Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

128
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm đánh giá hiện trạng về ô nhiễm bụi do hoạt động giao thông vận tải trên tuyến đường Trần Hưng Đạo tới đường Phạm Hùng khu vực lân cận nhà máy xi măng Bỉm Sơn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Lê Duy Hiếu ỨNG DỤNG GIS NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN, TỈNH THANH HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Lê Duy Hiếu ỨNG DỤNG GIS NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN, TỈNH THANH HÓA Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 60 44 76 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Đinh Thị Bảo Hoa PGS.TS. Nguyễn Đình Minh Hà Nội - 2016
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết quả đạt đƣợc trong luận văn là sản phẩm của riêng cá nhân tôi. Những điều đƣợc trình bày trong toàn bộ nội dung của luận văn, hoặc là của cá nhân hoặc là đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và đƣợc trích dẫn hợp pháp. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quy định cho lời cam đoan của mình. Hà Nội, ngày … tháng … năm 2016 Ngƣời cam đoan Lê Duy Hiếu
LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành theo chƣơng trình đào tạo cao học khóa 14 tại trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. Hoàn thành luận văn thạc sỹ này, tôi đã đƣợc sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu, Phòng đào tạo Sau Đại học, Khoa Địa lý, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Đình Minh – khoa Địa lý trƣờng ĐH Khoa học Tự nhiên đã trực tiếp hƣớng dẫn, nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của Lãnh đạo, cán bộ công chức các cơ quan: UBND thị xã Bỉm Sơn, phòng Tài nguyên và Môi trƣờng thị xã Bỉm Sơn, bệnh viện đa khoa thị xã Bỉm Sơn, trung tâm y tế dự phòng thị xã Bỉm Sơn,… đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu cũng nhƣ số liệu phục vụ cho luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trƣờng Cao đẳng Tài nguyên và Môi trƣờng miền Trung đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi học tập, nghiên cứu luận văn này. Cuối cùng, tôi xin tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian qua. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn! Bỉm Sơn, ngày…. tháng ...năm 2016 Tác giả Lê Duy Hiếu
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................ 2 3. Địa điểm, đối tƣợng và nội dung nghiên cứu ..........................................................2 3.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................................2 3.2. Đối tƣợng nghiên cứu...........................................................................................2 3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................................3 5. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI VÀ GIS ........................................4 1.1. Ô nhiễm bụi ..........................................................................................................4 1.1.1.Định nghĩa ..........................................................................................................4 1.1.2. Phân loại bụi ......................................................................................................4 1.1.3. Vai trò của bụi trong khí quyển ........................................................................5 1.1.4. Ảnh hƣởng của ô nhiễm không khí do bụi và các chất độc đến sức khỏe con ngƣời và động thực vật ................................................................................................ 5 1.1.5. Các nguồn gây ô nhiễm bụi..............................................................................7 1.2. Hệ thông tin địa lý - GIS (Geographic Information System) ...............................9 1.2.1. Khái niệm cơ bản về GIS ..................................................................................9 1.2.2. Các thành phần của GIS ..................................................................................10 1.2.3. Các chức năng của GIS ...................................................................................11 1.3. Ứng dụng GIS trong nghiên cứu ô nhiễm bụi ....................................................11 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM BỤI .........................................................14 Ở THỊ XÃ BỈM SƠN BẰNG GIS ............................................................................14 2.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội thị xã Bỉm Sơn .........................................14 2.1.1. Điều kiện tự nhiên ...........................................................................................14 2.1.2. Điều kiện Kinh tế - Xã hội ..............................................................................19 2.2. Các bƣớc ứng dụng GIS trong thành lập bản đồ quan trắc bụi ..........................23
2.2.1. Thu thập dữ liệu .............................................................................................. 23 2.2.2. Phân tích và trình bày kết quả phân tích dữ liệu .............................................26 CHƢƠNG 3: HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN ....................................................................................................50 3.1. Mức độ ô nhiễm bụi tại thị xã Bỉm Sơn .............................................................50 3.2. Tác động của ô nhiễm bụi tới sức khỏe và đời sống cƣ dân thị xã Bỉm Sơn .....68 3.3. Giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn ..................................84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................87 1. Kết luận .................................................................................................................87 2. Kiến nghị ...............................................................................................................87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................89
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. 1. Các thành phần cơ bản của GIS .......................................................10 Hình 2. 1. Ví trí thị xã Bỉm Sơn .........................................................................14 Hình 2. 2. Bản đồ địa hình thị xã Bỉm Sơn ........................................................15 Hình 2. 3. Quy trình thành lập bản đồ các điểm quan trắc ô nhiễm bụi.............23 Hình 2. 4. Công cụ Clip ......................................................................................45 Hình 2. 5. Bản đồ nền thị xã Bỉm Sơn ............................................................... 46 Hình 2. 6. Bảng số liệu vị trí các điểm quan trắc bụi .........................................46 Hình 2. 7. Vị trí các điểm quan trắc bụi trên bản đồ ..........................................47 Hình 2. 8. Công cụ buffer tạo bán kính phát tán bụi ..........................................48 Hình 2. 9. Vùng phát tán 100m tại vị trí các điểm quan trắc bụi .......................48 Hình 2. 10. Số liệu quan trắc bụi tại vị trí N1 qua 2 đợt quan trắc ....................49 Hình 2. 11Tạo biểu đồ cột so sánh với chỉ số chất lƣợng không khí AQI .........49 Hình 3. 1. Biểu đồ tham khảo ý kiến ngƣời dân về nguyên nhân gây ra bụi .....51 Hình 3. 2. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc N1 ........................56 Hình 3. 3. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc N2 ........................57 Hình 3. 4. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc N3 ........................57 Hình 3. 5. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc B1 ........................58 Hình 3. 6. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc B2 ........................58 Hình 3. 7. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc B3 ........................59 Hình 3. 8. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc D1 ........................59 Hình 3. 9. Biểu đồ chất lƣợng không khí tại vị trí quan trắc D2 ........................60 Hình 3. 10. Bản đồ phân bố bị vị trí quan trắc bụi ở thị xã Bỉm Sơn.................64 Hình 3. 11. Ảnh chụp tại điểm quan trắc N1......................................................65 Hình 3. 12. Ảnh chụp tại điểm quan trắc N2......................................................65 Hình 3. 13. Ảnh chụp tại điểm quan trắc N3......................................................66 Hình 3. 14. Ảnh chụp tại điểm quan trắc B1 ......................................................66 Hình 3. 15. Ảnh chụp tại điểm quan trắc B2 ......................................................67 Hình 3. 16. Ảnh chụp tại điểm quan trắc B3 ......................................................67
Hình 3. 17. Ảnh chụp tại điểm quan trắc D1......................................................68 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1. Tình hình bệnh tật năm 2014 trong khu vực nghiên cứu .................20 Bảng 2. 2. Danh sách cơ sở phát sinh chất thải gây ảnh hƣởng trực tiếp, gián tiếp đến khu vực nghiên cứu ..............................................................................21 Bảng 2. 3. Bảng sản lƣợng clinker của nhà máy xi măng Bỉm Sơn trong 12 tháng năm 2014 ..................................................................................................27 Bảng 2. 4.Mức cảnh báo chất lƣợng không khí và mức độ ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời ...................................................................................................32 Bảng 3. 1. Bảng khảo sát ý kiến ngƣời dân về tình trạng bụi trong khu vực năm 2014 ....................................................................................................................50 Bảng 3. 2. Bảng tổng hợp kết quả thông số bụi tại các vị trí quan trắc ............51 Bảng 3. 3. Bảng tổng hợp kết quả quan trắc bụi và các chất lơ lƣng tại Ngã tƣ Bỉm Sơn ..............................................................................................................61 Bảng 3. 4. Tình hình bệnh tật năm 2014 trong khu vực nghiên cứu ......... Error! Bookmark not defined. Bảng 3. 5. Bảng thống kê kết quả phiếu điều tra ảnh hƣởng của khí thải công nghiệp trên địa bàn thị xã Bỉm Sơn ....................................................................72
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AQI : Air Quality Index (chỉ số chất lƣợng không khí) GIS : Geographic Information System (hệ thông tin địa lý) NMXM : Nhà máy xi măng PM : Particulate matter ( chất dạng hạt ) QCCP : Quy chuẩn cho phép QCVN : Quy chuẩn Việt Nam QL : Quốc lộ TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam UBND : Ủy ban nhân dân WHO : Tổ chức y tế thế giới XMBS : Xi măng Bỉm Sơn
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng không khí, đặc biệt tại các đô thị không còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu.Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môi trƣờng, và đã làm cho môi trƣờng sống của con ngƣời bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Những năm gần đây nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trƣờng không khí đó là: sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ôzôn và mƣa axít. Ở Việt Nam ô nhiễm môi trƣờng không khí đang là một vấn đề bức xúc đối với môi trƣờng đô thị, công nghiệp và các làng nghề. Ô nhiễm môi trƣờng không khí không chỉ tác động xấu đối với sức khỏe con ngƣời (đặc biệt là gây ra các bệnh đƣờng hô hấp) mà còn ảnh hƣởng đến các hệ sinh thái và biến đổi khí hậu nhƣ: hiệu ứng nhà kính, mƣa axít và suy giảm tầng ôzôn,… Công nghiệp hóa càng mạnh, đô thị hóa càng phát triển thì nguồn thải gây ô nhiễm môi trƣờng không khí càng nhiều, áp lực làm biến đổi chất lƣợng không khí theo chiều hƣớng xấu càng lớn. Ở Việt Nam, tại các khu công nghiệp, các trục đƣờng giao thông lớn đều bị ô nhiễm với các cấp độ khác nhau, nồng độ các chất ô nhiễm đều vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép. Và sự gia tăng dân số, gia tăng đột biến của các phƣơng tiện giao trong khi cơ sở hạ tầng còn thấp làm cho tình hình ô nhiễm trở nên trầm trọng. Thị xã Bỉm Sơn nằm ở phía Bắc Thanh Hóa, là cửa ngõ của hoạt động vận tải cũng nhƣ buôn bán giữa hai miền Bắc và miền Trung. Là một thị xã công nghiệp trẻ với hoạt động sản xuất công nghiệp chủ đạo là xi măng, vật liệu xây dựng, khai thác đá, sản xuất ôtô,… nên hoạt động của các phƣơng tiện vận tải diễn ra với nhịp độ nhiều và rất dày, từ sáng tới đêm khuya. Nguồn lợi từ việc kinh doanh sản xuất công nghiệp là rất lớn. Tuy nhiên, cũng bởi hoạt động sản xuất nhộn nhịp nhƣ vậy khiến cho môi trƣờng chịu một lƣợng rất lớn những chất gây ô nhiễm môi trƣờng không khí. Đặc biệt là ô nhiễm bụi. Tác động của việc ô nhiệm bụi tới sức khỏe của ngƣời dân sinh sống trên địa bàn là rất lớn. Để giảm thiểu đƣợc ô nhiễm bụi ở khu 1
vực thị xã cần giải quyết đƣợc hai vấn đề là: mức độ ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn; nguyên nhân gây ra ô nhiễm bụi và các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm. Có nhiều phƣơng pháp nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm bụi đƣợc thực hiện. Trong đó, việc ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý (GIS) là phƣơng pháp, là công cụ mạnh có khả năng phân tích không gian trong thời gian ngắn. Với lý do nêu trên tác giả đã thực hiện đề tài “ Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa ”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Thành lập bản đồ các điểm quan trắc bụi doc tuyến đƣờng Trần Hƣng Đạo tới cổng nhà máy xi măng Bỉm Sơn. Mục tiêu cụ thể: Đánh giá hiện trạng về ô nhiễm bụi do hoạt động giao thông vận tải trên tuyến đƣờng Trần Hƣng Đạo tới đƣờng Phạm Hùng khu vực lân cận nhà máy xi măng Bỉm Sơn. 3. Địa điểm, đối tƣợng và nội dung nghiên cứu 3.1. Địa điểm nghiên cứu Tuyến đƣờng Trần Hƣng Đạo giao với Phạm Hùng và khu vực đƣờng lân cận với nhà máy xi măng Bỉm Sơn. 3.2. Đối tượng nghiên cứu + Ô nhiễm bụi do hoạt động giao thông vận tải. + Ảnh hƣởng của ô nhiễm bụi tới đời sống và sức khỏe của dân cƣ sinh sống trên địa bàn thị xã. 3.3. Nội dung nghiên cứu 1. Nghiên cứu tổng quan về ô nhiễm bụi, về GIS và ứng dụng của GIS trong nghiên cứu ô nhiễm bụi. 2. Nghiên cứu đặc điểm tự nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội và môi trƣờng tại thị xã Bỉm Sơn. 3. Thu thập tài liệu thống kê, tài liệu bản đồ, số liệu đo đạc, dữ liệu ảnh chụp. 4. Xây dựng bản đồ các vị trí quan trắc bụi. 5. Đánh giá mức độ ô nhiễm và đƣa ra giải pháp giảm thiểu ô nhiễm bụi. 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Luận văn góp phần thúc đẩy ứng dụng GIS và mô hình hóa môi trƣờng trong đánh giá và tác động của ô nhiễm bụi. - Về thực tiễn: Giúp cho các nhà quản lý môi trƣờng ở Bỉm Sơn có công cụ hiệu quả trong việc quản lý môi trƣờng không khí tại Bỉm Sơn. Là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy và học tập tại trƣờng CĐ Tài nguyên và Môi trƣờng miền Trung. 5. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm các phần chính sau MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI VÀ GIS CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN BẰNG GIS CHƢƠNG 3: HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI VÀ GIS 1.1. Ô nhiễm bụi 1.1.1.Định nghĩa Bụi là một tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hoặc hữu cơ có kích thƣớc nhỏ bé, tồn tại trong không khí dƣới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung gồm hơi, khói mù. Bụi bay có kích thƣớc từ 0.001µm đến 10µm bao gồm tro, muội khói và những hạt chất rắn đã nghiền nhỏ chuyển động hỗn loạn hoặc rơi xuống mặt đất với tốc độ đều theo định luật Stokes. Loại bụi này thƣờng gây tổn thƣơng cao cho cơ quan hô hấp. Bụi lắng có kích thƣớc hơn 10 µm, thƣờng rơi xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần. Loại bụi này thƣờng gây hại cho mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng. Khi nghiên cứu và quan trắc, đánh giá mức độ ô nhiễm, bụi thƣờng đƣợc chia thành bụi PM2.5 và PM10. 1.1.2. Phân loại bụi Về phân loại bụi có nhiều cách: Phân loại theo hệ ngưng tụ Đó là sự hình thành do hai pha khí và hơi với các phản ứng hóa học xảy ra hoặc biến đổi của hai pha có đƣờng kính từ 0.3 đến 3µm. Hệ ngƣng tụ có thể có hai loại: khói chứa hạt rắn và sƣơng mù chứa hạt lỏng. Hạt có đƣờng kính nhỏ hơn 0.3 µm là những nhân ngƣng tụ, có thể vận động nhƣ những phần tử khí. Chúng xuất hiện nhờ quá trình ngƣng tụ và đƣợc tách khỏi các hạt lớn nhờ hấp phụ. Hạt có đƣờng kính 0.3 < dp < 3µm xuất hiện do quá trình kết hợp của những hạt nhỏ hơn. Chúng chuyển động theo qui luật Brawn và đƣợc tách khỏi khí nhờ mƣa rơi hoặc rửa nƣớc. Thời gian lƣu của chúng thƣờng nhỏ hơn thời gian hợp thành những hạt lớn hơn. Hạt có d > 3µm xuất hiện trƣớc hết do sự phân tán cơ học (phân ly nhỏ) của những hạt lớn hơn và đƣợc thu hồi qua quá trình lắng 4
Phân loại theo nguồn gốc - Bụi hữu cơ và bụi vô cơ. Theo nguồn phát - Bụi tự nhiên và bụi nhân tạo. Theo kích thước - Bụi PM2.5: Bụi có đƣờng kính < 2.5µm. - Bụi PM10: Bụi có đƣờng kính nằm trong khoảng từ 2.5µm đến 10µm. Theo tính xâm nhập vào đường hô hấp - Bụi : + Nhỏ hơn 0.1 µm không ở lại trong phế nang. + Từ 0.1 µm đến 5 µm ở lại phổi 80 – 90%. + Từ 5 - 10 µm vào phổi nhƣng đƣợc phổi đào thải ra. + Lớn hơn 10 µm thƣờng đọng lại ở mũi. Theo tác hại của bụi - Bụi gây nhiễm độc chung (chì, thủy ngân, benzene,…). - Bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban (bụi bông gai, phân hóa học,…). - Bụi gây ung thƣ (bụi quặng, bụi phóng xạ, hợp chất crom,…). - Bụi gây nhiễm trùng (long, tóc,…). - Bụi gây xơ phổi (bụi amiang, bụi thạch anh,…). 1.1.3. Vai trò của bụi trong khí quyển Liên kết với các trƣờng điện từ trong khí quyển, mây và các hạt sƣơng mù. Đóng vai trò quan trọng trong việc xác định nhiệt của khí quyển Trái đất qua phản chiếu ánh sáng. Là hạt nhân cho quá trình ngƣng tụ, bang đá và giọt nƣớc (ngƣng tụ dị thể). Tham gia vào một số phản ứng trong khí quyển nhƣ: + Phản ứng trung hòa trong giọt. + Đóng vai trò xúc tác những hạt oxit kim loại trong phản ứng oxy hóa. + Phản ứng oxy quang hóa. Nguyên nhân tạo vẩn đục trong khí quyển làm ảnh hƣởng thời tiết. 1.1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí do bụi và các chất độc đến sức khỏe con người và động thực vật 5
Đối với con người Bụi trong không khí, nhất là các hạt dƣới 5 µm có thể vào tận phế nang của ngƣời. Bụi gây nên một số bệnh nhƣ sau: - Bệnh phổi nhiễm bụi: Bệnh phổi nhiễm bụi là do ngƣời hít thở bầu không khí có bụi khoáng, bụi amiang, bụi than và kim loại. Ngƣời sẽ bị xơ phổi, suy giảm chức năng hô hấp. Ở Mỹ từ năm 1950 – 1955 phát hiện đƣợc 12.763 ngƣời nhiễm bụi đá (silicose). Ở Nam Phi hàng năm có 30 – 40% thợ mỏ chết do bệnh phổi nhiễm bụi đá. Ở Tây Đức, hằng năm có 1500 ngƣời chết do nhiễm bụi đá. - Bệnh đường hô hấp: Tùy theo nguồn gốc các loại bụi gây ra bệnh viêm mũi, họng, phế quản. Bụi hữu cơ nhƣ: bông, đay, gai dính vào viêm mạc gây viêm phù, tiết ra các niêm dịch dẫn tới viêm loét. Bụi vô cơ rắn có góc sắc nhọn đâm vào niêm mạc, gây viêm mũi. Lúc đầu thƣờng gây ra viêm mũi làm cho niêm mạc dầy lên, tiết nhiều niêm dịch, hít thở khó. Sau vài năm chuyển thành viêm mũi teo, giảm chức năng lọc giữ bụi của mũi, gây bệnh phổi nhiễm bụi. Bụi Crom, Asen gây viêm loét thủng vách mũi vùng trƣớc sụn lá mía. Bụi len, bột kháng sinh gây ra dị ứng viêm mũi, viêm phế quản và hen. Bụi mangan, photphat, bicromatkali, gỉ sắt gây ra bệnh viêm phổi, làm thay đổi tính miễn dịch sinh hóa của phổi. Một số bụi kim loại có tính phóng xạ gây ra bệnh ung thƣ phổi ví dụ nhƣ bụi Uran, Coban, Crom, nhựa đƣờng. - Bệnh ngoài da: Bụi đồng gây ra nhiễm trùng da rất khó chữa trị. Bụi tác động vào các tuyến nhờn làm cho da bị khô gây ra các bệnh ngoài da nhƣ: trứng cá, viêm da. Loại bệnh này các thợ đốt lò hơi, thợ máy sản xuất xi măng, sành sứ hay bị mắc phải. Bụi gây kích thích da, sinh mụn nhọt lở loét nhƣ bụi vôi, bụi dƣợc phẩm, thuốc trừ sâu. 6
Bụi nhựa than dƣới tác dụng của ánh nắng làm cho da ngứa, sung tấy, bỏng, mắt sƣng đỏ, chảy nƣớc mắt. - Bệnh về mắt: Bụi gây chấn thƣơng mắt, viêm mang tiếp hợp, viêm mi mắt,… Bụi kiềm acid gây bỏng giác mạc, làm giảm thị lực, nặng hơn có thể mù. - Bệnh đường tiêu hóa: Bụi kim loại, bụi khoáng to nhọn có cạnh sắc đi vào dạ dày gây viêm niêm mạc dạ dày, rối loạn tiêu hóa. Bụi chì gây bệnh thiếu máu, giảm hồng cầu, gây rối loạn thận. Bụi vi sinh vật có nhiều tác hại tới sức khỏe con ngƣời, gây ra dịch bệnh, bệnh đƣờng hô hấp, bệnh đau mắt và đƣờng tiêu hóa. Đối với động thực vật Bụi có tác hại rất lớn đến sự phát triển và tồn tại của động thực vật. Các hợp chất florua, asen, molipđen, chì và kẽm là những chất gây độc cho những loài động vật ăn thực vật. Các loại thuốc trừ sâu bao gồm những loại có chứa thủy ngân và chì đều gây thiệt hại lớn cho gia súc. Bụi lò xi măng, bụi lò gạch, bụi amiang, bụi than, bụi natri clo,… làm cho cây không phát triển đƣợc, bị vàng lá, rụng lá, giảm hoa quả, làm teo hạt, giảm năng suất. Thậm chí có loài cây bị tiêu diệt. 1.1.5. Các nguồn gây ô nhiễm bụi Căn cứ vào nguồn phát sinh * Nguồn tự nhiên - Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: hoạt động của núi lửa phun ra một lƣợng khổng lồ các chất ô nhiễm nhƣ tro bụi, khí SOx NOx, có tác hại nặng nề và lâu dài tới môi trƣờng. - Ô nhiễm do cháy rừng: cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiện cũng nhƣ các hoạt động thiếu ý thức của con ngƣời, chất ô nhiễm nhƣ khói, bụi, khí SOx NOx, CO, THC. 7
- Ô nhiễm do bão cát: hiện tƣợng bão cát thƣờng xảy ra ở những vùng đất trơ và khô không có lớp phủ thực vật ngoài việc gây ra ô nhiễm bụi, nó còn làm giảm tầm nhìn. - Ô nhiễm do đại dƣơng: Do quá trình bốc hơi nƣớc biển co kéo theo một lƣợng muối (chủ yếu là NaCl) bị gió đƣa vào đất liền. không khí có nồng độ muối cao sẽ có tác hại tới vật liệu kim loại. - Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên: Do quá trình lên men các chất hữu cơ khu vực bãi rác, đầm lầy sẽ tạo ra các khí nhƣ metan (CH 4), các hợp chất gây mùi hôi thối nhƣ hợp chất nitơ (ammoniac – NH3), hợp chất lƣu huỳnh ( hydrosunfua – H2S, mecaptan) và thậm chí có cả các vi sinh vật. * Các nguồn nhân tạo Nguồn ô nhiễm do hoạt động của con ngƣời tạo nên bao gồm: 1. Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: ví dụ các nhà máy sản xuất hóa chất, sản xuất giấy, luyện kim loại, nhà máy nhiệt điện (sử dụng các nhiên liệu than, dầu …). 2. Hoạt động nông nghiệp: sử dụng phân bón, phun thuốc trừ sâu diệt cỏ. 3. Dịch vụ thƣơng mại: chợ buôn bán. 4. Sinh hoạt: nấu nƣớng phục vụ sinh hoạt hàng này của con ngƣời (gia đình, công sở…). 5. Vui chơi, giải trí: khu du lịch, sân bóng … Các nguồn trên có thể coi là các nguồn cố định. Tùy vào các nguồn gây ô nhiễm mà trong quá trình hoạt động thải vào môi trƣờng các tác nhân ô nhiễm không khí khác nhau về thành phần cũng nhƣ khối lƣợng. Dựa vào tính chất hoạt động Dựa vào tính chất hoạt động có thể chia thành 4 nhóm chính: - Ô nhiễm do quá trình hoạt động sản xuất : công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông nghiệp. - Ô nhiễm do giao thông : khí thải xe cộ, tàu thuyền, máy bay. - Ô nhiễm do sinh hoạt: do đốt nhiên liệu phục vụ sinh hoạt, phục vụ vui chơi giải trí. 8
- Ô nhiễm do quá trình tự nhiên: bão, núi lửa, do sự phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ gây mùi hôi thối...bụi phấn hoa. Dựa vào đặc tính hình học - Điểm ô nhiễm : ống khói nhà máy. - Đƣờng ô nhiễm: đƣờng giao thông. - Vùng ô nhiễm: khu công nghiệp, khu tập trung các cơ sở sản xuất. Dựa vào tính chất khuếch tán - Nguồn thải thấp: gồm nguồn mặt, nguồn đƣờng, nguồn điểm (ống khói nằm dƣới vùng bóng rợp khí động). - Nguồn thải cao: ống khói nằm trên vùng bóng rợp khí động. Các nguồn thải ra các chất ô nhiễm đặc trƣng. 1.2. Hệ thông tin địa lý - GIS (Geographic Information System) Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – GIS) là một hệ thống thông tin trên máy tính đƣợc sử dụng để số hóa các đối tƣợng địa lý thực cũng nhƣ các sự kiện liên quan (các thuộc tính phi không gian liên kết với không gian địa lý) tạo thành dữ liệu địa lý, từ đó cung cấp các công cụ cho phép phân tích, đánh giá và khai thác các dữ liệu địa lý đó. "Mọi đối tƣợng có mặt trên trái đất đều có thể biểu diễn trong hệ thống thông tin địa lý", đây là chìa khóa căn bản liên kết bất kỳ cơ sở dữ liệu nào với hệ thống GIS. Bắt đầu xuất hiện vào cuối những năm 1950, nhƣng phần mềm GIS đầu tiên chỉ xuất hiện vào cuối những năm 1970 từ phòng thí nghiệm của Viện nghiên cứu môi trƣờng Mỹ (ESRI). Lịch sử phát triển của GIS đã thay đổi cách mà các nhà quy hoạch, kỹ sƣ, nhà quản lý… làm việc với cơ sở dữ liệu và phân tích dữ liệu. 1.2.1. Khái niệm cơ bản về GIS Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa hệ thống thông tin địa lý: "Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích" – theo định nghĩa của Calkin và Tomlinson, 1977. 9
"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian" (theo định nghĩa của National Center for Geographic Information and Analysis, 1988). Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì “Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất”. Cho đến nay, định nghĩa đƣợc nhiều ngƣời sử dụng nhất là: hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống kết hợp giữa con ngƣời và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lƣu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định. 1.2.2. Các thành phần của GIS Một hệ thống GIS gồm có 4 thành phần cơ bản sau: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con ngƣời. PHẦN CỨNG CON NGƢỜI GIS PHẦN MỀM DỮ LIỆU Hình 1. 1. Các thành phần cơ bản của GIS. 10
1.2.3. Các chức năng của GIS GIS gồm 4 chức năng chính: Nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích dữ liệu, và hiển thị dữ liệu. - Nhập dữ liệu: Nhập dữ liệu là quá trình mã hóa dữ liệu thành dạng có thể đọc và lƣu trữ trên máy tính (tạo cơ sở dữ liệu GIS). Nhập dữ liệu giữ vai trò rất quan trọng trong việc tạo ra cơ sở dữ liệu đầy đủ và chính xác. Nhập dữ liệu có thể từ nhiều nguồn khác nhau nhƣ ảnh vệ tinh, ảnh chụp máy bay, chuyển đổi dữ liệu,… - Quản lý dữ liệu: Dữ liệu thuộc tính thƣờng đƣợc quản lý dƣới dạng mô hình quan hệ, trong khi dữ liệu không gian đƣợc quản lý dƣới dạng mô hình dữ liệu vector và raster. Có thể chuyển đổi qua lại giữa hai mô hình: Vector sang Raster (Raster hóa) hoặc raster sang vector (vector hóa). Quản lý dữ liệu giữ vai trò rất quan trọng trong việc truy cập nhanh cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính, góp phần phân tích dữ liệu hiệu quả cho các bài toán ứng dụng thực tế. Quản lý dữ liệu phụ thuộc vào thiết bị lƣu trữ dữ liệu (máy tính) rất nhiều, đặc biệt là bộ nhớ thiết bị. - Phân tích dữ liệu: GIS có thể phân biệt với các hệ thống thông tin khác bởi khả năng phân tích kết hợp dữ liệu không gian và thuộc tính cùng lúc. Đây đƣợc xem nhƣ thế mạnh mà các công cụ GIS mang lại cho ngƣời dùng, với nhu cầu phân tích, giải quyết các bài toán dựa trên dữ liệu không gian địa lý. - Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép lƣu trữ và hiển thị thông tin hoàn toàn tách biệt, có thể hiển thị đƣợc thông tin ở các tỉ lệ khác nhau, mức độ chi tiết của thông tin đƣợc lƣu trữ chỉ bị giới hạn bởi khả năng lƣu trữ phần cứng và phƣơng pháp mà phần mêm dùng để hiển thị dữ liệu. Với sự phát triển của công nghệ, GIS cũng đã cho phép hiển thị dữ liệu không gian địa lý ở nhiều định dạng khác nhau, kể cả mô hình 3D mô phỏng gần giống thế giới thực. 1.3. Ứng dụng GIS trong nghiên cứu ô nhiễm bụi Trên thế giới: Việc ứng dụng GIS vào quản lý môi trƣờng đã đƣợc áp dụng tƣơng đối sớm. Từ chƣơng trình kiểm kê nguồn tài nguyên thiên nhiên của Canada trong những năm 1960, đến các chƣơng trình GIS cấp liên bang của Mỹ bắt đầu vào cuối những năm 1970. Nhiều công trình đã đƣợc thực hiện nhƣ: 11