Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực điển hình TP. Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường "Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực điển hình TP. Hà Nội" trình bày các nội dung chính sau: Đánh giá được hiện trạng ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực nội đô điển hình; Đánh giá được sự biến thiên nồng độ bụi mịn PM2.5 tại các thời điểm khác nhau trong ngày, các tháng và các mùa trong năm tại TP. Hà Nội; Xây dựng được quan hệ hồi quy giữa biến nồng độ bụi mịn PM2.5 và các biến khí tượng làm cơ sở để dự đoán tình hình ô nhiễm bụi mịn PM2.5 trên các khu vực khác nhau và ở các thời điểm khác nhau của thành phố Hà Nội.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực điển hình TP. Hà Nội

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Thanh Sơn và PGS.TS Dương Hồng Sơn. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào. Học viên
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực điển hình TP. Hà Nội” đã được hoàn thành. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Lãnh đạo Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam, các thầy cô trong khoa Môi trường, các Khoa, Phòng ban chức năng đã đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện hướng dẫn tôi hoàn thành chương trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập, công tác và hoàn thành tốt luận văn này. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến TS. Lê Thanh Sơn và PGS.TS Dương Hồng Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Ngoài ra, tôi xin gửi lời cảm ơn tới đề tài “Nghiên cứu, phát triển hệ thống giám sát chất lượng môi trường không khí bằng công nghệ Lidar mặt đất và viễn thám, ứng dụng thử nghiệm tại TP. Hà Nội và TP. Đà Nẵng”. Và cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn động viên, khích lệ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế, luận văn không thể tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, đánh giá của thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Học viên
1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii MỤC LỤC ............................................................................................................ 1 DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ 3 DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. 4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... 5 MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 6 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 6 2. Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................ 8 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................................. 8 4. Phương pháp nghiên cứu: .............................................................................. 8 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ........................................ 9 6. Bố cục của luận văn......................................................................................... 9 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................... 10 1.1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI MỊN PM 2.5 ..................................... 10 1.1.1. Khái niệm, phân loại bụi mịn PM 2.5 ................................................. 10 1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm bụi mịn PM 2.5 ............................................. 12 1.1.3. Tác động của ô nhiễm bụi mịn PM 2.5 ............................................... 16 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM BỤI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC. 20 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...................................................... 20 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................ 22 1.3. MÔ HÌNH MẠNG THẦN KINH NHÂN TẠO (ANN) ........................... 27 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU30 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ............................................................................... 30 2.1.1. Thiết bị ................................................................................................. 30
2 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................. 30 2.2.1. Phương pháp thu thập, kế thừa dữ liệu ............................................... 30 2.2.2. Phương pháp thực nghiệm .................................................................. 30 2.2.3. Phương pháp phân tích, xử lý số liệu .................................................. 34 2.2.4. Phương pháp mô hình hóa .................................................................. 35 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 38 3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM BỤI MỊN PM2.5 Ở MỘT SỐ KHU VỰC ĐIỂN HÌNH CỦA TP. HÀ NỘI ................................................... 38 3.2. ĐÁNH GIÁ SỰ PHÂN BỐ NỒNG ĐỘ BỤI MỊN PM2.5 THEO THỜI GIAN ................................................................................................................ 40 3.2.1. Quy luật biến thiên nồng độ bụi PM2.5 trong ngày ............................ 41 3.2.2. Quy luật biến thiên nồng độ bụi mịn PM2.5 theo mùa ....................... 46 3.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG ĐẾN SỰ PHÂN BỐ NỒNG ĐỘ BỤI MỊN PM2.5 Ở TP. HÀ NỘI ............... 48 3.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ gió ................................................................... 49 3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí ...................................................... 50 3.3.3. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí ......................................................... 52 3.3.4. Ảnh hưởng của lượng mưa .................................................................. 53 3.3.5. Xây dựng quan hệ hồi quy giữa nồng độ bụi mịn PM2.5 và các biến khí tượng bằng mô hình ANN ........................................................................ 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 57 1. Kết luận ....................................................................................................... 57 2. Kiến nghị ..................................................................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 58 PHỤ LỤC ........................................................................................................... 63
3 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình ....... 14 Bảng 3.1: Tương quan Spearman giữa nồng độ bụi PM2.5 và yếu tố khí tượng…………………………………………………..………………………..46 Bảng 3.2: Tương quan Spearman giữa nồng độ bụi mịn PM2.5 và yếu tố tốc độ gió theo các mùa trong năm 2018 ............................................................ 50 Bảng 3.3: Tương quan Spearman giữa nồng độ bụi mịn PM2.5 và yếu tố nhiệt độ không khí theo các mùa trong năm 2018 .............................................. 51 Bảng 3.4: Tương quan Spearman giữa nồng độ bụi mịn PM2.5 và yếu tố độ ẩm không khí theo các mùa trong năm 2018 ................................................. 52 Bảng 3.5: Tương quan Spearman giữa nồng độ bụi mịn PM2.5 và yếu tố lượng mưa theo các mùa trong năm 2018 ........................................................... 54
4 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bụi PM 2.5 ............................................................................ 12 Hình 1.2: Đường xâm nhập của bụi mịn vào cơ thể con người............ 18 Hình 1.3: Sơ đồ mô hình mạng thần kinh nhân tạo 3 lớp ..................... 28 Hình 2.1: Thiết bị lấy mẫu bụi thể tích lớn Kimono để xác định nồng độ bụi mịn PM2.5…………………………………………………………………….28 Hình 3.1: Kết quả đo bụi PM2.5 tại một số khu vực của thành phố Hà Nội tháng 3/2020………………………………………………………….....35 Hình 3.2: Diễn biến nồng độ bụi PM2.5 trung bình giờ các ngày trong năm 2018 của TP. Hà Nội……………………………………………….…..39 Hình 3.3: Diễn biến nồng độ bụi PM2.5 trung bình giờ các ngày trong mùa xuân (a), mùa hè (b), mùa thu (c) và mùa đông (d) của TP. Hà Nội năm 2018………………………………………………………………………….40 Hình 3.4: Diễn biến nồng độ bụi PM2.5 trong ngày theo tháng năm 2018 của TP. Hà Nội ....................................................................................... 45 Hình 3.5: Diễn biến độ ẩm trong ngày theo tháng năm 2018 của TP. Hà Nội ................................................................................................................... 46 Hình 3.6: Diễn biến nồng độ bụi PM2.5 các mùa năm 2018 của TP. Hà Nội ................................................................................................................... 47 Hình 3.7: Diễn biến nhiệt độ trung bình ngày của các tháng trong năm 2018 của TP. Hà Nội ....................................................................................... 51 Hình 3.8: Sơ đồ mô phỏng mạng ANN sử dụng trong luận văn .......... 54 Hình 3.9: So sánh kết quả dự báo bụi PM2.5 và kết quả thực đo tính toán của tập số liệu huấn luyện (a) và kiểm định (b) ...................................... 56
5 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Tiếng Việt AQI Chỉ số chất lượng không khí ANN Mạng thần kinh nhân tạo BAM Thiết bị giám sát suy giảm beta IARC Cơ quan Nghiên cứu ung thư quốc tế ONKK Ô nhiễm không khí ONMT Ô nhiễm môi trường WHO Tổ chức Y tế thế giới
6 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ô nhiễm không khí hiện đang là mối quan tâm chung của xã hội toàn cầu. Trong những thập kỷ gần đây, thành phố Hà Nội đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường (ONMT) không khí, đặc biệt là ô nhiễm bụi mịn PM2.5. Theo đánh giá của Bộ Tài nguyên và Môi trường, thủ đô Hà Nội đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm không khí ngày càng gia tăng, đặc biệt là ô nhiễm bụi và tiếng ồn[1]. Theo công bố trong Báo cáo chất lượng không khí Việt Nam năm 2016 của Liên Minh năng lượng bền vững Việt Nam, nồng độ bụi mịn PM2.5 trung bình năm 2016 ở tại Hà Nội lên tới 50,5 µg/m3, cao gấp đôi so với quy chuẩn Quốc gia QCVN 05:2013/BTNMT và gấp 5 lần so với ngưỡng trung bình theo hướng dẫn khuyến nghị của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Ngày 3/3/2016, Đại sứ quán Mỹ ở Hà Nội đã công bố trị số quan trắc bụi PM2.5 tại Hà Nội vào giờ cao điểm (8-9 giờ sáng) là 383µg/m3. Ô nhiễm bụi mịn PM 2.5 gây ra những ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của con người. Vì có kích thước rất nhỏ nên bụi PM 2.5 rất nguy hiểm, có khả năng đi sâu vào tận các phế nang trong phổi và vào máu. Những chất này khi vào cơ thể sẽ gây kích ứng như hắt hơi, sổ mũi, khiến con người có phản ứng ho, khạc đờm kéo dài. Đặc biệt, bị phơi nhiễm với bụi PM 2.5 sẽ làm tăng nguy cơ mắc các bệnh như hen suyễn, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính viêm phổi, các chứng bệnh hô hấp, tim mạch, tiểu đường và ung thư phổi, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Uớc tính nó đã góp phần gây ra 7 triệu ca chết sớm mỗi năm, trong khí có tới 92% dân số thế giới phải hít thở bầu không khí độc hại (WHO, 2016). Một nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới WHO và Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế IARC đã cho thấy mối tương quan tỷ lệ thuận giữa mức độ ô nhiễm bụi không khí với tỷ lệ người mắc ung thư. Cụ thể là mật độ PM10 trong không khí tăng lên 10 µg/m3 thì tỷ lệ ung thư tăng 22% và mật độ PM2.5 tăng thêm 10 µg/m3 thì tỷ lệ ung thư phổi tăng đến 36%.
7 Thành phố Hà Nội là trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị của cả nước, do đó nơi đây tập trung rất nhiều các khu, cụm công nghiệp, các làng nghề, các trung tâm thương mại, nhà ga, bến xe, bến tàu, các nút giao thông lớn. Đây có thể là các nguồn chính gây ONMT không khí, nhất là ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở TP. Hà Nội. Tuy nhiên, mức độ ô nhiễm không khí ở mỗi khu vực trên lại rất khác nhau do đặc thù các nguồn phát thải. Ngoài ra, nồng độ bụi PM2.5 tại các thời điểm khác nhau trong ngày, theo các tháng, các mùa khác nhau trong năm là cũng khác nhau do các yếu tố khí tượng, thời tiết đã ảnh hưởng đến sự lan truyền và sự phân bố bụi mịn PM2.5 ở các khu vực. Thông số khí tượng là yếu tố không thể kiểm soát được nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc làm thay đổi hàm lượng các chất ô nhiễm trong môi trường không khí. Do đó, việc nghiên cứu hiện trạng phân bố bụi mịn PM2.5 theo không gian và thời gian ở Hà Nội là rất quan trọng, giúp đánh giá, kiểm soát chất lượng không khí và đưa ra dự báo, cảnh báo về ô nhiễm bụi mịn PM2.5 – hiện đang là vấn đề bức xúc, thu hút sự chú ý của người dân ở Hà Nội. Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực điển hình của thành phố Hà Nội” được thực hiện nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực điển hình của TP. Hà Nội như các khu, cụm công nghiệp, làng nghề, các nút giao thông lớn, nhà ga, bến tàu, các trung tâm thương mại hay khu dân cư; nghiên cứu sự biến thiên nồng độ bụi theo thời gian trên cơ sở phân tích thống kê mối tương quan giữa các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, tốc độ gió; lượng hóa mối quan hệ giữa các đại lượng này bằng mô hình mạng thần kinh nhân tạo (ANN). Kết quả của luận văn sẽ góp phần đưa ra các đánh giá, dự báo chính xác hơn về ONMT không khí nói chung, ô nhiễm bụi mịn PM2.5 nói riêng ở các khu vực khác nhau và các thời điểm khác nhau, góp phần xây dựng các phương án giảm thiểu ONMT không khí, bảo vệ môi trường, ứng phó biến đổi khí hậu và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
8 2. Mục tiêu nghiên cứu a. Mục tiêu chung: Nghiên cứu sự phân bố nồng độ bụi mịn PM2.5 tại một số khu vực điển hình của thành phố Hà Nội theo không gian và theo thời gian trong sự tương tác với một số yếu tố khí tượng b. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được hiện trạng ô nhiễm bụi mịn PM2.5 ở một số khu vực nội đô điển hình (nút giao thông, khu, cụm công nghiệp, làng nghề, bến tàu, bến xe,…) của TP. Hà Nội. - Đánh giá được sự biến thiên nồng độ bụi mịn PM2.5 tại các thời điểm khác nhau trong ngày, các tháng và các mùa trong năm tại TP. Hà Nội. - Đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng đến sự phân bố hàm lượng bụi PM2.5 tại TP. Hà Nội. - Xây dựng được quan hệ hồi quy giữa biến nồng độ bụi mịn PM2.5 và các biến khí tượng làm cơ sở để dự đoán tình hình ô nhiễm bụi mịn PM2.5 trên các khu vực khác nhau và ở các thời điểm khác nhau của thành phố Hà Nội. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Bụi mịn PM2.5 - Phạm vi nghiên cứu: TP. Hà Nội 4. Phương pháp nghiên cứu: Có 4 phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong quá trình nghiên cứu bao gồm: - Phương pháp thu thập, kế thừa dữ liệu; - Phương pháp phân tích, xử lý số liệu; - Phương pháp thực nghiệm; - Phương pháp mô hình hóa.
9 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Thành phố Hà Nội đang phải đối mặt với vấn đề ONMT không khí, đặc biệt là ô nhiễm bụi mịn PM2.5. Do đó, kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ góp phần đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi PM2.5 theo không gian và thời gian, giải thích nguyên nhân của ô nhiễm bụi PM2.5, mối tương quan giữa nồng độ bụi và các yếu tố khí tượng, hỗ trợ phục vụ công tác kiểm soát, dự báo nồng độ bụi PM 2.5, góp phần xây dựng các phương án giảm thiểu ONMT không khí, bảo vệ môi trường, ứng phó biến đổi khí hậu và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. 6. Bố cục của luận văn Mở đầu Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu Chương 2. Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Kết quả và thảo luận Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục
10 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI MỊN PM 2.5 1.1.1. Khái niệm, phân loại bụi mịn PM 2.5 Năm 2019, Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã đưa ra 10 vấn đề nghiêm trọng nhất có thể ảnh hưởng đến cuộc sống của con người trên thế giới, trong đó vấn đề số 1 là “Ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu”[2]. Cũng theo WHO có đến 97% các thành phố ở các nước có thu nhập thấp và trung bình với dân số trên 100.000 dân không đáp ứng theo hướng dẫn của WHO về chất lượng không khí. Các thành phố có mức độ ô nhiễm không khí cao tập trung chủ yếu tại khu vực châu Á, trong đó có Việt Nam. Trong các chất gây ô nhiễm môi trường không khí, ô nhiễm bụi mịn PM2.5 đã và đang là vấn đề nghiêm trọng nhất ở nhiều thành phố lớn tại châu Á. Bụi gây ra nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Do tồn tại trong khí quyển với vòng đời tương đối ngắn, từ vài giờ đến vài tuần nên thành phần hóa học của chúng thay đổi theo thời gian và không gian tùy thuộc vào nguồn phát thải và các điều kiện khí tượng. Bụi là một hỗn hợp phức tạp chứa các hạt vô cơ và hữu cơ ở dạng lỏng hoặc rắn bay lơ lửng trong không khí; bao gồm sulfate, nitrat, amoniac, natri clorua, cacbon đen, bụi khoáng và nước. Bụi hay hợp chất có trong bụi được gọi chung là Particulate Matter – ký hiệu PM. Theo định nghĩa của WHO: “PM là một chất gây ô nhiễm không khí, bao gồm hỗn hợp các hạt rắn và hạt lỏng, chúng lơ lửng trong không khí”. Bụi mịn là bụi có kích thước hạt trong khoảng từ 10 µm đến 2,5 µm (bụi PM10) và từ 2,5 µm đến 0,1 µm (PM2.5) (Hình 1.1). Bụi siêu mịn là bụi có kích thước hạt dưới 0.1 µm. Bụi PM 2.5 là tổng các hạt bụi lơ lửng có đường kính động học nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 micro, chưa đến 1/30 - 1/20 đường kính của sợi tóc.
11 Do bản chất lý hoá của các vật thể và bụi, nên người ta có thể có nhiều cách phân loại, thường dựa vào các đặc điểm cơ bản của bụi trong sản xuất. Tuy nhiên, có hai cách phân chia phổ biến. Bụi phân chia theo kích thước bao gồm: Bụi to, bụi thô, bụi cát, bụi cỡ vừa, cỡ nhỡ, cỡ PM20, PM10, PM5, PM2.5, PM1.0... Bụi phân chia theo nguồn sinh ra bụi bao gồm: – Bụi hữu cơ: (gồm bụi có nguồn gốc từ động vật như lông gia súc, súc vật và bụi thực vật như bông, đay, gỗ, ngũ cốc, giấy…). – Bụi vô cơ: như các kim loại (đồng, chì, kẽm, sắt, mangan…) các khoáng chất như (thạch anh, cát, than, chì, amiăng…) các bụi vô cơ nhân tạo (xi măng, thuỷ tinh…). – Bụi hỗn hợp: có thể có ở nhiều nơi, trong đó có thể nhiễm lẫn 30 – 50% bụi khoáng chất. Loại bụi này dễ gây bệnh hơn bụi đơn thuần, thí dụ có nhiều silic, amiăng sẽ tác hại nhiều lên cơ thể so với các bụi khác. Theo nhiều cách phân chia, nhưng nhìn chung bền vững trong không khí là các loại bụi rắn. Các loại bụi to, bụi thô và cỡ vừa là các loại bụi nặng và nhanh chóng lắng xuống mặt đất và dễ bị cuốn đi theo nước. Bụi đường và bụi xây dựng phần lớn là loại bụi này. Xe cộ thường cuốn lên hoặc theo những cơn gió to. Nhìn chung loại bụi này chủ yếu gây bẩn, gây khó chịu, gây dị ứng tức thời chứ không ảnh hưởng tới sức khỏe một cách lâu dài, trừ trường hợp nồng độ quá cao tại mỏ than, cơ sở sản xuất xi măng, đá... Còn với đa số trường hợp ở thành thị, bụi thô cho đến bụi cỡ nhỡ dễ dàng lọc bởi khẩu trang và kể cả nếu không có khẩu trang, hệ hô hấp cũng có hệ thống ngăn chặn, lọc và đào thải bụi một cách tự động. Các loại bụi mịn, siêu mịn lơ lửng nhiều trong không khí, kích thước nhỏ, khối lượng nhẹ nên rất ít lắng, chúng lơ lửng và lấp đầy trong không khí, dễ dàng len lỏi qua các loại khe cửa. Vì vậy, dù ở trong nhà, con người cũng vẫn bị ảnh hưởng dù đóng kín. Loại bụi này là kết quả của việc đốt cháy như: đốt củi, đốt rạ, đốt rác, đốt các chất cháy dở dang, khí xả động cơ, đốt than...
12 Hình 1.1: Bụi PM 2.5 (nguồn internet) 1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm bụi mịn PM 2.5 Các hạt bụi mịn PM2.5 có thể sinh ra từ tự nhiên như cháy rừng, bụi sa mạc, khói núi lửa, các cơn bão cát, lốc xoáy, hoặc từ chất thải sinh vật như phấn hoa, bào tử nấm, nước thải côn trùng. Nhưng đa phần bụi mịn PM2.5 được tạo ra từ các hoạt động của con người. Đối với môi trường không khí tại các đô thị, các nguồn chính gây ô nhiễm môi trường không khí gồm: hoạt đông giao thông vận tải, hoạt động xây dựng, hoạt động của các xí nghiệp trong nội đô, sinh hoạt dân cư, xử lý rác thải và các nguồn ô nhiễm từ ngoại thành chuyển vào. 1.1.2.1. Hoạt động giao thông vận tải Khí thải từ các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ đóng góp nhiều nhất trong tổng lượng phát thải bụi gây ô nhiễm môi trường không khí đô thị. Bụi chủ yếu được sinh ra do khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu động cơ. Trong các loại phương tiện giao thông thì xe mô tô, xe gắn máy chiếm tỉ lệ lớn nhất đồng thời cũng là nguồn phát thải bụi lớn nhất. Các phuơng tiện giao thông cơ giới sử dụng xăng và dầu diesel làm nhiên liệu, quá trình rò rỉ,
13 bốc hơi và đốt cháy nhiên liệu còn dẫn tới phát sinh nhiều loại khí độc như: VOC, Benzen, Toluen, ... Sự phát thải của các phương tiện cơ giới đường bộ phụ thuộc nhiều vào chất lượng phương tiện, nhiên liệu, tốc độ, đường xá,.... Xe ô tô, xe máy ở nước ta hiện nay bao gồm nhiều chủng loại, có nhiều xe qua nhiều năm sử dụng và không thường xuyên bảo dưỡng, hiệu quả sử dụng nhiên liệu thấp, nồng độ chất độc hại và bụi trong khí thải cao. Lượng phát thải bụi tăng lên hàng năm cùng với sự phát triển về số lượng của các phương tiện giao thông đường bộ. Với tốc độ tăng trưởng hàng năm các loại xe ô tô đạt 12%, trong đó xe ô tô con có tốc độ tăng cao nhất là 17%/năm, xe tải khoảng 13%, xe máy tăng khoảng 15% kèm theo việc sử dụng nhiên liệu (chủ yếu là xăng, dầu diezen), cùng với chất lượng phương tiện còn hạn chế (xe cũ, không được bảo dưỡng thường xuyên) làm gia tăng đáng kể nồng độ bụi trong không khí [3]. Hiện nay, giao thông công cộng đô thị nước ta chủ yếu là xe buýt. Dự kiến trong tương lại gần chúng ta sẽ có đường sắt trên cao hỗ trợ thêm cho giao thông công cộng. Tuy hiện nay, số lượng và chất lượng của xe buýt đã có những cải thiện nhưng xe buýt cũng là nguồn gây ONMT không khí đáng kể. Do các lí do khách quan và nguồn lực đầu tư nhà nước còn hạn chế đã dẫn đến tình trạng nhiều xe buýt ở tình trạng cũ, không đạt các tiêu chuẩn về khí thải. Các tuyến đường chật hẹp, xuống cấp, thiếu quy hoạch đồng bộ kèm theo là ý thức tham gia giao thông của người dân chưa cao gây hiện tượng ùn tắc giao thông cũng là yếu tố đáng kể làm nghiêm trọng thêm vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt là các đô thị lớn như thành phố Hà Nội. Bên cạnh đó, bụi đất đá tồn đọng trên đường do mưa bẩn hoặc đến từ các phương tiện chuyên chở vật liệu xây dựng, rác thải, đất cát cuốn bay lên từ mặt đường phố trong quá trình di chuyển của các phương tiện giao thông, người dân đi bộ cũng là một nguồn gây ONKK.
14 1.1.2.2. Hoạt động sản xuất công nghiệp Hoạt động sản xuất công nghiệp đang là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường không khí trầm trọng. Đây là ngành có đặc thù, thải ra môi trường không khí một lượng lớn bụi TSP, PM10 và một số chất khác như: SO2, CO, CO2… khói thải từ nhà máy, xưởng sản xuất, khu công nghiệp. Hiện nay, tại các đô thị còn tồn tại nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp. Các doanh nghiệp này thường là doanh nghiệp vừa và nhỏ có công nghệ sản xuất còn tương đối lạc hậu. Một số cơ sở sản xuất có thiết bị lọc bụi nhưng chưa có thiết bị xử lý khí thải độc hại, không đạt tiêu chuẩn về chỉ tiêu khí thải gây ô nhiễm không khí. Các cơ sở này phân bố phân tán, do quá trình đô thị hoá, hiện đại hoá, phạm vi thành phố ngày càng mở rộng nên hiện nay, phần lớn khu công nghiệp cũ này nằm trong nội thành của nhiều thành phố. Các nhóm ngành phát sinh nhiều bụi phải kể đến là các ngành có lò hơi, lò sấy, máy phát điện đốt nhiên liệu nhằm cung cấp hơi, điện, nhiệt; nhóm ngành nhiệt điện; nhóm ngành sản xuất xi măng, sản xuất gang thép, nhóm ngành may mặc, nhóm ngành sản xuất cơ khí, luyện kim, nhóm ngành sản xuất các sản phẩm từ kim loại; nhóm ngành khai thai sản xuất than và khoáng sản. Các nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình được mô tả theo bảng 1.1 dưới đây: Bảng 1.1. Các nhóm ngành sản xuất và khí thải phát sinh điển hình Nhóm ngành sản xuất Khí thải Các ngành có lò hơi, lò sấy, máy phát Bụi, SO2, CO, CO2, NO2, VOCs, muội điện đốt nhiên liệu nhằm cung cấp khói hơi, điện, nhiệt Nhóm ngành nhiệt điện Bụi, CO, CO2, H2S, SO2, và NOx Nhóm ngành sản xuất xi măng Bụi, NO2, CO2, F Bụi, gỉ sắt chứa các oxit kim loại (FeO, Nhóm ngành sản xuất gang thép MnO, Al2O3, SiO2, CaO, MgO); khí thải chứa CO2, SOx.
15 Nhóm ngành may mặc: từ công đoạn Bụi, Cl, SO2, bột màu, formandehit, cắt may, giặt tẩy, sấy hydrocacbon, NaOH, NaClO Nhóm ngành sản xuất cơ khí, luyện Bụi, hơi kim loại nặng, CN-, HCl, SiO2, kim CO, CO2 Nhóm ngành sản xuất các sản phẩm Bụi kim loại đặc thù, hơi hóa chất, hơi từ kim loại dung môi hữu cơ, SO2, NO2 Bụi H2S, NH3, hơi dung môi hữu cơ, hóa Nhóm ngành sản xuất hóa chất chất đặc thù, bụi, SO2, CO, NO2 Nhóm ngành khai thác dầu thô, khí CO, SO2, NOx, hơi hữu cơ Nhóm ngành khai thai sản xuất than Bụi, SO2, NOx, CO, CO2 và khoáng sản 1.1.2.3. Hoạt động xây dựng và dân sinh Bên cạnh hoạt động giao thông, hoạt động xây dựng trong đô thị cũng là nguồn gây ảnh hưởng đến môi trường không khí. Trong những năm gần đây, hoạt động xây dựng các khu chung cư, cầu đường, sửa chữa nhà, vận chuyển vật liệu và phế thải xây dựng ... diễn ra khắp nơi, đặc biệt là các đô thị lớn. Các hoạt động như đào lấp đất, đập phá công trình cũ, vật liệu xây dựng bị rơi vãi trong quá trình vận chuyển thường gây ô nhiễm bụi với môi trường xung quanh. Mặc dù đã có quy định về che chắn bụi tại các công trường xây dựng và phương tiện chuyên chở nguyên vật liệu và phế thải xây dựng, rửa xe trước khi ra khỏi công trường, phun nước rửa đường nhưng việc thực hiện còn nhiều hạn chế. Do đó, việc phát tán bụi từ các hoạt động này vẫn là nguồn gây ô nhiễm không khí đáng kể. Các hoạt động dân sinh như đốt các nhiên liệu hoá thạch (than đá, dầu hoả và khí đốt), củi và đốt các chất thải không có kiểm soát cũng góp phần làm tăng nồng độ bụi trong không khí. Hiện nay, nguồn gây ô nhiễm bụi từ các hoạt động dân sinh tại các khu đô thị đã giảm mạnh do điều kiện sống
16 được cải thiện và sự thay đổi thói quen sinh hoạt, như dùng bếp khí gas, bếp sử dụng điện thay cho bếp than, củi. 1.1.2.4. Các nguồn ô nhiễm từ làng nghề ONMT không khí nói chung, ô nhiễm bụi nói riêng, tại các làng nghề có nguồn gốc chủ yếu từ việc sử dụng than làm nhiên liệu (phổ biến là than chất lượng thấp), sử dụng nguyên vật liệu và hóa chất trong dây chuyền công nghệ sản xuất. Tùy theo tính chất của từng loại làng nghề mà mức độ ô nhiễm bụi cũng khác nhau. Các làng nghề chế tác đá, điêu khắc, đốt phế liệu để tái chế nhôm, các làng nghề sản xuất gốm, làng nghề mộc...[4] 1.1.2.5. Các nguồn ô nhiễm từ ngoại thành Tuỳ từng chất ô nhiễm trong môi trường không khí, chúng có thể di chuyển từ hàng chục đến hàng trăm km. Vì vậy ngoài các nguồn ô nhiễm tại chỗ, chất lượng không khí đô thị còn bị tác động bới các nguồn ô nhiễm từ nơi khác chuyển đến, đặc biệt là các nguồn ô nhiễm lớn nằm ngoài khu vực đô thị như: nhà máy nhiệt điện, sản xuất thép, sản xuất vật liệu xây dựng. Khí thải của nhà máy nhiệt điện chủ yếu từ khu vực lò hơi có chứa nhiều chất ô nhiễm, đặc biệt là khí SO2, NO2, CO và bụi. Lượng khí phát thải này là rất lớn, lên đến hàng ngàn m3/phút và có khả năng phát tán đi xa hàng trăm km đến các khu vực đô thị xung quanh. 1.1.3. Tác động của ô nhiễm bụi mịn PM 2.5 Ô nhiễm không khí ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ con người, đặc biệt là đối với đường hô hấp. Bụi mịn PM2.5 được đánh giá là tác nhân ô nhiễm không khí có ảnh hưởng tiêu cực nhất tới sức khoẻ con người. Vì có kích thước rất nhỏ nên bụi PM2,5 rất nguy hiểm, có khả năng lắng đọng, thẩm thấu và đi sâu vào tận các phế nang trong phổi và vào máu. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi môi trường không khí bị ô nhiễm, sức khoẻ con người bị suy giảm, quá trình lão hoá trong cơ thể bị thúc đẩy, chức năng của phổi bị suy giảm; gây bệnh hen suyễn, ho, viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản; suy nhược thần kinh, tim mạch và làm giảm tuổi thọ con người. Nguy hiểm nhất là có thể gây ra bệnh ung thư phổi. Theo Tổ chức Y tế
17 Thế giới (WHO), cơ thể con người chỉ có cơ chế tự bảo vệ với bụi hạt có kích cỡ lớn hơn 10 micromet, tuy nhiên với các kích cỡ bụi từ 0,01 đến 5 micromet sẽ bị giữ lại trong khí quản và phế nang. Bụi mịn PM2.5 (có đường kính nhỏ hơn 2,5 micromet) là chất gây ô nhiễm nguy hiểm nhất đối với sức khỏe con người. Các nhóm cộng đồng nhạy cảm nhất với ô nhiễm không khí là những người cao tuổi, phụ nữ mang thai, trẻ em dưới 15 tuổi người đang mang bệnh, phổi và tim mạch, người thường xuyên phải làm việc ngoài trời… Mức độ ảnh hưởng đối với từng người tùy thuộc vào tình trạng sức khoẻ, nồng độ, loại chất ô nhiễm và thời gian tiếp xúc với môi trường ô nhiễm. Theo cơ quan quốc tế chuyên nghiên cứu về bệnh ung thư (IARC) thuộc Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), đã xếp ô nhiễm không khí là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây các căn bệnh ung thư ở người. Một nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới WHO và Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế IARC đã cho thấy mối tương quan tỷ lệ thuận giữa mức độ ô nhiễm bụi không khí với tỷ lệ người mắc ung thư. Cụ thể là mật độ PM2.5 tăng thêm 10 µg/m 3 thì tỷ lệ ung thư phổi tăng đến 36%. Cùng với nhiều tác nhân nguy hiểm như bụi amiăng, thuốc lá, phóng xạ tia cực tím, ô nhiễm không khí là tác nhân gây ung thư trong môi trường nguy hiểm nhất. IARC phân tích hơn 1.000 nghiên cứu trên toàn thế giới và đưa ra đủ bằng chứng cho thấy ô nhiễm không khí là nguyên nhân chính dẫn đến ung thư phổi. Năm 2010, có hơn 220.000 trường hợp tử vong do ung thư phổi trên toàn thế giới có liên quan đến ô nhiễm không khí. IARC cũng phân tích hơn 1.000 nghiên cứu trên toàn thế giới và đưa ra đủ bằng chứng cho thấy ONKK là nguyên nhân chính dẫn đến ung thư phổi. Bụi than, thành phần chủ yếu là hydrocacbon đa vòng, có độc tính cao, có khả năng gây ung thư, phần lớn bụi than có kích thước lớn hơn 5 μm bị các dịch nhầy ở các tuyến phế quản giữ lại, chỉ có các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5μm vào được phế nang. Bụi xi măng dễ gây bệnh bụi phổi silic, bụi phổi sắt, chàm xi măng, viêm loét giác mạc, ăn mòn da... Bụi sắt, bụi bông, bụi gỗ, tre,
18 nứa, rơm rạ... đều dễ gây bệnh đường hô hấp, hen phế quản, bệnh ngoài da cho người tiếp xúc [5]. Bệnh bụi phổi nói chung, bệnh bụi phổi-silic nói riêng là loại bệnh phổ biến ở các ngành khai khoáng, xây dựng, sản xuất vật liệu xây dựng và cơ khí - luyện kim. Số ca bệnh bụi phổi-silic của các ngành nghề này chiếm 74,5% trong tổng số ca bệnh nghề nghiệp trên phạm vi toàn quốc. Ô nhiễm bụi tại các làng nghề có ảnh hưởng rõ rệt tới sức khỏe của người dân sinh sống tại đó. Một nghiên cứu tiến hành tại làng nghề dệt vải, với 142 hộ gia đình và 131 trẻ em tuổi từ 6 - 17 đã cho thấy nồng độ bụi bông đã ảnh hưởng đến sức khoẻ của trẻ em. Tại các hộ gia đình có xưởng dệt từ 3- 12 máy, nồng độ bụi bông từ 1,12-1,91 mg/m3, cao hơn tiêu chuẩn cho phép 1,1- 1,9 lần. Trẻ em sống tại các gia đình làm nghề dệt đã có một số biểu hiện ảnh hưởng của bụi bông như đau họng (22,9%), ngạt mũi (19,1%), thở khò khè (15,5%), ho kéo dài (9,9%), ngứa mắt (7,6%), mẩn ngứa, dị ứng mề đay (2,3-7,6). Có 65,9% trẻ có nhịp mạch cao hơn so với tiêu chuẩn theo lứa tuổi và 17,6% trẻ có huyết áp tối đa cao hơn tiêu chuẩn theo lứa tuổi. Hình 1.2: Đường xâm nhập của bụi mịn vào cơ thể con người (nguồn internet)