung quanh các sân bay London Heathrow, Amsterdam Schiphol và Madrid Barajas

19

cho thấy:

• Trẻ em tiếp xúc với tiếng ồn máy bay có khả năng đọc hiểu kém hơn và trí nhớ nhận dạng kém hơn, sau khi tính đến vị trí xã hội và tiếng ồn giao thông đường bộ Khả năng đọc hiểu bắt đầu giảm xuống dưới mức trung bình khoảng 55 db

• Mức độ tiếp xúc với tiếng ồn trên máy bay tăng 5 db có liên quan đến sự chậm trễ trong độ tuổi đọc sách 2 tháng ở Anh và sự chậm trễ 1 tháng ở Hà Lan

• Tiếng ồn máy bay vào ban đêm tại nhà của đứa trẻ cũng liên quan đến việc suy giảm khả năng đọc hiểu và trí nhớ nhận dạng, nhưng tiếng ồn ban đêm không có tác động bổ sung so với tiếng ồn ban ngày tiếp xúc với khả năng đọc hiểu hoặc trí nhớ nhận dạng

− Tiếp xúc với tiếng ồn của máy bay có nhiều khả năng gây ra những ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của thai nhi, làm tăng tỷ lệ trẻ sơ sinh nhẹ cân và

sinh non

Ví dụ

Phân tích hồi quy logistic cho thấy mối quan hệ liều lượng-phản ứng đáng kể giữa trẻ sơ sinh nhẹ cân và tiếp xúc với tiếng ồn Tỷ lệ chênh lệch được điều chỉnh là 1.3 ở khu vực tiếp xúc với tiếng ồn cao nhất, đó là Thị trấn Kadena, nằm ngay gần sân bay Kadena Tỷ lệ sinh non cao hơn đáng kể cũng được tìm thấy ở các thành phố tiếp xúc với tiếng ồn

❖ Ảnh hưởng đối với nhân viên trong ngành hàng không:

− Có thể nói tiếng ồn của máy bay ảnh hưởng rất nhiều đến những người nhân viên hàng không nói chung và nhân viên bộ phận mặt đất trên khu vực sân bay nói riêng (bảo dưỡng, phát tín hiệu,…)

 Những nhân viên ngành hàng không tiếp xúc trực tiếp với tiếng ồn máy qua

một thời gian dài có thể dẫn đến thính giác kém nhạy bén và có nguy cơ điếc tai rất cao so với người bình thường

− Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khí, chủ yếu

do khói, bụi, hơi hoặc các khí lạ được đưa vào không khí, gây biến đổi khí hậu, gây

bệnh cho con người và những sinh vật khác

− Ô nhiễm khí thải do động cơ tuabin khí chiếm khoảng 10% lượng khí được xả

từ miệng xả động cơ (còn lại là O2 và N2)

− Khí thải do động cơ tuabin khí chia thành hai loại:

+ Nhìn thấy được (tức là khói)

+ Vô hình (tức là oxit của nitơ, hydrocacbon không cháy, oxit của lưu huỳnh và cacbon monoxit)

• CO2

• H2O

• CO

21

• Một số các chất ô nhiễm như oxit nitơ (NOx), oxit lưu huỳnh (SOx), cacbon monoxit (CO), hydrocacbon cháy hoặc cháy một phần (HC), chất dạng hạt (PM) và các hợp chất vi lượng khác

Hình 3.1 Sơ đồ khí thải động cơ Turbine Engine 3.1.2 Thành phần của khí thải động cơ tàu bay

❖ Lượng khí thải xét chung

− Khí thải từ động cơ Gas Turbine Engine (Combustion), gồm khoảng:

+ 70% khí Co2 và hơi nước (H2O) chiếm khoảng 30%

+ Dưới 1% khí thải bao gồm các chất ô nhiễm như oxit nitơ (NOx), oxit lưu huỳnh (SOx), cacbon monoxit (CO), hydrocacbon cháy hoặc cháy một phần (HC), chất dạng hạt (PM) và các hợp chất vi lượng khác

 Hay nói cách khác các sản phẩm cháy trong khí thải tàu bay chủ yếu được tạo thành từ

CO2 (~ 72%), H2O (~ 27,6%), trong khi các sản phẩm dư chỉ chiếm ít hơn 1%

Hình 3.2 Các thành phần của khí xả động cơ

22

• Theo thống kê, CO2 là thành phần lớn nhất của khí thải máy bay, chiếm khoảng 70% lượng khí thải Sau khi được thải ra, 30% một lượng khí nhất định bị loại bỏ khỏi bầu khí quyển một cách tự nhiên trong vòng 30 năm, thêm 50% biến mất trong vòng vài trăm năm, và 20% còn lại ở trong khí quyển hàng nghìn năm

• Hơi nước (H2O) cũng là một sản phẩm tiêu thụ nhiên liệu máy bay, chiếm khoảng 30% lượng khí thải, tuy nhiên hơi nước này chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn dưới dạng các hạt tinh thể băng hoặc còn được gọi là vệt bay nếu nhìn bằng mắt thường

• Tất cả lượng khí thải còn lại chỉ chiếm ít hơn 1% của ống xả Dù chỉ chiếm một lượng nhỏ, nhưng sức ảnh hưởng của chúng lại là mối quan tâm lớn của xã hội

❖ Lượng khí thải xét theo giai đoạn bay

− Người ta ước tính rằng khoảng 90% lượng khí thải từ tàu bay, ngoại trừ hydrocacbon

và CO (~ 70%), được tạo ra khi ở độ cao bay bằng, trong khi phần còn lại được thải ra trong quá trình hạ cánh, cất cánh và hoạt động trên mặt đất

− Nói chung:

• Khoảng 10% lượng khí thải gây ô nhiễm từ máy bay được phát ra gần bề mặt trái đất (dưới 3000 feet so với mặt đất)-bao gồm giai đoạn CHC

• 90% khí thải còn lại của máy bay được phát ra ở độ cao trên 3000 feet

• Các chất ô nhiễm CO và HC là những trường hợp ngoại lệ đối với quy tắc này

vì chúng được tạo ra khi động cơ máy bay hoạt động ở hiệu suất đốt cháy thấp nhất (trong khi bánh xe ở trên mặt đất), làm cho sự phân chia của chúng khoảng 30% dưới

3000 feet và 70% trên 3000 feet

 Kết luận: Lượng khí thải tương đối phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của lò

đốt, tỷ lệ nhiên liệu trên không khí và mức độ nhiên liệu được phun ra và trộn lẫn với không khí đầu vào Người ta cũng nhận ra rằng lượng chất ô nhiễm có thể thay đổi đáng kể theo công nghệ động cơ, kiểu máy và đặc biệt là với lực đẩy

3.2 THỰC TRẠNG

− Phát thải khí CO2 của ngành Hàng không chiếm 13% trong các hoạt động phát thải của ngành Giao thông vận tải

+ Lượng phát thải CO 2 từ hàng không dự kiến sẽ tăng khoảng 3-4% mỗi năm

Hình 3.3 Lượng khí thải cụ thể trên mỗi 2,7 tấn kerosene

Ví dụ: Lượng khí thải của phi cơ tại các phi trường Mỹ tương đương khí thải

của 4 triệu xe hơi trong một năm Giữa lúc hạ cánh và kỳ cất cánh tiếp theo, một máy bay ở sân bay O’Hare, Chicago ,có thể gây ô nhiễm không khí bằng một chiếc xe hơi chạy 6.400 km

24

Hình 3.4 Lượng khí thải ngoài thực tế

 Trên toàn cầu, ngành hàng không tạo ra 2,4% tổng lượng khí thải CO2 vào năm

2018

 Mặc dù đây có vẻ là một lượng tương đối nhỏ, nhưng hãy xem xét rằng nếu hàng không thương mại toàn cầu là một quốc gia trong bảng xếp hạng phát thải CO2 quốc gia, thì ngành công nghiệp này sẽ đứng thứ sáu trên thế giới giữa Nhật Bản và Đức Các hiệu ứng không CO2, chẳng hạn như sự ấm lên do trái ngược máy bay gây

ra, làm tăng thêm tổng ảnh hưởng khí hậu của ngành hàng không

25

Hình 3.5 Minh họa khí thải tàu bay

− Mặc dù ngành hàng không đã hạn chế mức gia tăng phát thải xuống còn 3% (so với mức tăng tương trưởng lượng hành khách tương ứng là 5%) nhờ vào sự cải tiến công nghệ mới nhưng lượng phát thải vẫn ở ngưỡng cao và tiếp tục tăng

Ví dụ 1:

 Theo số liệu do các quốc gia thành viên báo cáo với Công ước khung của Liên

hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC), lượng khí thải CO 2 của tất cả các chuyến bay khởi hành từ EU28 (EU28 là viết tắt của Liên minh châu Âu - European Union trong đó bao gồm 28 quốc gia) và EFTA (European Free Trade Association - Hiệp hội Thương mại Tự do Châu Âu) đã tăng từ 88 lên 171 triệu tấn (+ 95%) trong giai đoạn 1990-2016

Range Transboundary Air Pollution - CLRTAP)

Hình 3.7 Lượng khí NO x phát thải tăng đến năm 2016

27

− Sau sự mở rộng trong ngành hàng không thương mại, lượng khí thải CO2 toàn cầu đã tăng liên tục kể từ năm 2004 Đến năm 2019, lượng CO2 thải ra đã tăng 1/3, đạt hơn 900 triệu tấn CO2 do quá trình đốt cháy nhiên liệu từ động cơ phản lực của tàu bay

− Tuy nhiên đến năm 2020, do đại dịch Covid-19, lượng khí thải CO2 từ hàng không đã giảm xuống đã giảm đáng kể xuống còn 495 triệu tấn

Hình 3.8 Khí thải CO 2 toàn cầu từ hàng không thương mại 2004-2022

28

Hình 3.9 Lượng giảm khí thải CO 2 từ các chuyến bay khác nhau giữa các quốc

gia năm 2020 (Ảnh chụp dữ liệu của EUROCONTROL)

+ Biểu đồ trên cho thấy lượng khí thải CO2 giảm 54% so với năm 2019 vì sự bùng phát của dịch Covid-19

+ Tuy nhiên mức độ giảm lượng khí thải giữa các quốc gia là khác nhau, tùy vào nhiều yếu tố, do sự khác biệt về cấu hình tàu bay (nhẹ hơn hoặc nặng hơn , tàu bay mới hơn hoặc cũ hơn), khoảng cách bay (ngắn hơn hoặc dài hơn), sự kết hợp của các phân khúc thị trường (hàng hóa, lịch trình, kinh doanh hàng không, v.v.) và theo mức

độ suy giảm COVID-19 trong các chuyến bay

Ví dụ: Ở Bỉ, các chuyến bay khởi hành đã giảm khoảng một nửa vào năm

2020, tương tự như mức trung bình của châu Âu Tuy nhiên, CO₂ chỉ giảm 30%

• Một lý do chính cho điều này là tỷ lệ cao các chuyến bay chở hàng hoạt động từ

Bỉ, tăng từ 11% lên 25% vào năm 2020 so với năm 2019 Các chuyến bay chở hàng sử dụng tàu bay lớn hơn và bay xa hơn mức trung bình của Bỉ, do đó tạo ra CO₂ trên mức trung bình khí thải

• Nguyên nhân thứ hai là do các chuyến bay bị hủy chặng ngắn, chuyến bay theo lịch trình trung bình dài hơn nhiều so với năm 2019, do đó đã thải ra nhiều CO₂ hơn

29

− Hiện nay, việc cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu có thể dẫn đến giảm nhẹ phát thải CO2 Tuy nhiên, người ta tin rằng những cải tiến này sẽ chỉ bù đắp một phần

sự gia tăng lượng khí thải CO2 từ ngành hàng không

3.3 Nguyên nhân ô nhiễm khí thải từ động cơ Gas Turbine Engine

Khí thải là kết quả của quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong động cơ Và tùy từng loại đông cơ tàu bay, loại tàu bay và các yếu tố khác mà lượng khí thải CO2 thải

ra khác nhau và ảnh hưởng của chúng cũng ở phạm vi khác nhau

❖ Nguyên nhân chủ quan:

− Buồng đốt không được vệ sinh, bảo dưỡng thường xuyên nên hiệu suất hoạt động kém, làm nhiên liệu không được đốt cháy hoàn toàn, tăng khí HC

 Mặc dù công nghệ đốt đã có những cải tiến đã và sẽ tiếp tục đóng vai trò chính trong việc giảm phát thải Nhưng lượng hydrocacbon và carbon monoxide chưa cháy hết trong khí thải động cơ gây ra một vấn đề => chúng phụ thuộc vào hiệu suất đốt cháy của động cơ

 Do đó, vấn đề ô nhiễm chỉ xảy ra ở chế độ không tải khi hiệu suất đốt cháy dưới 100% Tại cất cánh và lên cao, hệ thống đốt đang hoạt động gần hiệu suất 100%

 Vì vậy, Các dạng ô nhiễm khí quyển chính do khí thải của Gas turbine engine là khói và các ôxít nitơ ở tốc độ tối đa, nhiên liệu chưa cháy và cacbon monoxit ở điều kiện không tải của động cơ

− Điôxít cacbon, hơi nước và axit nitric phát ra trực tiếp từ máy bay gây nên ô

nhiễm không khí Dầu hỏa được sử dụng trong máy bay chứa 86% carbon và 14% hydro 3,15 kg khí cacbonic được thải vào không khí do mỗi kg dầu hỏa bị đốt cháy,

và gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu bằng cách lan vào tầng cao của bầu khí quyển Những khí này, nằm trong phạm vi của khí nhà kính, đang tăng lên từng ngày với sự phát triển của ngành hàng không

❖ Nguyên nhân khách quan

− Do thời tiết hoặc tùy vào tình hình CHC, đường băng (giả sử như lưu lượng tàu bay lớn gây ách tắc sân bay nên không có đủ đường băng để CHC nên phải bay chờ)

mà tàu bay phải bay một quãng đường dài hơn, đồng nghĩa với việc tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn, lượng khí thải cao hơn

30

− Phương thức bay cũ làm cho tàu bay bay quãng đường dài hơn

 Hiện nay đã áp dụng tiêu chuẩn RNAV 1- Đường dẫn khu vực (Area Navigation) cho các sân bay lớn như TSN, Nội Bài, Đà Nẵng,… Đây là phương pháp cho phép giảm thiểu yêu cầu cất cánh bằng radar, rút ngắn quãng đường dẫn dắt, giảm cường độ làm việc của KSVKL và người lái, tăng khả năng giám sát và điều hành bay, hạn chế tối đa các luồng tàu bay đi và đến hội tụ tại một điểm, giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu, giảm bớt lượng khí thải phát ra môi trường và tăng hiệu quả kinh tế

− Do hoạt động ở nhiều độ cao khác nhau và chịu ảnh hưởng từ môi trường xung quanh (nhiệt độ, độ ẩm, gió,…) khiến cho lượng khí thải, tình trạng ô nhiễm và hệ quả không thể kiểm soát

 Khi tàu bay bay ở độ cao bay trên mây, các luồng gió có thể thổi khí thải ô nhiễm ra xa và rơi xuống từ bầu trời khoảng 6.000 dặm (10.000 km) về phía đông đường bay của tàu bay

 Không giống như hầu hết các phương thức vận tải khác, máy bay di chuyển rất

xa và ở nhiều độ cao khác nhau, tạo ra khí thải có khả năng tác động rất lớn đến chất lượng không khí trong môi trường địa phương, khu vực và toàn cầu

Ví dụ: Ở Ấn Độ, ước tính có khoảng 1.640 ca tử vong mỗi năm do khí thải từ

tàu bay - nhiều hơn khoảng bảy lần so với dự kiến dựa trên số lượng các chuyến bay

bắt đầu hoặc kết thúc tại nước này Phần lớn những cái chết này không phải do các chuyến bay qua Ấn Độ mà do khí thải ở châu Âu và Bắc Mỹ

 Đó là bởi vì phần lớn giao thông hàng không xảy ra ở Bắc bán cầu, nhưng gió đưa khí thải này về phía đông, nơi chúng có thể kết hợp với chất amoniac thoát ra từ nông nghiệp Ấn Độ là khu vực có dân cư đông đúc và có nồng độ amoniac trong khí quyển cao (sinh ra từ sản xuất nông nghiệp) Amoniac này phản ứng oxy hóa nitơ oxít

và sunfua oxít tạo ra hạt cực độc mà người dân có thể hít thở phải

 Điều này không chỉ khiến tình trạng ô nhiễm trầm trọng hơn và còn gây ra những hậu quả lớn khó có thể kiểm soát

3.4 Hậu quả

Khí thải từ động cơ tàu bay ngày càng tăng và gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng, không chỉ gây ảnh hưởng đến cuộc sống con người mà còn tác động tiêu cực tới môi trường

31

3.4.1 Đối với môi trường:

❖ Ở cấp độ mặt đất, được định nghĩa là từ 0 đến 3.000 feet (bao gồm cả giai

đoạn CHC), ô nhiễm do khí thải tàu bay phản lực phần lớn bao gồm khói bụi được tạo

ra từ hyđro cacbon (HC) và oxit nitơ (NO) xung quanh các khu vực đô thị Cacbon monoxit cũng có thể gây ra các vấn đề ở các khu vực đô thị

❖ Ở cấp độ toàn cầu, lượng khí thải từ tàu bay phản lực có thể làm tăng thêm ô

nhiễm trong bầu khí quyển

 Khí thải động cơ chứa phần lớn là Co2 và hơi nước cùng với một lượng nhỏ các hạt Hidrocacbon (HC) không cháy, PM,…

Hình 3.10 Ảnh hưởng của khí thải động cơ tàu bay tới hiện tượng biến đổi khí

hậu

− Thứ nhất, cacbon đioxit (Co2) do tất cả các động cơ tàu bay phản lực thải

ra bốc lên tầng cao của trái đất sẽ tạo ra hiệu ứng nhà kính

 CO2 là thành phần lớn nhất của khí thải máy bay, chiếm khoảng 70% lượng khí thải Khí trộn lẫn trong bầu khí quyển với cùng hiệu ứng nóng lên trực tiếp xảy ra khi

nó được thải ra từ các nguồn đốt nhiên liệu hóa thạch khác Mức tiêu thụ nhiên liệu máy bay phản lực tạo ra CO2 ở một tỷ lệ xác định (3,16 kg CO2 trên 1 kg nhiên liệu tiêu thụ), bất kể giai đoạn bay

32

 Thời gian tồn tại kéo dài của nó trong khí quyển làm cho CO2 đặc biệt mạnh như một khí nhà kính Sau khi được thải ra, 30% một lượng khí nhất định bị loại bỏ khỏi bầu khí quyển một cách tự nhiên trong vòng 30 năm, thêm 50% biến mất trong vòng vài trăm năm, và 20% còn lại ở trong khí quyển hàng nghìn năm

 Sự tồn tại lâu của khí CO2 với số lượng lớn vô tình tạo ra các “đám mây” nhân tạo, giữ lại nhiệt phản xạ lại từ bề mặt trái đất, gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính

− Ảnh hưởng của hơi nước và các hạt từ động cơ:

+ Khi bay ở độ cao lớn (7-10km) nhiệt độ không khí ở khoảng -37 độ C tới -50 C, trong khi lượng khí thải ra từ tài bay khoảng 600-700 độ C (trong đó, mỗi 3s tàu bay thải ra khoảng 7l H2O)

 Vì vậy, khi khí nóng gặp điều kiện nhiệt độ lạnh, các tinh thể H20 sẽ kết hợp với các hạt nhỏ từ động cơ (bồ hóng), hình thành các tinh thể băng lâu tan trong không khí, tạo thành những vệt hơi nước kéo dài (Contrail)

33

Hình 3.11 Sơ đồ tổng quan về các quá trình mà khí thải hàng không và mây ti

gia tăng ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu

 Những vệt hơi nước kéo dài và những đám mây ti được tạo ra bởi nó giữ các tia hồng ngoại, tạo ra hiệu ứng nóng lên gấp 3 lần so với tác động của CO2 Mặc dù những đám mây ti này có tuổi thọ tương đối ngắn, thường là vài giờ, ảnh hưởng chung của chúng, được tạo ra bởi hàng nghìn chuyến bay, có tác động làm ấm lên nghiêm

trọng Hiệu ứng ngày nay lớn đến mức nó vượt quá tổng ảnh hưởng nóng lên của tất cả CO2 do máy bay thải ra kể từ khi bắt đầu chuyến bay có động cơ

+ Bồ hóng hấp thụ nhiệt và các hạt cacbon đen này dễ dàng trở thành hạt nhân tinh thể băng, làm cho các vệt bay tồn tại lâu hơn Hiện nay, các động cơ phản lực hiện đại thải ra ít hạt muội này hơn nhiều so với các động cơ trước đó, làm giảm lượng khí thải trong việc hình thành các vệt bay

+ Các hạt vật chất khác (SO2, NO):

 SO2 trong không khí khi gặp oxy và nước tạo thành axit, tập trung trong nước mưa gây ra hiện tượng mưa axit Đây là một trong những nguyên nhân cho mối lo ngại

về tác động môi trường của việc sử dụng các nhiên liệu như các nguồn năng lượng

Hình 3.12 Hiện tượng hình thành mưa axit