BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *********♦*********
NGUYỄN THỊ HÀ PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ SỐ PHÁT THẢI DO XE BUÝT (TRƯỜNG
HỢP TUYẾN XE BUÝT SỐ 26) PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. ĐẶNG KIM CHI
HÀ NỘI 2008
MỤC LỤC
Trang
1
3
4
5
6
7
8
11
11
Mục lục ……………………………………………………………………………. Lời cam đoan ………………………………………………………………….. … LỜI CẢM ƠN …………………………………………………………………….. Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ………………………………………… Danh mục các bảng …………………………………………………………….. Danh mục các biểu đồ, hình vẽ…………………………………………………... LỜI MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN …………………………………………………….. 1.1. Tổng quan ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông đô thị ..................
1.1.2. Ô nhiễm môi trường không khí đô thị do hoạt động GTVT ở Việt Nam .........
11
16
1.1.3. Ô nhiễm không khí đô thị ở Hà Nội do hoạt động GTVT tại Hà Nội ............
19
22
22
1.1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến con người và môi trường ................. 1.2. Tổng quan về hoạt động giao thông đô thị Hà Nội ..................................... 1.2.1. Sự phát triển của các phương tiện giao thông ...............................................
24
1.2.2. Số lượng và phân loại các phương tiện giao thông ở Hà Nội và Việt Nam ...
26
27
27
1.2.3. Đặc điểm nổi bật của sở hạ tầng giao thông đô thị Hà Nội ........................... 1.3. Tổng quan về phương tiện giao công cộng Hà Nội ...................................... 1.3.1. Dịch vụ vận tải công cộng ở Hà Nội ...............................................................
29
30
1.3.2. Đặc điểm của hệ thống xe buýt tại Hà Nội ..................................................... 1.4. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu .....................................................................
31
31
CHƯƠNG II: ĐẶC TÍNH, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH, ẢNH HƯỞNG VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1. Thành phần khí thải và đặc điểm của động cơ Diezel ................................ 2.1.1. Thành phàn khí thải của động cơ diesel ……………………………………
31
2.1.2. Đặc điểm động cơ diesel ……………………………………………………
32
2.2. Cơ chế hình thành khí thải động cơ diesel ………………………………. 2.2.1. Cơ chế hình thành NOx …………………………………………………………….
33 33
2.2.2. Cơ chế hình thành CO …………………………………………………………….
34
2.2.3. Cơ chế hình thành HC …………………………………………………………….
34
2.2.4. Cơ chế hình thành chất thải dạng hạt …………………………………………...
35
35 35 38
40 40
2.2.5. Cơ chế hình thành bồ hóng ………………………………………………………. 2.2.6. Cơ chế hình thành SO2 ……………………………………………………........... 2.2. Các ảnh hưởng của khí thải động cơ diesel ………………………………. CHƯƠNG III. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI.. 3.1. Khái niệm hệ số phát thải …………………………………………………...
42
42
43
45 45 45 46 46
3.2. Phương pháp luận xác định hệ số phát thải ........................................ 3.2.1. Phương pháp tiếp cận từ dưới lên ......................................................... 3.2.2. Phương pháp tiếp cận từ trên xuống ..................................................... 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số phát thải .………………………….. 3.3.1. Điều kiện môi trường ………………………………………………………………. 3.3.2. Tải trọng của phương tiện ………………………………………………………… 3.3.3. Mật độ phương tiện trên đường ………………………………………………….. 3.3.4. Chu trình lái xe ……………………………………………………………………...
46
3.3.5. Vận tốc của phương tiện …………………………………………………………..
3.4. Phương pháp xác định hệ số phát thải ………………………………. 47 47 3.4.1. Các nghiên cứu ở Châu Mỹ ..................................................................
3.4.2. Các nghiên cứu ở Châu Âu .................................................................... 49
3.4 3. Các nghiên cứu ở Châu Á ...................................................................... 50
53
63
64
66
81
8
87
88
52 3.4.4. Nghiên cứu ở Việt Nam .........................................................................
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI CHO TUYẾN XE BUÝT 26 VÀ KẾT QUẢ HỆ SỐ PHÁT THẢI 4.1. Các đặc điểm của tuyến xe buýt 26 ...................................................... 53 4.2. Xây dựng phương pháp xác định hệ số phát thải ở Hà Nội ............... 58 62 4.3. Kết quả khảo sát vận tốc ....................................................................... 4.3.1. Xác định vận tốc trung bình tại điểm dừng đỗ ...................................... 4.3.2. Xác định vận tốc trung bình của xe buýt 26 .......................................... 4.4. Xác định hệ số phát thải của xe buýt tuyến số 26 ................................ 4.5. Tính phát thải của xe buýt trường hợp xe bị tắc đường .................... KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU .......................................................... Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………. Phụ lục …………………………………………………………………………….
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.
Hà Nội, tháng 11 năm 2008
Tác giả
Nguyễn Thị Hà Phương
3
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi tới Giáo viên hướng dẫn – GS.TS Đặng Kim Chi lời cảm ơn sâu sắc nhất, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo mọi điều kiện thuận lợi cũng như cho tôi những lời khuyên hết sức hữu ích để tôi hoàn thành luận văn tốt nhất.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Th.s Trịnh Xuân Báu người giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình tìm tài liệu và cho tôi những góp ý sâu sắc giúp tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin cảm ơn anh Nguyễn Mạnh Quyền – Phó ban Quản lý điều độ buýt – Xí nghiệp Buýt Thăng Long đã cung cấp cho tôi những thông tin thực tế, hữu ích về tuyến xe buýt nghiên cứu và hệ thống vận tải công cộng nói chung của Hà Nội.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Cao Trọng Hiền – Giám đốc nơi tôi đang công tác, người đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian và những kinh nghiệm làm việc, nghiên cứu hữu ích cũng như tôi xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể cán bộ Viện Khoa học và Môi trường Giao thông – Trường đại học giao thông vận tải đã giúp đỡ tôi khi tôi tham dự khóa học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới nhóm SV K45, Viện Khoa học và Môi trường Giao
thông đã giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới tập thể lớp CHMT 2006-2008 về những chia sẻ
kinh nghiệm học tập trong suốt khóa học.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới sự giúp đỡ và động viên của gia đình,
những người thân thiết và bạn bè đã giúp tôi yên tâm trong quá trình học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 08 tháng 11 năm 2008
Học viên
Nguyễn Thị Hà Phương
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
COPERT The Computer Programme to Calculate from Road Transport
EEA European Environment Agency
EF Emission Factor
ENEA Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente
GTVT Giao thông vận tải
IPCC Intergovermental Panel on Climite Change
MOT Ministry of Transport
NAEI National Airmostpheric Emission Inventory
TCCP Tiêu chuẩn cho phép
UK NAEI United Kingdom National Atmospheric Emissions Inventory
UN ECE United Nations Economic Commission for Europe
US EPA United State Environmental protection Agency
Total vehicle kilometres travelled VKT
VTB Vận tốc trung bình
5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Tác động của một số tác nhân chính gây ô nhiễm không khí
Tỷ lệ tăng mỗi năm lượng xe ôtô, xe máy trong tương lai ở Hà Nội Số lượng xe ở Hà Nội và một số thành phố lớn Phân loại theo tuổi và công dụng của phương tiện trên cả nước Phân loại độ rộng của mặt đường tại Hà Nội Các thành phần tham gia vận tải buýt ở nội thành Hà Nội
Bảng Nội dung 1.1. Ước tính thải lượng các chất gây ô nhiễm của Việt Nam năm 2005 1.2. Ước tính thải lượng các chất gây ô nhiễm ở Hà Nội 1.3. 1.4. Dự báo tỷ lệ phát thải khí nhà kính (CO2) trên đầu người 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 2.1. Thành phần các chất độc thải ra khi sử dụng nhiên liệu ở các Trang 12 17 19 21 23 24 24 26 29 32
phương tiện giao thông Thành phần điển hình của khí thải động cơ diesel
Tổng hợp số km quãng đường đi của tuyến 26 năm và 2007
2.2. 4.1. Độ rộng mặt đường của các cung đường xe buýt số 26 4.2. 4.3. Mối quan hệ giá trị tiêu hao nhiên liệu và vận tốc của xe buýt 26 4.4. Quy đổi G và V thành giá trị logG và logV tương ứng 4.5. Xác định vận tốc trung bình tại điểm xe buýt dừng đỗ Tổng hợp vận tốc trung bình ngày làm việc 4.6. Tổng hợp vận tốc trung bình ngày nghỉ 4.7. Tải lượng phát thải của xe buýt tuyến số 26 ở Hà Nội năm 2007 4.8. 4.9. Thời gian và vận tốc tính toán trong trường hợp xe bị tắc đường 4.9. Giá trị hệ số phát thải tại trường hợp xe bị tắc đường 4.10. So sánh hệ số phát thải trong trường hợp xe chạy bình thường và 32 56 57 60 60 64 65 65 81 82 82 83
trường hợp xe bị tắc đường
4.11. So sánh hệ số phát thải trong trường hợp xe chạy bình thường và 84
89 108 trường hợp xe bị tắc đường 4.12. Tổng hợp kết quả khảo sát vận tốc 4.13. Tổng hợp hệ số phát thải
6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Biểu đồ Nội dung 1.1. Trang 11
12 1.2.
13 1.3.
14 1.4.
14 1.5.
15 1.6.
15 16 1.7. 1.8.
18 18 30 67 69 72 74 77 80 1.9. 1.10. 1.11. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6.
22 29 37 38 55
Tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các phương tiện cơ giới đường bộ của Việt Nam Tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các nguồn thải chính ở Việt Nam năm 2005 Diễn biến nồng độ TSP trong không khí ven đường tại một số trục giao thông của các đô thị từ 2002-2006 Diễn biến nồng độ CO tại các tuyến đường giao thông của các đô thị từ năm 2000-2006 Diễn biến nồng độ SO2 trung bình năm trong không khí tại một số đô thị từ 2003-2006 Diễn biến nồng độ NO2 trung bình năm trong không khí tại một số đô thị từ 2003-2006 Diễn biến mức ồn cạnh đường Giải Phóng từ 2002-2007 Nồng độ PM10 trung bình năm tại trạm Láng và trạm đặt tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội từ 1999 – 2006 Cơ cấu tiêu thụ xăng dầu theo các ngành của Việt nam Nhu cầu xăng dầu của Việt Nam ở hiện tại và tương lai Tỷ lệ các loại xe buýt theo khả năng tải ở Hà Nội Hệ số phát thải của khí NOx theo các giờ trong ngày Hệ số phát thải của khí CO theo các giờ trong ngày Hệ số phát thải của khí HC theo các giờ trong ngày Hệ số phát thải của khí muội khói theo các giờ trong ngày Hệ số phát thải của khí SOx theo các giờ trong ngày Tương quan hệ số phát thải tại hai trường hợp phát thải trung bình và phát thải tại đoạn đường dừng đỗ Những tác động khác nhau của giao thông không bền vững Sự phát triển giao thông công cộng ở Hà Nội Các giai đoạn hình thành bồ hóng Cấu trúc của bồ hóng và các hợp chất hấp thụ trên bề mặt Sơ đồ tuyến xe buýt 26 trên bản đồ Hà Nội Hình 1.1. 1.2. 2.1. 2.2. 4.1.
7
LỜI MỞ ĐẦU
Thủ đô Hà Nội là trung tâm đầu não về chính trị, văn hóa, kinh tế và khoa học kỹ thuật của Việt Nam. Những năm gần đây, tốc độ phát triển kinh tế của Hà Nội tăng nhanh rõ rệt, trong đó hoạt động giao thông đã và đang phát triển, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế của Hà Nội và cả nước. Năm 2008, Hà Nội đặt mục tiêu tăng trưởng kinh tế từ 12-13% so với con số tăng trưởng trung bình của cả nước là khoảng 8-9%. Sự phát triển nóng về kinh tế, tốc độ đô thị hóa tăng nhanh,… khiến Hà Nội đã và đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường trong đó có vấn đề ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông.
Hà Nội cũ hiện có 14 quận, huyện với tổng diện tích 924.24km2, tổng dân số là 2,736,000 người với mật độ dân số khác nhau từ 1,386 người/km2 đến 15,381 người/km2 ở quận trung tâm thành phố [1].
Hà Nội đang trong quá trình đô thị hoá, nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa xã hội và số lượng phương tiện giao thông đang tăng nhanh. Tuy nhiên, cơ sở hạ tầng giao thông chưa phát triển tương xứng, chính sách quản lý thì kém hiệu quả và chồng chéo khiến tình trạng tắc nghẽn giao thông và ô nhiễm không khí tăng cao.
Theo kết quả nghiên cứu về môi trường không khí đô thị và khu công nghiệp ở Hà Nội thì mức độ gây ô nhiễm không khí do các phương tiện giao thông vận tải gây ra chiếm tới 60 ÷ 80% tổng lượng ô nhiễm trong khu vực đô thị [2]. Năm 2006, các phương tiện giao thông vận tải nước ta đã phát thải 301,779 tấn CO, 92,728 tấn NO2, 18,928 tấn SO2 và 47,462 tấn VOCs [3]. Tại các nút giao thông chính ở đô thị, nồng độ bụi và các chất khí độc hại như SO2, NOx, CO...vượt từ 1.5 đến 3 lần tiêu chuẩn cho phép [4].
Vấn đề giao thông đô thị thực sự đã trở thành một sự thách thức quan trọng đối với chính quyền thành phố, hiện nay số lượng ô tô tại Hà Nội là 151,313 xe các loại [5]. Trong đó, số lượng xe buýt khoảng gần 1,000 chiếc và khoảng hơn 2 triệu xe máy. Hầu hết tất cả các loại xe ô tô và xe máy đều chạy
8
nhiên liệu xăng còn xe buýt và các xe vận tải hành khách nói chung sử dụng nhiên liệu diesel…
Từ năm 2002 trở lại đây, Hà Nội đã có bước phát triển ấn tượng của hệ thống xe buýt công cộng trong khu đô thị. Đây là loại phương tiện sử dụng nhiên liệu diesel nên khói thải chứa nhiều NOx, SO2, muội khói .... do đặc tính của nhiên liệu. Điều này có thể dễ dàng nhìn thấy từ các ống xả của xe buýt trên đường phố Hà Nội. Hiện nay tuy số lượng xe buýt ở Hà Nội chưa nhiều hình thức vận tải công cộng đang được khuyến khích phát triển và đang và sẽ tăng trong thời gian tới.
Vấn đề ô nhiễm không khí từ hoạt động giao thông đô thị đã được hầu hết các quốc gia phát triển trên thế giới quan tâm do tính bức súc của nó. Mặt khác, yêu cầu về chất lượng cuộc sống của người dân đô thị của các quốc gia phát triển cao, vì thế vấn đề kiểm soát ô nhiễm không khí khu đô thị do hoạt động giao thông được nghiên cứu và tính toán từ rất sớm.
Ở Việt Nam và Hà Nội nói riêng việc quan tâm đến kiểm soát ô nhiễm khí thải cũng đã được quan tâm từ đầu những năm 90 khi bắt đầu ban hành luật môi trường, nhưng công việc chủ yếu tập trung vào xử lý, kiểm soát ô nhiễm khí do hoạt động công nghiệp, còn về khí thải do phương tiện giao thông thì mới được quan tâm trong vài năm trở lại đây, công việc chủ yếu dừng lại ở đánh giá hiện trạng chất lượng không khí, hoặc các báo cáo môi trường quốc gia hàng năm...
Do vậy, cơ sở dữ liệu về kiểm kê phát thải, xác định tải lượng ô nhiễm, xây dựng hệ số phát thải cho các loại phương tiện giao thông hầu như chưa có. Cơ sở dữ liệu về phát thải của phương tiện giao thông, nếu xây dựng được sẽ phục vụ cho các nhiệm vụ quy hoạch và quản lý môi trường, dự đoán mức độ ô nhiễm cho một vùng hoặc một khu vực trong tương lai.
Với lý do trên, việc lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ số
phát thải do xe buýt phù hợp với điều kiện Hà Nội” là cần thiết.
9
Đề tài sẽ xác định hệ số phát thải cho 01 tuyến xe buýt đặc trưng của Hà Nội. Đây sẽ là bước đệm mở ra các hướng nghiên cứu tính toán hệ số phát thải do xe buýt và các loại phương tiện giao thông khác trên cả nước.
1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu trên xe buýt, một số thành phần khí thải ô nhiễm
điển hình của xe buýt.
- Phạm vi nghiên cứu được lựa chọn trên địa bàn Hà Nội và tuyến tính
toán thí điểm là tuyến xe buýt số 26.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Đề xuất công thức tính hệ số phát thải phù hợp điều kiện Hà Nội cho một
loại xe buýt đặc trưng của hệ thống vận tải công cộng.
- Xác định hệ số phát thải của xe buýt, từ đó xác định được tải lượng phát
thải của chúng trong một năm.
- Đề xuất một số biện pháp giảm phát thải từ phương tiện giao thông.
3. Nội dung nghiên cứu
Nội dung của đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:
- Tổng quan về tình hình ô nhiễm khí thải do giao thông ở Hà Nội
- Tìm hiểu cơ chế hình thành các chất độc hại do động cơ diesel gây ra và
ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và môi trường.
- Tổng quan hiện trạng hệ thống vận tải hành khách công cộng ở Hà Nội.
- Thống kê số lượng xe, tình trạng lưu hành của xe buýt ở Hà Nội
- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số phát thải.
- Xác định hệ số phát thải cho 01 tuyến xe buýt điển hình ở Hà Nội
10
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm không khí xuất hiện ở hầu hết ở các đô thị, đặc biệt là ở các đô thị lớn trên thế giới như New Delhi, Calcutta, Karachi, Dhaka, Pusan, Shanghai, Beijing, và Jakarta; Sao Paulo, Mexico City, Rio de Janeiro, Los Angeles, New York ... Vấn đề ô nhiễm đang này trở nên tồi tệ hơn vì ảnh hưởng tích lũy của nhân tố như gia tăng dân số, nhu cầu đi lại, dẫn tới tăng số phương tiện sử dụng,... hậu quả là sức khỏe con người bị ảnh hưởng đáng kể. Ước tính có khoảng 20-30% các bệnh về hô hấp trên thế giới xuất hiện có nguyên nhân từ ô nhiễm không khí [6]. Các đô thị ở Việt Nam cũng đang phải đối mặt với vấn đề này.
1.1.1. Ô nhiễm không khí đô thị do hoạt động GTVT ở Việt Nam
Nguồn: Hội thảo Nhiên liệu và xe cơ giới sạch ở Việt Nam, Bộ GTVT và chương trình môi trường Mỹ Á, 2004
Phát thải khí ô nhiễm từ hoạt động GTVT là nguồn gây ô nhiễm không khí lớn nhất ở các đô thị. Hoạt động này chủ yếu gây ra ô nhiễm các khí độc hại như CO, NOx, SO2, hơi xăng dầu (CmHn, VOCs), bụi chì, benzen và bụi...
Biểu đồ 1.1. Tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các phương tiện cơ giới đường bộ của Việt Nam [3]
11
Tỷ lệ đóng góp của hoạt động giao thông vận tải vào nguồn gây ô nhiễm không khí ở các khu đô thị lớn tập chung ở các khí ô nhiễm CO, VOCs, NO2. Trong đó, ước tính có 83.7% tổng phát thải CO; 95.5% tổng phát thải VOCs và 30.8% tổng phát thải NO2 vào trong không khí do các hoạt động giao thông vận tải. Biểu đồ 1.2 và bảng 1.1 thể hiện tỷ lệ này.
100 %
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
CO
NO2
SO2
VOC
Giao thông vận tải Sản xuất công nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt Nhiệt điện
Nguồn: Cục BVMT, 2006 Biểu đồ 1.2. Tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các nguồn thải chính
ở Việt Nam năm 2005 (Nguồn: Cục BVMT, 2006)
Bảng 1.1. Ước tính thải lượng các chất gây ô nhiễm của Việt Nam năm 2005 Đơn vị: tấn/năm
TT Ngành sản xuất NO2 SO2 CO VOCs
1 Nhiệt điện 4,562 57,263 123,665 1,389
54,004 151,031 272,479 854 2 Sản
công xuất nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt
301,779 92,728 18,928 47,462 3 Giao thông vận tải
360,435 301,022 415,090 49,705
Cộng Nguồn: Cục BVMT, 2006
12
Trong báo cáo Môi trường quốc gia năm 2007 về “Môi trường không khí đô thị Việt Nam” đã chỉ ra rằng môi trường không khí xung quanh của hầu hết các khu vực trong đô thị đều bị ô nhiễm, đặc biệt là tại các nút giao thông.
• Ô nhiễm bụi
Bụi lơ lửng tổng số - TSP đang gia tăng đáng kể, đặc biệt là ô nhiễm dọc
hai bên đường giao thông chính, điều này thể hiện ở biểu đồ 1.3
mg/m3
0,8
0,7
2003 2005 TCVN 5937-2005 (TB-1h)
2002 2004 2006 TCVN 5937-2005 (TB-24h)
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Ngã ba Huế (Đà Nẵng)
Chợ Đông Ba (Huế)
Ngã tư Kim Liên-Giải Phóng (HN)
Phố Lý Quốc Sư (HN)
Ngã tư Hàng Xanh (Tp. HCM)
Ngã tư An Sương (TP. HCM)
Đường CMT8 (Thái Nguyên)
Ngã tư Tam Hiệp (Biên Hòa)
Đường Nguyễn Văn Linh (Hải Phòng)
Phố Lê Thánh Tông (Hạ Long)
Đinh Tiên Hoàng - Điện Biên Phủ (Tp. HCM)
Nguồn: Cục BVMT, Chi cục BVMT Tp. HCM, 2007
Biểu đồ 1.3. Diễn biến nồng độ TSP trong không khí ven đường tại một số trục giao thông của các đô thị từ 2002-2006
• Ô nhiễm các khí độc hại
Ô nhiễm các khí độc hại như CO, SO2, NO2 trong không khí tại các đô thị thay đổi theo không gian và thời gian. Tại một số thời điểm, nồng độ các chất này vượt ngưỡng TCCP.
Đối với CO và SO2: Tại hầu hết các thành phố, gần như 100% số liệu trung bình 1 giờ của nồng độ các khí CO, SO2 đều nằm trong giới hạn của TCVN 5937-2005. Thể hiện ở biểu đồ 1.4.
13
mg/m3
12
2000
2001
2002
2003
10
2004
2005
2006
8
6
4
2
0
Ngã tư Hàng Xanh (Tp. HCM)
Ngã ba Huế (Đà Nẵng)
Chân đèo Hải Vân Nam (Đà Nẵng)
Phố Lê Thánh Tông (Hạ Long)
Đường CMT8 (Thái Nguyên)
Ngã tư Tam Hiệp (Biên Hòa)
Nguồn: Chi cục BVMT TP. Hồ Chí Minh, Cục BVMT, 2007
Biểu đồ 1.4. Diễn biến nồng độ CO tại các tuyến đường
giao thông của các đô thị từ năm 2000-2006
Trong giao thông vận tải, nguồn phát thải SO2 chủ yếu là từ khí thải của các động cơ diesel, do vậy nồng độ SO2 tại các nút giao thông vẫn nằm trong tiêu chuẩn cho phép.
µg/m3
60
50
40
30
2003 2004 2005 2006 TCVN 5937-2005
20
10
0
Đà Nẵng
Phủ Liễn - Hải Phòng
ĐHXD (trạm giao thông) - Hà Nội
Láng (trạm khu dân cư) - Hà Nội
Thống Nhất (trạm giao thông) - TP. HCM
Quang Trung (trạm khu dân cư) - TP. HCM
Nguồn: Chi cục BVMT Tp. HCM, Cục BVMT, Trung tâm KTTV Quốc gia, 2007
Biểu đồ 1.5. Diễn biến nồng độ SO2 trung bình năm trong không khí
tại một số đô thị từ 2003-2006
14
Đối với NO2: Nồng độ NO2 ở các điểm quan trắc cho thấy nồng độ ở gần trục giao thông cao hơn hẳn các khu vực khác như các trục đường giao thông ở Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Điều này cho thấy nồng độ NO2 được phát sinh chủ yếu từ các hoạt động giao thông.
µg/m3
80
70
60
2003 2004 2005 2006 TCVN 5937-2005
50
40
30
20
10
0
Đà Nẵng
Láng - Hà Nội
ĐHXD - Hà Nội
Phủ Liễn - Hải Phòng
Khu dân cư - TP. HCM (*)
Trục giao thông - TP. HCM (**)
Nguồn: Chi cục BVMT Tp. HCM, Cục BVMT, Trung tâm KTTV Quốc gia, 2007
Biểu đồ 1.6. Diễn biến nồng độ NO2 trung bình năm trong không khí
tại một số đô thị từ 2003-2006
dBA
79
78
TCVN 5949-1998 m ức cao nhất đối với KV thương m ại, dịch vụ, s ản xuất
77
76
75
74
73
2002
2003
2004
2005
2006
Nguồn: Cục BVMT, 2007
Ngoài ra, ô nhiễm tiếng ồn đang tăng cao ven các trục giao thông ở các thành phố lớn. Ô nhiễm tiếng ồn giao thông của nhiều đường phố chính ở các khu đô thị đã xấp xỉ với mức ồn cho phép cao nhất đối với khu vực dịch vụ thương mại và cao hơn nhiều mức ồn cho phép cao nhất đối với khu dân cư.
Biểu đồ 1.7. Diễn biến mức ồn cạnh đường Giải Phóng từ 2002-2007
15
Theo đánh giá của các chuyên gia, ô nhiễm không khí ở đô thị do giao thông gây ra chiếm tỷ lệ khoảng 70%, còn lại là do các hoạt động công nghiệp và dân dụng khác[3].
1.1.2. Ô nhiễm không khí đô thị do hoạt động GTVT tại Hà Nội
Hà Nội đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm không khí ngày một tăng. Về ô nhiễm bụi nói chung trong đó có bụi PM10, tại hầu hết các thời gian quan trắc tại hai trạm Láng và Trạm ĐHXD, nồng độ đều vượt tiêu chuẩn cho phép thể hiện ở biểu đồ 1.8.
µg/m3
250
Trạm Láng
Trạm ĐHXD
TCVN 5937-2005
200
150
100
50
0
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
Nguồn: Trung tâm KTTV Quốc gia, 2007; Cục BVMT, 2005
Biểu đồ 1.8. Nồng độ PM10 trung bình năm tại trạm Láng và trạm đặt tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội từ 1999 – 2006
Về các khí ô nhiễm, theo như công bố của Bộ tài nguyên và môi trường, năm 2000 có tới 97.02% tổng phát thải CO vào trong không khí do các hoạt động giao thông vận tải và nó cũng là nguồn đóng góp lớn khí NOx và SO2 lần lượt là 34.85% và 6.11%. Ước tính đến năm 2010 đóng góp phát thải của CO, NOx, SO2 lần lượt là 92.22%, 61.22%, 21.23% tổng phát thải. Chi tiết thể hiện trong bảng 1.2.
16
Bảng 1.2. Ước tính tải lượng các chất ô nhiễm ở Hà Nội (tấn/năm)
Chất ON Nguồn 1995 2000 2010
(ước tính)
Bụi Công nghiệp 91197 165334 950340
Giao thông 43 77 439
trong 1661 2989 17040
Đốt cháy nhà
92901 168400 967818 Tổng
Công nghiệp 1182 1871 3593 NOx
Giao thông 950 1263 14598
trong 373 490 5651
Đốt cháy nhà
Tổng 2505 3624 23842
691.4 1110 3869 CO Công nghiệp
45847 Giao thông 30025 36815
22 trong 12 18
Đốt cháy nhà
Tổng 30656 37943 49709
3875 5806 19470 Công nghiệp SO2
Giao thông 280 420 5687
trong 405 638 1509
Đốt cháy nhà
Nguồn: Bộ Tài Nguyên và Môi trường, 2002
Tổng 4506 6864 26672
17
Nguyên nhân dẫn tới nồng độ khí ô nhiễm tăng cao trong khu vực đô thị xuất phát từ nhu cầu đi lại và tiêu thụ nhiên liệu trong thành phố ngày càng lớn. Trong những năm qua, số lượng phương tiện giao thông tăng nhanh tại Hà Nội, lượng ôtô hàng năm tăng là 10%, tỷ lệ này ở xe máy là 15% (nguồn: Bộ GTVT).
Việc tăng số lượng phương tiện dẫn tới nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu tăng. Tỷ lệ tăng hàng năm về nhu cầu nhiên liệu ở Hà Nội xấp xỉ 12% từ năm 2000 và tăng 15% từ năm 2005 đến 2010. Nhu cầu tăng nhanh được dự báo ở cả hiện tại và tương lai [3].
Ngành khác, 14%
Điện, 12%
GTVT, 56%
Công nghiệp, 19%
Điện
Công nghiệp
GTVT
Ngành khác
Biểu đồ 1.9. Cơ cấu tiêu thụ xăng dầu theo các ngành của Việt nam
Biểu đồ 1.10. Nhu cầu xăng dầu của Việt Nam ở hiện tại và tương lai
18
Biểu đồ 1.9 cho thấy 56% tổng lượng xăng dầu được sử dụng dành cho GTVT. Kết hợp với biểu đồ 1.10, nếu tính riêng cho năm 2005 thì lượng xăng dầu đã sử dụng trong GTVT là 6.048 triệu tấn.
1.1.3. Ảnh hưởng các chất ô nhiễm lên môi trường không khí đô thị
Không khí bị ô nhiễm sẽ tác dụng trực tiếp lên mắt, lên da, hệ hô hấp. Ngoài ra, chúng còn gây ra các chứng bệnh như ngạt thở, gây kích thích các bệnh ho, hen xuyễn, lao phổi… Một số các hợp chất ô nhiễm trong khí thải còn có khả năng gây bệnh ung thư như hợp chất hữu cơ mạch vòng của Benzen, Toluen,... Thêm vào đó vấn đề ô nhiễm không khí đô thị góp phần ảnh hưởng tới vấn đề không khí toàn cầu như mưa axit, hiệu ứng nhà kính và thay đổi khí hậu ... Các ảnh hưởng này tác động tới năng suất của vụ mùa, phát triển của cây trồng, đa dạng sinh học và các công trình xây dựng và các công trình văn hóa…[6]
• Ảnh hưởng tới con người
Ô nhiễm không khí có những ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ con người, đặc biệt đối với đường hô hấp. Tiếp xúc trong khoảng thời gian dài với không khí ô nhiễm sẽ làm ảnh hưởng sức khoẻ của phụ nữ đang mang thai, thúc đẩy quá trình lão hoá trong cơ thể sống, suy giảm chức năng của phổi; gây bệnh hen suyễn, viêm phế quản; gây bệnh ung thư, bệnh tim mạch và làm giảm tuổi thọ con người. Các nhóm cộng đồng nhạy cảm nhất với sự ô nhiễm không khí là những người cao tuổi, phụ nữ mang thai, trẻ em dưới 14 tuổi, người đang mang bệnh, người thường xuyên phải làm việc ngoài trời… Mức độ ảnh hưởng của từng người tùy thuộc vào tình trạng sức khoẻ, nồng độ, loại chất và thời gian tiếp xúc với môi trường ô nhiễm.
Bảng 1.3. Tác động của một số tác nhân chính gây ô nhiễm không khí[8]
Tác nhân Nguồn Tác động
ô nhiễm
thông, công dạng
Giao nghiệp Chất hạt
Gia tăng bệnh hô hấp, tiếp xúc lâu có thể gấy bệnh kinh niên như viêm phổi mãn tính
Sunfua ôxyt Nhà Máy nhiệt điện, Kích thích đường hô hấp, các tác
19
giao thông động như chất dạng hạt
thông, công Nitơ ôxyt
Giao nghiệp
Kích thích hô hấp, làm trầm trọng các điều kiện hô hấp như bện hen và viêm phổi mãm tính
thông, công
Giao nghiệp Cacbon mônô ôxyt
Làm giảm khả năng vận chuyển O2 trong máu, đau đầu và mệt mỏi nếu ở mức độ thấp, nếu ở mức độ cao có thể mắc bệnh tâm thần hoặc chết.
• Ảnh hưởng đến hệ sinh thái
- Trong số các hệ sinh thái bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm không khí đô thị, hệ sinh thái nước ngọt bị ảnh hưởng nhiều nhất. Người ta ước lượng rằng: ít nhất 20% loài động thực vật đã bị chết trong các hồ ở Châu Âu khi độ pH giảm 0,5 đơn vị.
Ô nhiễm không khí là mối đe dọa nghiêm trọng tới đa dạng sinh học và các hệ sinh thái. Sự tác động của ô nhiễm không khí đối với các loài động vật chủ yếu là tác động gián tiếp, thông qua việc mất các nguồn thức ăn hoặc làm thay đổi cơ chế sinh sản.
Có thể nói, ô nhiễm không khí đô thị là một nhân tố làm suy giảm sự đa dạng sinh học vì sự ảnh hưởng của ô nhiễm không khí liên quan chủ yếu đến việc suy giảm, làm yếu đi các loài mà không phải là gây ra tuyệt chủng.
• Ảnh hưởng đến khí hậu
Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (dầu, gas..) sinh ra các khí ô nhiễm và một lượng lớn khí CO2 (thành phần cơ bản của khí nhà kính). Việc phát thải khí nhà kính tăng sẽ dẫn tới xuất hiện nhiều hiện tượng tiêu cực đối với con người, trong đó có hiện tượng biến đổi khí hậu. Biến đổi khí hậu sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp tới nông nghiệp, tài nguyên nước, đa dạng sinh học, lâm nghiệp,.. và đặc biệt gây tác hại đến sức khỏe con người.
Tổ chức Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) cho biết sự nóng lên của khí hậu trái đất không còn đơn thuần là vấn đề môi trường mà đã trở thành vấn đề của sự phát triển. Sự biến đổi này đang diễn ra trên toàn cầu, trong các
20
khu vực, bao gồm cả các thay đổi trong thành phần hoá học của khí quyển, biến đổi nhiệt độ bề mặt, nước biển dâng, các hiện tượng khí hậu cực đoan và thiên tai tăng lên đáng kể về số lượng và cường độ.
Tuy mức độ tăng tỷ lệ phát thải của khí CO2 trên đầu người ở Việt Nam thấp so với một số quốc gia trên thế giới nhưng mức độ gia tăng tỷ lệ phát thải khá cao (từ 1.5 lần tăng lên 2.3 lần sau 15 năm)
Bảng 1.4. Dự báo tỷ lệ phát thải khí nhà kính (CO2) trên đầu người (tấn/người)
Năm 2004 2010 2020 2025
Mỹ 20 21.6 27.6
Châu Âu 11 11
thế 5
Trung bình giới
Trung Quốc 4 8
Việt Nam* 1.5 1.6 2.3
Nguồn: Climate Change 101: understanding and Responding to Global Climate Change, 2007
* Ước tính theo Thông báo đầu tiên của Việt Nam cho Công ước khung của Liên hợp Quốc về Biến đổi khí hậu, 2003
• Ô nhiễm môi trường không khí có khả năng đe dọa đến tăng trưởng kinh tế.
Như đã nói ở trên, với một loại các tác động đối với sức khỏe con người, hạ tầng đô thị, hoạt động du lịch, ô nhiễm không khí đã gây ra những tổn thất kinh tế không nhỏ. Ước tính không chính xác thiệt hại kinh tế do ô nhiễm không khí ở Hà Nội mỗi ngày lên đến 1 tỷ đồng (khoảng 23 triệu USD/năm) [7].
Không khí bị ô nhiễm còn làm gia tăng chi phí cho khám chữa bệnh do
ảnh hưởng đến sức khoẻ của hàng triệu người
Hình 1.1 chỉ ra các loại tác động khác nhau của giao thông không bền
vững trong đó bao gồm tác động của ô nhiễm không khí
21
Nguồn: Giao thông bền vững về môi trường cho các thành phố Châu Á, 2007
Ách tắc Thời gian mất đi do ách tắc giao thông tác động tới năng suất tổng thể An ninh năng lượng Việc đi lại phụ thuộc vào xăng dầu tác động tới an ninh quốc gia Hiệu suất kinh tế Vốn tài chính chi tiêu cho xe cộ làm giảm vốn đầu tư cho các khoản khác Sự chia cắt Đường xá chia cắt các cộng đồng và ngăn trở tương tác xã hội Sự vướng mắt Xe cộ, đường sá và các khu đỗ xe, tất cả đều phá vỡ vẻ đẹp của thành phố Mất không gian sống Đường sá và chỗ đỗ xe ngốn mất rất nhiều không gian đỗ Chất lượng không khí Phát thải từ xe cộ gây hại cho sức khoẻ con người và môi trường tự nhiên Tiếng ồn và rung động Tiếng ồn tác động tới năng suất và sức khoẻ Tai nạn Mỗi năm 1.2 triệu sinh mạng mất đi do tai nạn giao thông Biến đổi khí hậu toàn cầu Phương tiện giao thông góp tới khoảng 25% phát thải CO2 từ nhiên liệu hoá thạch Sinh cảnh tự nhiên Đường sá phá vỡ các khu sinh cảnh và mở cửa các vùng, mặt cho chúng bị bóc lột Xử lý chất thải Xử lý phế thải từ xe cộ và linh kiện phụ tùng của chúng góp phần gia tăng vấn để chôn lấp.
Hình 1.1. Những tác động khác nhau của giao thông không bền vững[9]
Việc làm trong lành môi trường không khí là một điều kiện quan trọng để
phát triển kinh tế bền vững, là một yêu cầu cơ bản đối với sức khỏe con người.
1.2. Tổng quan hoạt động giao thông đô thị Hà Nội
1.2.1. Sự phát triển của các phương tiện giao thông đô thị Hà Nội
Sự phát triển phương tiện giao thông đường bộ ở Hà nội hiện nay được đánh giá là các phương tiện sở hữu cá nhân như ô tô, xe máy và phương tiện vận tải công cộng. Trong đó loại hình vận tải công cộng đang được quan tâm, đầu tư phát triển.
22
Khoảng 10 năm trở lại đây, với chính sách mở cửa phát triển nền kinh tế của chính phủ, gia nhập tổ chức thương mại thế giới WTO, kéo theo làn sóng đầu tư của các đối tác nước ngoài, việc ký kết các hợp động xây dựng khu công nghiệp gia tăng các cơ hội việc làm đã khiến sự gia tăng dân số sống trong khu đô thị ngày một lớn. Hiện nay, dân số đô thị của cả nước tập chung chủ yếu ở các đô thị lớn là Tp. HCM và Hà Nội.
Dự báo năm 2010, dân số sống tại khu đô thị ở Việt Nam là 30.4 triệu người chiếm 33% dân số cả nước. Cùng với xu hướng đó, tốc độ gia tăng các phương tiện như ôtô và xe máy ở các khu đô thị dự báo cũng rất cao. Hiện tại tỷ lệ tăng số lượng phương tiện hàng năm ở Hà Nội lần lượt là 10% và 15%/năm cho ôtô và xe máy.
Bảng 1.5. Dự báo tỷ lệ tăng số lượng xe ôtô, xe máy trong tương lai ở Hà Nội
Loại xe 2010 2020
2,720,000 6,800,000 Xe máy
219,800 307,720 Xe ôtô
Nguồn: Viện Khoa học khí tượng thủy văn và Môi trường, 2007
Tổng cộng 2,939,000 7,107,720
Đối với loại hình vận tải công cộng ở Hà Nội, kể từ năm 2002 đến nay có sự phát triển rất nhanh chóng cả về số lượng xe và khả năng vận tải hành khách. Theo thống kê của Tổng công ty vận tải Hà Nội tính đến tháng 1/2008, số lượng xe buýt hiện nay của 05 xí nghiệp vận tải buýt là 795 xe các loại trong đó có 636 xe đang chạy, số còn lại là 159 xe dự phòng. Nếu tính cả số xe buýt của các công ty tư nhân trong chương trình xã hội hóa xe buýt thì số lượng xe lên tới gần 1000 xe [10].
23
1.2.2. Số lượng các phương tiện giao thông ở Hà Nội và Việt Nam
Theo tổng hợp mới nhất về phương tiện giao thông đang lưu hành trong cả nước của Cục Đăng kiểm Việt Nam thì Hà Nội có số lượng xe lớn thứ hai sau TP Hồ Chí Minh [5].
Bảng 1.6. Số lượng xe ở Hà Nội và một số thành phố lớn
TT Các tỉnh, thành phố Số lượng xe (chiếc)
1 Hà Nội 151,313
2 TP Hồ Chí Minh 214,658
3 Hải Phòng 29,807
4 Đà Nẵng 17,577
20,242 5 Quảng Ninh
6 Bình Dương 25,243
Nguồn: Cục Đăng Kiểm Việt Nam, tháng 4/2008
7 Đồng Nai 35,120
Trong đó, thống kê số lượng xe ôtô đang lưu hành trên cả nước tính đến
tháng 4/2008 là 855,385 xe.
Bảng 1.7. Phân loại theo tuổi và công dụng của phương tiện trên cả nước (Tính đến 30/04/2008)
TT Loại phương tiện Số lượng
Năm 2007
Tháng 4/2008
1
Theo tuổi của phương tiện giao thông nói chung
786,678 855,358 1.1 Tổng số phương tiện
476,671 523,569 1.2 Từ 10 năm trở xuống
24
1.3 Trên 10 năm đến 15 năm 137,576 137,531
1.4 Trên 15 năm đến 20 năm 109,763 137,577
1.5 Lớn hơn 20 năm 62,668 56,681
2. Theo công dụng của phương tiện trên cả
nước
2.1 Xe con (từ 9 chỗ trở xuống) 301,195 332,917
89,240 91,416 2.2 Xe khách (từ 10 chỗ trở lên)
51,345 51,920 2.2.1 Từ 10 đến 16 chỗ (cỡ nhỏ 1)
7,505 7,422 2.2.2 Từ 17 đến 25 chỗ (cỡ nhỏ 2)
18,683 19,755 2.2.3 Từ 26 đến 46 chỗ (cỡ trung)
11,707 12,319 2.2.4 Trên 46 chỗ (Cỡ lớn)
2.3 Trong đó tuổi của xe khách
65,408 66,704 2.3.1 Từ 12 năm trở xuống
10,671 10,955 2.3.2 Trên 12 năm đến 15 năm
316,914 350,851 2.4 Xe tải
145,372 163,095 2.4.1 Tải trọng đến 2 tấn
2.4.2 Trải trọng trên 2 tấn đến 7 tấn 98,960 109,373
2.4.3 Tải trọng trên 7 tấn đến 20 tấn 69,767 75,355
2,815 3,028 2.4.4 Tải trọng trên 20 tấn
44,727 43,800 2.5 Xe chuyên dùng
Nguồn: Cục Đăng Kiểm Việt Nam, tháng 4/2008
36,374 34,602 2.6 Các loại xe khác
Theo bảng thống kê trên cho thấy xe con chiếm tỷ lệ 38.92%, xe tải chiếm 41.1% và xe khách 10.69% trong tổng số phương tiện 4 bánh. Trong đó, các loại xe khách cỡ lớn, xe tải có tuổi sử dụng cao.
25
1.2.3. Điểm nổi bật của cơ sở hạ tầng giao thông đô thị ở Hà Nội
Đó là các tuyến đường hẹp, bề rộng chủ yếu là từ 6-12m, với 1,130 ngã ba và ngã tư trên 526km đường. Trong đó đường đô thị khoảng 350km, khoảng cách giữa các ngã ba và ngã tư trung bình là 550m, mật độ 4,000 xe máy/km và 400 ôtô/km đường nội đô. Theo kết quả về hệ thống giao thông ở Hà Nội của Trung tâm quản lý điều hành Giao thông đô thị Hà Nội cho biết vận tốc di chuyển trung bình của các phương tiện trên đường là khoảng 20km/h. Trong đó nếu tính ở mức độ cao nhất, vận tốc trung bình của xe gắn máy trên các tuyến đường là 25km/h.
Tuy vậy, thực tế hiện nay trên các tuyến đường Hà Nội thường xảy ra ùn
tắc, trong khi các tuyến vành đai chưa được xây dựng hoàn chỉnh.
Theo tiêu chuẩn quy hoạch đô thị trên thế giới, đường phải chiếm từ 30- 50% diện tích đất sử dụng cho giao thông. Ở nước ta con số này chỉ vào khoảng 3.5 đến 4%, còn các chỉ tiêu về hạ tầng giao thông hiện rất thấp ở hầu hết các đô thị và chỉ đáp ứng được khoảng 35-40% so với nhu cầu cần thiết [8]. Vào các giờ cao điểm, hệ số sử dụng lòng đường đã vượt quá mức cho phép từ 3 đến 4 lần. Với diện tích 924.24km2, tổng dân số là 2,736,400 người khi chưa mở rộng, mật độ đường đạt 3.88 km/km2 là quá nhỏ. Hệ thống bãi và điểm đỗ xe thiếu trong khi số lượng phương tiện giao thông tăng nhanh, đặc biệt là ô tô và xe máy. Giao thông công cộng chủ yếu bằng xe buýt chỉ đáp ứng được khoảng 10-12% nhu cầu đi lại của người dân [10].
Theo thống kê, phân loại độ rộng của mặt đường tại Hà Nội như sau:
Bảng 1.8. Phân loại độ rộng của mặt đường tại Hà Nội
TT Nội dung Tỷ lệ
1 Rộng <6m 9%
2 Rộng từ 6-10m 46%
3 Rộng từ 10-15m 40%
26
4 Rộng từ > 15m 5%
Trong khi đó ở Châu Âu khổ rộng của đường trung bình là từ 30-60m.
Do lòng đường chật hẹp, số lượng phương tiện giao thông lớn, khoảng cách giữa các ngã tư ngắn nên ảnh hưởng tới tốc độ của các phương tiện giao thông. Hệ thống cầu vượt, đường dành cho người đi bộ quá ít ỏi và thưa thớt khiến cho người đi bộ muốn sang đường đều phải đi qua những đoạn đường giao cắt, làm tình trạng giao thông lộn xộn là một hiện tượng thường thấy, điều này gây ảnh hưởng đến tốc độ của các phương tiện giao thông, khiến hệ thống luôn trong tình trạng phải phanh hãm, nên mức độ thải khí cũng lớn hơn.
Theo chủ chương quy hoạch phát triển giao thông đô thị Thủ đô của Chính phủ đến năm 2020, Chính Phủ sẽ dành cho hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông tối thiểu khoảng 13,800 ha, đạt 15% tổng diện tích đất của thành phố và cũng theo quy hoạch phát triển của Chính phủ đến năm 2020, vận tải hành khách công cộng phấn đấu đáp ứng khoảng 30% tổng nhu cầu đi lại của người dân Hà Nội
Nhận xét chung: Cùng với sự tăng nhanh quá trình đô thị hóa, dân số và kinh tế tăng nhanh, số lượng phương tiện giao thông ở Hà Nội cũng sẽ tăng lên nhanh chóng. Trong khi đó, cơ sở hạ tầng cho giao thông lại phát triển không tương xứng. Điều này đã và đang gây ra các vấn nạn ùn tắc giao thông ngày một nghiêm trọng hơn, đặc biệt trong giờ cao điểm. Do tình trạng ùn tắc giao thông như vậy khiến cho các phương tiện giao thông di chuyển chậm và nồng độ chất ô nhiễm tăng cao cục bộ.
1.3. Tổng quan hoạt động của phương tiện giao thông công cộng Hà Nội
1.3.1. Dịch vụ vận tải công cộng ở Hà Nội
Dịch vụ vận tải công cộng ở Hà Nội hiện nay bao gồm 2 thành phần cơ bản, thứ nhất hệ thống vận tải công cộng quy mô nhỏ: Taxi, xích lô, xe ôm... thứ hai là hệ thống vận tải công cộng quy mô lớn hơn thường với số lượng phương tiện lớn, chạy theo những hành trình nhất định đó là hệ thống vận tải buýt do Tổng Công ty vận tải Hà Nội quản lý.
27
• Khối vận tải hành khách công cộng của Hà Nội hiện nay như sau:
KHỐI VẬN TẢI HKCC
Trung tâm điều hành buýt
XN buýt 10- 10
XN xe buýt Thủ Đô
XN buýt Thăng Long
XN buýt Hà Nội
XN xe điện Hà Nội
XN Trung đại tu ôtô
Trước đó giao thông công cộng ở Hà Nội đã bị xuống cấp và hư hỏng nặng từ những năm 70. Số lượng hành khách giảm từ 7.6 triệu năm 1978, kể cả xe buýt và xe điện (lúc đó chiếm khoảng 25- 30%) xuống còn 3.8 triệu năm 1992 chiếm khoảng 1.5% nhu cầu đi lại lúc đó. Năm 2001 thành phố chỉ có chưa đầy 200 xe với 300 lái xe chuyên chở được 15 triệu lượt khách, đến nay đã có gần 1000, vận chuyển được trên 300 triệu lượt hành khách/năm, cụ thể là 307 triệu lượt hành khách năm 2007. Số điểm dừng, đón cho khách lên xuống là trên 1000 điểm.
Xe buýt nội đô hiện nay có tổng số 50 tuyến trên tổng số 58 tuyến kể cả
các tuyến buýt kế cận đã và đang hoạt động rất hiệu quả.
28
Hình 1.2. Sự phát triển giao thông công cộng ở Hà Nội
1.3.2. Đặc điểm của hệ thống xe buýt tại Hà Nội
Xe buýt Hà Nội gồm nhiều dòng xe, chủng loại khác nhau, có thể kể tới các dòng xe như Huyndai County, Huyndai AENO Town, Daewoo BS 090, Transinco B80, Daewoo BS 105, … Về tuổi của xe tính đến đầu năm 2007, Tổng công ty vận tải Hà Nội (Transerco) có 795 phương tiện đảm bảo chất lượng, số năm sử dụng nhỏ hơn 10 năm, ngoại trừ 38 xe Hyundai Chorus có tuổi lưu hành lớn nhất là 10 năm.
Bảng 1.9. Các thành phần tham gia vận tải buýt ở nội thành Hà Nội
TT Tên xí nghiệp, công ty xe buýt Các tuyến sở hữu
1 Xí nghiệp xe buýt Hà Nội 1,3,11,12,21,25,38
2 Xí nghiệp xe điện Hà Nội 06,07,10,22,24,27,32,34,40,46,53,55
3 Xí nghiệp buýt 10-10 8,9,13,19,28,29,33,37
4 Xí nghiệp xe buýt Thăng Long 2,14,16,20,26,30,39
6 XN xe Thủ Đô Còn lại
Toàn bộ lượng xe buýt đang lưu hành tại nội đô Hà Nội đều sử dụng loại
nhiên liệu diesel (Nguồn: Trung tâm điều hành Buýt Hà Nội, 2008).
29
1.4. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu
50%
42%
41%
40%
30%
20%
10%
7%
5%
5%
0%
Trong tổng số các xe buýt Hà Nội đang vận hành được chia làm 5 loại theo khả năng tải khác nhau. Đó là các loại xe buýt 24, 30, 45, 60 và 80 chỗ. Trong đó tỷ lệ các loại xe ở trên được chỉ ra ở biểu đồ 1.11 như sau:
Xe 24 chỗ
Xe 30 chỗ
Xe 60 chỗ
Xe 80 chỗ
Xe 45chỗ Lo ại x e
Biểu đồ 1.11. Tỷ lệ các loại xe buýt theo khả năng tải ở Hà Nội
Từ biểu đồ 1.11 cho thấy loại xe 60 chỗ và 80 chỗ là hai loại xe chính. Do vậy đối tượng đề xuất xác định hệ số phát thải là loại xe thuộc tuyến xe buýt số 26. Đây là loại xe 60 chỗ.
Tuyến buýt số 26 là tuyến buýt thuộc Xí nghiệp xe buýt Thăng Long, có
mã hiệu Deawoo BS090 0L được đề xuất lựa chọn nghiên cứu.
30
CHƯƠNG II: ĐẶC TÍNH, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH, ẢNH HƯỞNG
VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIEZEL
2. 1. Thành phần khí thải và đặc điểm của động cơ diesel
2.2.1. Thành phần khí thải của động cơ diesel
Các hợp chất ô nhiễm chính trong khí thải động cơ có thể chia làm hai
nhóm: khí và hạt rắn. Trong đó khói thải từ động cơ diesel chứa nhiều hạt rắn.
Nhìn chung chất gây ô nhiễm môi trường từ khí xả động cơ nói chung và
• Diôxyt Cacbon (CO2), sản phẩm của quá trình cháy hoàn toàn nhiên
động cơ diesel gồm các chất sau [23]:
• Mônôôxyt cacbon (CO), sản phẩm của quá trình cháy không hoàn
liệu
• Nitơ ôxyt (NOx), bao gồm mônô ôxyt nito (NO) và dioxyt nitơ (NO2),
toàn nhiên liệu
• Các hạt rắn.
• Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), là các hợp chất hóa học hữu cơ có áp suất hơi đủ cao để dưới các điều kiện bình thường có thể bay hơi một lượng đáng kể vào không khí. Thành phần VOCs là sự kết hợp giữa các hydrocarbure (như ankan, anken, aromatic, …) và các hợp chất chứa oxi (aldehyt, xeton, …).
• Các hợp chất hữu cơ đa vòng (hydrocacbon aromatic polycyclic –
sinh ra do …..
• Diôxyt sulfur (SO2), hình thành từ lưu huỳnh có sẵn trong nhiên liệu.
• Hơi nhiên liệu.
HAP), như benzoapyren
Qua nhiều tính toán và các nghiên cứu, có thể tổng kết về sự khác nhau trong thành phần chất thải của hai loại nhiên liệu xăng và diezel đối với 10 chất thải độc hại điển hình như sau:
31
Bảng 2.1. Thành phần các chất độc thải ra khi sử dụng nhiên liệu ở các
phương tiện giao thông [4]
g/kg nhiên liệu
STT Chất thải Xăng Diesel
1 CO 20.1 1.46
2 CO2 172.3 175.4
3 CmHn 29.1 5.74
4 SOx 2.325 3.8
5 NOx 19.7875 24.581
6 R – COOH 1.432 1.327
7 R – CHO 1.125 0.944
8 Muội (C) 1.25 6.250
9 Chì (Pb) 0.625 0.00
Nguồn: Viện quy hoạch đô thị và nông thôn, Bộ xây dựng
10 Bụi 3.902 117.06
2.1.2. Đặc điểm động cơ diesel
Động cơ diesel chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng cơ học. Gas là hỗn hợp của các hydrocarbon mà trong quá trình cháy lý tưởng sinh ra CO2 và H2O và N2. Tuy nhiên trong thực tế trong khí thải còn có một vài sản phẩm khí và rắn khác, do sự không đồng nhất của hỗn hợp một cách lý tưởng cũng như do tính chất phức tạp của các phản ứng hóa học diễn ra trong quá trình cháy. Do vậy nên trong khí xả động cơ đốt trong luôn có chứa một hàm lượng đáng kể những chất monoxit cacbon-CO, các hydrocacbua chưa cháy-HC và khí cacbonic –CO2, Các chất thải dạng hạt –PM và các hợp chất chứa Pb. Nồng độ
32
các chất ô nhiễm trong khí thải còn phụ thuộc rất nhiều vào loại động cơ và chế độ vận hành, vận tốc phương tiện, chất lượng mặt đường, tuổi của xe,… [26].
Đặc điểm của động cơ diezel là hỗn hợp khí được hình thành bên trong buồng đốt, nên so với động cơ xăng hệ số dư không khí λ nằm trong một giới hạn rất rộng, cụ thể là từ 1,2 đến 10 tương ứng từ toàn tải đến không tải.
Hệ số dư không khí λ (hoặc α) hoặc bằng số tỉ lệ không khí-nhiên liệu: là
tỉ số giữa lượng không khí Gk và lượng xăng Gx chứa trong hoà khí = Gk /Gx.
2.2. Cơ chế hình thành khí thải của động cơ diezel[22]
2.2.1. Cơ chế hình thành NOx
NOx là tên gọi chung của ôxyt nitơ gồm các chất NO, NO2 và N2O hình thành do sự kết hợp giữa ôxy và nitơ ở điều kiện nhiệt độ cao. Trong đó thì NO chiếm tỉ lệ lớn nhất. Trong khí thải động cơ diesel, người ta thấy có đến 30% NOx dưới dạng NO2.
NOx chủ yếu do N2 trong không khí nạp vào động cơ ở điều kiện nhiệt độ cao tạo ra. Nhiên liệu xăng hay diesel chứa rất ít nitơ nên ảnh hưởng của chúng đến nồng độ NOx không đáng kể. Tuy nhiên phương pháp hình thành hỗn hợp có ảnh hưởng lớn đến việc hình thành NOx. Đối với buồng cháy ngăn cách, quá trình cháy diễn ra ở buồng cháy phụ (hạn chế không khí) rất thiếu oxy nên mặc dù nhiệt độ lớn nhưng NOx vẫn nhỏ. Khi cháy ở buồng cháy chính, mặc dù λ rất lớn, oxy nhiều nhưng nhiệt độ quá trình cháy không lớn nên NOx nhỏ.
Trong một nghiên cứu khác, sự hình thành NO do oxy hóa nitơ trong không khí có thể được mô tả bởi cơ chế Zeldovich. Trong điều kiện hệ số dư lượng không khí xấp xỉ 1, những phản ứng chính tạo thành và phân hủy NO là:
O + N2 ↔ NO + N (2.1)
(2.2) O2 + N ↔ NO + O
N + OH ↔ NO + H (2.3)
Phản ứng (2.3) xảy ra khi hỗn hợp rất giàu, λ lớn . Sự hình thành NO phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ và nồng độ oxy. Vì vậy trong điều kiện nhiệt độ cao và nồng độ O2 lớn thì nồng độ NO trong sản phẩm cháy cũng lớn. Diôxyt nitơ NO2
33
được hình thành từ mônôxyt nitơ NO và các chất trung gian của sản phẩm cháy theo phản ứng sau:
NO + HO2 ↔ NO2 +OH (2.4)
Trong điều kiện nhiệt độ cao, NO2 tạo thành có thể phân giải theo phản
ứng:
NO2 + O ⇄ NO +O2 (2.5)
Khi động cơ diesel làm việc ở chế độ tải thấp thì phản ứng ngược biến đổi NO2 thành NO cũng bị khống chế bởi các vùng không khí có nhiệt độ thấp. Diôxyt nitơ cũng hình thành trên đường xả khi tốc độ thải thấp và có sự hiện diện của ôxy. Hình 2.2 cho thấy biến thiên của tỉ lệ NO2/NOx trên đường xả động cơ diesel theo chế độ tải. Tỉ lệ này càng cao khi tải càng thấp.
2.2.2. Cơ chế hình thành oxyt cacbon (CO)
Trong khí thải động cơ diezel, tuy λ khá lớn (thừa oxy) nhưng vẫn có lượng nhỏ thành phần CO, nguyên nhân là do vẫn có những vùng cục bộ thiếu oxy. Khi λ tăng, ban đầu CO giảm do nồng độ oxy tăng và đạt cực tiểu tại λ≈2. Nếu tiếp tục tăng λ thì CO tăng do tỷ lệ tái hợp của CO với oxy trên quá trình giãn nở giảm đi.
2.2.3. Cơ chế hình thành hydro cacbon (HC)
Hợp chất cacbuahydro trong khí thải có nguyên nhân từ quá trình cháy không hoàn toàn khi hỗn hợp quá giầu nhiên liệu hoặc do hiện tượng cháy không bình thường. Thành phần của HC ở đây có thể kể tới propan, etan, benzen, toluene,...
Do nguyên lí làm việc của động cơ diesel, thời gian lưu lại của nhiên liệu trong buồng cháy ngắn nên thời gian dành cho việc hình thành sản phẩm cháy không hoàn toàn cũng rút ngắn làm giảm thành phần hydrocarbure cháy không hoàn toàn trong khí xả. Nhiên liệu diesel chứa hydrocarbure có điểm sôi cao, nghĩa là khối lượng phân tử cao, nên sự phân hủy nhiệt diễn ra ngay từ lúc phun nhiên liệu.
Chúng ta có thể chia ra hai khu vực đối với bộ phận nhiên liệu được phun vào buồng cháy: khu vực hỗn hợp quá nghèo do pha trộn với không khí quá
34
nhanh và khu vực hỗn hợp quá giàu do pha trộn với không khí quá chậm. Trong trường hợp đó, chủ yếu là khu vực hỗn hợp quá nghèo diễn ra sự cháy không hoàn toàn còn khu vực hỗn hợp quá giàu sẽ tiếp tục cháy khi hòa trộn thêm không khí.
Mức độ phát sinh HC trong động cơ diesel phụ thuộc nhiều vào điều kiện vận hành; ở chế độ không tải hay tải thấp, nồng độ HC cao hơn ở chế độ đầy tải. Thêm vào đó, khi thay đổi tải đột ngột có thể gây ra sự thay đổi mạnh các điều kiện cháy dẫn đến sự gia tăng HC do những chu trình bỏ lửa trong động cơ diesel không gây ảnh hưởng quan trọng đến nồng độ HC trong khí xả vì trong quá trình nén và giai đoạn đầu của quá trình cháy, các không gian chết chỉ chứa không khí và khí sót.
2.2.4. Cơ chế hình thành chất thải dạng hạt (Particulate matter-PM)
Các hạt bụi PM trong khí thải động cơ diesel có kích thước từ 0.01 đến 1 µm. Trong đó, phần lớn hạt có kích thước <0.03 µm nên dễ bị hít vào và gây tổn thương cho đường hô hấp và phổi. Hạt bụi hình thành chủ yếu là do nhiên liệu cháy ở dạng hơi. Thông thường PM trong khói thải động cơ chứa khoảng 40% dầu bôi trơn, do từ thành xilanh bay hơi lên, 31 % là bồ hóng, 14% muối sunfat ngậm nước, 7% là nhiên liệu diesel, 8% còn lại như chóc vẩy, chất phụ gia cháy ở dạng rắn.
Khi λ nhỏ và nhiệt độ cháy lớn thì nhiên liệu phân hủy nhiều thành bồ hóng, với λ lớn hơn, nhiệt độ cháy giảm nên tỷ lệ nhiên liệu bị phân hủy giảm nên PM cũng giảm, từ λ = 3 trở đi, PM trong khí thải hầu như không đổi.
2.2.5. Cơ chế hình thành bồ hóng
Quá trình cháy khuếch tán trong động cơ diesel rất thuận lợi cho việc hình thành bồ hóng (chính là chất muội khói trong khí thải diesel). Chính sự cháy của hạt nhiên liệu lỏng trong khi chúng dịch chuyển trong buồng cháy cũng như sự tập trung cục bộ hơi nhiên liệu ở những vùng có nhiệt độ cao là nguyên nhân chính sản sinh bồ hóng. Quá trình cháy khuếch tác được áp dụng rộng rãi trong nguyên lý cháy động cơ diesl vì nó an toàn. Tuy nhiên do đặc điểm phân bố nhiên liệu không đồng nhất, việc khống chế quá trình cháy của nó gặp nhiều khó
35
khăn hơn so với quá trình cháy của hỗn hợp đồng nhất. Cũng chính vì sự phân bố hỗn hợp không đồng nhất mà trong sản phẩm cháy của ngọn lửa khuếch tán luôn tồn tại những sản phẩm cháy không hoàn toàn. Trong số những sản phẩm cháy không hoàn toàn này người ta đặc biệt quan tâm đến bồ hóng.
Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, nồng độ bồ hóng có mặt trong khí cháy sau khi thoát ra khỏi ngọn lửa khuếch tán phụ thuộc vào 4 yếu tố cơ bản: thành phần nhiên liệu, nồng độ nhiên liệu, nồng độ ôxy và sự phân bố nhiệt độ trong ngọn lửa.
Một cách tổng quan ta có thể xem quá trình hình thành bồ hóng xảy ra qua
• Giai đoạn 1: Hình thành các hợp chất trung gian (vd: ethylene, …) từ quá trình pyrolyse nhiên liệu (quá trình hỏa phân). Etylen sẽ được polymer hóa và hình thành các cấu trúc đa vòng, hay chính xác hơn là các cấu trúc turbostratique. Cấu trúc turbostratique là các chồng đồng tâm của các vòng 6 carbon được sắp xếp một cách bất kì.
• Giai đoạn 2: Phát triển nhân và tạo thành các hạt rắn đầu tiên. Các hạt này
4 giai đoạn [23]:
• Giai đoạn 3: Kết tụ của các hạt rắn ở trên (các hạt rắn kết dính với nhau và hình thành hạt rắn lớn hơn), cho đến khi hình thành các khối cầu có kích thước khoảng 10 – 30 nm. Đến đây có thể gọi các hạt này là hạt bồ hóng sơ cấp.
• Giai đoạn 4: Sự kết tụ của các hạt bồ hóng sơ cấp tạo thành các tập hợp hạt. Các tập hợp hạt này thu được có kích thước lên đến hàng trăm nm.
có hình cầu, bán kính từ 1 đến 2 nm.
Hạt bồ hóng được hình thành như sau:
36
Hình 2.1. Các giai đoạn hình thành bồ hóng
Bồ hóng được tạo thành từ nhiều hạt rắn có kích thước khoảng 0.3 µm. Các hạt rắn này lại được tạo thành từ các hạt cacbon nhỏ hơn có bán kính khoảng 10 – 60 nm liên kết lại với nhau thành dạng chuỗi hay tập hợp hạt, có hình thù ‘kết túm’ đặc trưng và có thể coi hạt bồ hóng diesel là một hỗn hợp của các cấu tử hữu cơ và vô cơ.
37
Hình 2.2. Cấu trúc của bồ hóng và các hợp chất hấp thụ trên bề mặt
Bồ hóng được tạo nên từ một pha rắn ở tâm và một pha ngưng tụ trên bề mặt. Tâm của bồ hóng là than cacbon, pha ngưng tụ thực chất là các chất hữu cơ gồm các hydrocacbon ngưng tụ trong pha lỏng trên bề mặt (SOF) và các sunfat.
2.2.6. Cơ chế hình thành các hợp chất của lưu huỳnh
Hợp chất chứa lưu huỳnh có trong khí thải động cơ diesel có nguồn gốc từ các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh trong nhiên liệu. Khi nhiên liệu cháy, lưu huỳnh trong các hợp chất hóa học này chuyển thành SO2, một phần SO2 (khoảng 2%) sẽ bị oxi hóa thành SO3, SO3 sau đó sẽ phản ứng với nước để tạo thành các giọt lỏng axit sunfuric.
2.3. Các ảnh hưởng của khí thải động cơ diesel [22,23]
Khí thải từ phương tiện giao thông nói chung và khí thải từ phương tiện lắp động cơ diesel nói riêng gây ra ảnh hưởng rất nghiêm trọng đối với sức khoẻ con người và hệ động thực vật trong môi trường sống (mục 1.3). Trong đó, bồ hóng trong khí thải động cơ diesel gây ra các ảnh hưởng nghiêm trọng.
Bồ hóng là chất ô nhiễm rất độc đối với con người. Các nghiên cứu cho thấy các hạt rắn này góp phần tạo thành các đám bụi lơ lửng trong không khí. Kích thước của hạt bồ hóng đóng một vai trò quan trọng. Hạt càng nhỏ, chúng càng lơ lửng lâu trong không khí, khi con người hít phải, chúng dễ dàng đi sâu vào phổi, thời gian chúng lưu lại càng lâu. Nếu các hạt có kích thước nhỏ hơn 3
38
µm, các hạt này có thể thâm nhập vào tận các phế nang của phổi. Rõ ràng các hạt rắn này là nguồn gốc của các bệnh về hô hấp thường gặp như: hen suyễn, viêm phế quản và ung thư phổi. Nó còn là nguyên nhân gây ra bệnh ung thư do các hydrocarbure thơm mạch vòng (HAP) hấp thụ trên bề mặt của chúng trong qua trình hình thành. Ngoài ra, bồ hóng cũng có khả năng gây ung thư da nếu nạn nhân tiếp xúc thường xuyên với chúng và gây bệnh tụ máu dẫn đến những tác động nguy hiểm đến hệ tim mạch.
Trong môi trường, các hạt bồ hóng trong không khí có tác dụng hấp thụ và khuếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ trong suốt của khí quyển và do đó làm giảm tầm nhìn. Khi nồng độ bồ hóng trong không khí đạt khoảng 0.1mg/m3 thì tầm nhìn xa chỉ còn 12km (so với tầm nhìn xa cực đại 36km), nhất là trong các đô thị có độ phát tán tầm thấp yếu và trên các trục đường có sự tập trung phương tiện diesel cao ở giờ cao điểm (nếu có khoảng 20% xe vận tải diesel trong luồng thì tầm nhìn giảm từ 25-30%). Điều này gây mất an toàn giao thông. Ngoài ra, khi bồ hóng bám vào lá cây xanh thì khả năng quang hợp của lá cây bị giảm, làm cây cối dễ bị héo chết...
39
CHƯƠNG III. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI
3.1. Khái niệm hệ số phát thải- Emission Factor (EF)
Hệ số phát thải viết tắt là e hoặc EF – (Emission factor) được định nghĩa một
cách chung nhất là tổng chất ô nhiễm dạng khí phát thải ra trên một đơn vị khối
lượng nhiên liệu đốt cháy hoặc trên một mục tiêu đã định trước hoặc với một quá
trình cụ thể.
Hay hệ số phát thải là giá trị đặc trưng về mối liên hệ của lượng chất ô nhiễm
thải vào bầu khí quyển với một hoạt động liên quan đến sự thải chât ô nhiễm đó.
Các hệ số hệ số này được sử dụng để diễn tả khối lượng chất ô nhiễm trên một đơn vị thể tích, đơn vị khối lượng, đơn vị khoảng cách hoặc thời gian của hoạt động làm phát sinh chất ô nhiễm đó [12].
Các dạng thức thường được đề cập tới là các hệ số phát thải dựa trên đơn vị
khối lượng (gọi là mass-based EF) có đơn vị là g chất ô nhiễm/kg nhiên liệu đốt
hoặc hệ số phát thải phụ thuộc vào các mục tiêu thực hiện (gọi là task-based EF) có
đơn vị là g chất ô nhiễm/mục tiêu thực hiện [13].
Theo US EPA, hệ số phát thải là một giá trị đại diện, giá trị này thể hiện mối
quan hệ giữa lượng chất ô nhiễm phát thải vào môi trường không khí với một hoạt
động liên quan đến việc phát thải chất ô nhiễm đó.
Đối với lĩnh vực giao thông vận tải, hệ số phát thải của phương tiện giao
thông là thành phần thải của phương tiện tính theo gram chất ô nhiễm trên mỗi km
di chuyển (g/km) hoặc trên mỗi lít nhiên liệu tiêu thụ (g/l).
Trong hoạt động giao thông vận tải, khí thải từ các phương tiện chứa nhiều
rất ô nhiễm khác nhau như CO, CO2, NO, NOx, NO2, PM10, VOCs, do vậy hệ số EF
cũng được xác định đối với từng chất ô nhiễm riêng biệt.
40
3.2. Phương pháp luận xác định hệ số phát thải
3.2.1. Phương pháp tiếp cận từ dưới lên (Bottom - up)
Đây là phương pháp tiếp cận từ cơ sở dữ liệu điều tra thực tế, tính toán lượng thải, các điều kiện biên ảnh hưởng tới quá trình phát thải của loại phương tiện nghiên cứu. Trong phương pháp này, các yếu tố quyết định tính chính xác của hệ số phát thải là các dữ liệu về hoạt động của phương tiện và các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số này như việc đếm số phương tiện, phân loại phương tiện, mật độ dòng phương tiện, quãng đường vận hành, vận tốc của phương tiện, các điều kiện thời tiết,...) và các dữ liệu liên quan về phát thải (loại nhiên liệu, mức độ tiêu thụ và loại khí thải phát sinh....)
Sau khi đã thu thập được các thông tin trên, việc tiếp theo là thiết lập các tiêu chí lựa chọn đối tượng điển hình và tiến hành thử nghiệm, tính toán ở các điều kiện thí nghiệm, kết quả xử lý bằng hàm toán học...
Ưu điểm của phương pháp này là hệ số phát thải mang tính đại diện, có độ
chính xác cao do được tiến hành ở điều kiện thực tế tại khu vực nghiên cứu.
Nhược điểm của phương pháp là chi phí thực hiện tốn kém do phải thu thập các dữ liệu đầu vào và thử nghiệm trên số lượng phương tiện đủ lớn và sát với thực tế nhất.
Việc xây dựng hệ số phát thải ở phương pháp này cần một thời gian đủ dài,
các cơ sở dữ liệu phải đủ lớn và tin cậy mới có thể xác định được hệ số phát thải.
Ngoài ra, hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới cũng đang áp dụng cách tính hệ số phát thải bằng phương pháp xây dựng chu trình lái xe, đây là phương pháp xác định hệ số phát thải thông qua đo đạc khí ô nhiễm của xe khi xe chạy trên băng thử (với chu trình lái đã được xác định). Tuy nhiên điểm hạn chế của phương pháp này là các thử nghiệm và đo đạc trong phòng thí nghiệm bị giới hạn bởi các điều kiện biên nhất định. Do vậy hệ số phát thải có nhiều sai số khi áp dụng với điều kiện thực tế xe chạy trên đường. Bên cạnh đó việc xác định hệ số phát thải của từng loại phương tiện yêu cầu một băng thử phù hợp với loại phương tiện đó cũng là một hạn chế vì làm tăng chi phí.
42
Ở phương pháp này, các dữ liệu đầu vào cần thu thập như thống kê về phương tiện, lựa chọn loại phương tiện đại diện cũng như xác định được điều kiện thử đặc trưng cho loại phương tiện..
Ưu điểm của phương pháp là quá trình tiến hành thuận lợi do kiểm soát được
điều kiện môi trường, hệ số phát thải sẽ đạt độ chính xác cao nếu như tìm được chu
trình lái xe đặc trưng của phương tiện gần với điều kiện thực chạy trên đường nhất.
3.2.2. Phương pháp tiếp cận từ trên xuống (Top-down)
Đây là phương pháp sử dụng các phần mềm tính toán có sẵn hoặc các công
thức tính hệ số phát thải có sẵn trong các nghiên cứu liên quan.
Hệ số phát thải là một bộ dữ liệu trong phần mềm tính toán và được xác định bằng công thức tính theo quãng đường vận hành hoặc mức tiêu thụ nhiên liệu, hoặc vận tốc trung bình và các hệ số thực nghiệm liên quan.
Hiện tại trên thế giới đang áp dụng rộng rãi hai phần mềm tính toán phát thải ô nhiễm khí do hoạt động giao thông vận tải là Mobile của Tổ chức bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) và COPERT của liên Minh Châu Âu. Việc chọn lựa phần mềm nào để xây dựng hệ số phát thải phụ thuộc vào cách tiếp cận và điều kiện cụ thể của quốc gia đó.
Việc xác định hệ số phát thải của một khu vực hoặc quốc gia dựa trên công thức hoặc hệ số phát thải có sẵn của một khu vực hoặc quốc gia có điều kiện giao thông tương tự (hoặc các điều kiện biên tương tự) là rất khó. Tuy nhiên, phương pháp này là một lựa chọn phù hợp đối với khu vực không có sẵn hoặc có ít các dữ liệu cần thiết khi muốn tính hệ số phát thải. Các biến số bao gồm bố cục dòng xe, vận tốc di chuyển trung bình, số km đã thực hiện, loại phương tiện và số năm đã qua sử dụng….
Ưu điểm của phương pháp này là tiết kiệm chi phí thực hiện, kết quả tính
toán nhanh, tương đối chính xác.
Nhược điểm: điều kiện của các biến số đối với từng quốc gia khác nhau thì
khác nhau, nếu áp dụng không linh hoạt sai số có thể rất lớn...
43
Sơ đồ mô tả hai phương pháp tiếp cận tính hệ số phát thải
Từ dưới lên
Từ trên xuống
tin
Các dữ liệu đầu vào - Đếm dòng phương tiện - NC về bố cục đội xe - Ghi lại vận tốc phương tiện - Độ dài của quãng đường...
Các dữ liệu thông tin đầu vào: - Thành phần phương tiện - Tiêu thụ nhiên liệu - Giá trị vận tốc đại diện ...
Các dữ liệu phát thải-E đầu vào - Các khí phát thải và hệ số tiêu thụ nhiên liệu (dựa vào vận tốc/gia tốc ..) - Đo kiểm phát thải thực tế của xe bằng thiết bị đo khí thải ở điểu kiện thực tế hoặc đo trên băng thử ..
Các dữ liệu phát thải-E đầu vào -Thông loại nhiên liệu, mức tiêu thụ và khí thải phát sinh … - Tính tải lượng phát thải của chất ô nhiễm j bằng phương pháp tính nhanh hoặc sử dụng PT cháy của nhiên liệu trong động cơ..
Xử lý số liệu
Các mô hình tính toán COPERT/MOBILE hoặc các công thức tính EF đã có
Ước lượng các thông số không chắc chắn (như dòng xe không phổ biến trên đường, số km khởi động lạnh...)
HỆ SỐ PHÁT THẢI e
Đánh giá độ chính xác
Với điều kiện cụ thể của Hà Nội, cách tính hệ số phát thải dựa theo phương pháp Bottom - Up không thực hiện được trên loại xe buýt chạy động cơ diesel do chưa có đủ nguồn lực, thiết bị đo kiểm và chi phí thực hiện. Nếu thực hiện theo phương pháp xây dựng chu trình lái chuẩn cũng chưa thực hiện được do hiện nay ở Việt Nam chỉ mới có hệ thống thiết bị thử nghiệm khí thải xe máy và ôtô con trên băng thử dynamometer 20'' và dynamometer 48''. Hệ thống này có tại Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong -Viện Cơ khí Động lực - Trường đại học bách khoa Hà Nội.
Hiện nay các thông tin về phát thải, hệ số phát thải và các thông số liên quan về nguồn thải di động ở Hà Nội còn rất hạn chế. Thậm chí các thông tin về lượng phát thải khí ở điều kiện hoạt động bình thường của phương tiện sử dụng ở Hà Nội cũng không đầy đủ.
44
Do vậy, nghiên cứu này lựa chọn cách tiếp cận Top-down để tính hệ số phát
thải ở điều kiện Hà Nội thông qua sử dụng công thức tính toán hệ số phát thải đã
được đã được xây dựng dựa trên các điều kiện thực tế về loại phương tiện, điều
kiện lái của lái xe và dựa trên đặc điểm của hệ thống giao thông cụ thể.
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của hệ số phát thải
Các yếu tố, điều kiện bên ngoài như đặc điểm dòng phương tiện và mạng lưới giao thông vận tải, số năm hoạt động, điều kiện khí hậu… đều có tác động đến hệ số phát thải của phương tiện.
3.3.1. Điều kiện môi trường
Điều kiện môi trường ở đây bao gồm nhiệt độ và độ ẩm trong không khí xung quanh. Độ ẩm được cho rằng có một tác động quan trọng đến phát thải NOx tại tất cả các nhiệt độ do nó ảnh hưởng đến hiệu suất loại bỏ hơi nước trong không khí, điều này làm ảnh hưởng tới nhiệt độ đốt cháy trong buồng đốt.
Đối với các nước châu Âu, quá trình tính toán hệ số phát thải được tính đến cả yếu tố khởi động lạnh do nhiệt độ mùa đông ở đây thường rất thấp, có khi nhiệt độ xuống âm 20oC.
Ở Việt Nam do nhiệt độ mùa đông không thấp như các nước phía phía bắc
bán cầu nên nhiệt độ không ảnh hưởng đáng kể tới hệ số phát thải ở Hà Nội.
3.3.2. Tải trọng của phương tiện
Đây là một yếu tố rất khó tính toán và xác định đặc biệt đối với các phương tiện vận tải phục vụ mục đích công cộng do đối tượng tham gia thay đổi thất thường..
Thực tế chứng minh khi xe hoạt động ở chế độ tải tối ưu (vận hành theo đúng quy trình, quy phạm của nhà sản xuất) thì hệ số phát thải sẽ thấp do tiêu hao nhiên liệu thấp. Ngược lại, trường hợp xe chạy quá tải sẽ tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn, hệ số phát thải lớn hơn.
45
3.3.3. Mật độ phương tiện trên đường
Một số đặc trưng của dòng xe có thể có các tác động đáng kể đến tổng thể lượng phát thải của phương tiện như phân bố tuổi xe và số km tích lũy trung bình của xe …
Trong trường hợp mật độ phương tiện quá đông cùng tham gia trên đường sẽ làm giảm tốc độ của phương tiện, xe sẽ chạy ở chế độ tĩnh nhiều hơn, lượng tiêu thụ nhiên liệu sẽ lớn hơn, do vậy hệ số phát thải sẽ lớn hơn.
Trong một nghiên cứu đang được tiến hành tại Trung tâm KHCN Môi trường Giao thông nhằm đánh giá mức độ tiêu hao nhiên liệu của xe ôtô con cho thấy, mức độ tiêu hao nhiên liệu ở chế độ không tải cao hơn gấp 2-3 chế độ xe chạy trên đường ở tốc độ trong khu đô thị (tính trên cùng một khoảng thời gian).
Tuy nhiên trong nghiên cứu này, các yếu tố về mật độ dòng phương tiện trên đường sẽ quy về biến vận tốc. Các điều tra khảo sát về vận loại xe nghiên cứu ở Hà Nội sẽ được tiến hành để đưa vào trong tính toán hệ số phát thải.
Tuổi của xe có ảnh hưởng quan trọng tới mức phát thải của phương tiện. Đối với các xe mới, mức độ tiêu hao nhiên liệu thấp và lượng khí thải ra cũng thấp hơn xe đã hoạt động nhiều năm. Khi động cơ của phương tiện hoạt động kém, công suất của động cơ giảm sút thì hệ số phát thải sẽ cao.
3.3.4. Chu trình lái xe
Các hành vi lái xe trên cả quãng đường của người cầm lái góp hiệu quả đáng kể làm giảm lượng phát thải của xe. Nếu xe chạy theo một chu trình lái chuẩn, lượng phát thải sẽ giảm hơn so với việc chạy không theo một chu trình lái nào, ví dụ như phanh giảm tốc độ một cách đột ngột và liên tục…
3.3.5. Vận tốc của phương tiện
Vận tốc của phương tiện nói cung ảnh hưởng rất lớn đến tiêu hao nhiên liệu của động cơ – là thông số ảnh hưởng quan trọng đến hệ số phát thải. Trong hầu hết các kết quả nghiên cứu trên thế giới, khi vận tốc càng thấp thì tiêu hao nhiên liệu càng lớn, tức hệ số phát thải lớn hay ngược lại, vận tốc lớn thì tiêu hao nhiên liệu thấp và mức độ phát thải các khí ô nhiễm (CO, NOx, THC,..) giảm. Tuy nhiên, một số trường hợp đặc biệt, khi vận tốc đạt tới một giá trị giới hạn thì việc tăng vận tốc tiếp theo sẽ tiêu hao nhiên liệu càng tăng và hệ số phát thải tăng. Kết quả nghiên
46
cứu ở Thái Lan trên xe buýt cho thấy, khi vận tốc ≥ 60km thì hệ số phát thải CO2 bắt đầu tăng, khi vận tốc ≥ 60km thì tiêu hao nhiên liệu cũng tăng.
Đối với tình hình giao thông ở Hà Nội, vận tốc trung bình của các phương tiện, đặc biệt là các phương tiện vận tải công cộng có tốc độ thường không vượt quá 30km/h, cho nên vận tốc tỷ lệ nghịch với hệ số phát thải.
3.4. Phương pháp xác định hệ số phát thải
Trên thế giới, cơ sở số liệu về hệ số phát thải rất phong phú và được thiết lập từ rất sớm. Trong đó kể tới nghiên cứu của cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) từ năm 1978, Cơ quan Bảo vệ môi trường Châu Âu (EPA), các nghiên cứu của Uỷ ban liên chính phủ về Thay đổi khí hậu (IPCC) và các quốc gia khác trên thế giới. Trong đó, nghiên cứu của cơ quan bảo vệ môi trường Châu Âu là chương trình phần mềm tính toán phát thải (COPERT) và xác định hệ số phát thải chung cho hoạt động giao thông đường bộ của các quốc gia liên minh Châu Âu [18], hệ thống này bắt đầu được thiết lập ở châu Âu từ năm 1989 (COPERT 85). Phiên bản mới nhất hiện nay là COPERT 4.
Một số phương pháp tính hệ số phát thải của một số quốc gia và tổ chức
quốc tế đã và đang áp dụng như sau:
3.4.1. Các nghiên cứu ở Châu Mỹ
- Nghiên cứu ở Mỹ
Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ đã xây dựng phần mềm tính phát thải khí ô nhiễm do hoạt động giao thông gây ra viết tắt là Mobile. Mobile là một chương trình phần mềm được thiết kế để ước tính phát thải khí của các dòng xe gắn máy theo một loạt các điều kiện khác nhau. Phiên bản mới nhất tính phát thải theo MOBILE6 cũng chỉ ra cách đơn giản tính hệ số phát thải, nó chính bằng tích số của giá trị ước lượng phát thải cơ bản, hế số điều chỉnh cho quá trình khởi động (nóng, lạnh, ổn định), hệ số điều chỉnh nhiệt độ và hệ số điều chỉnh tốc độ. Đơn vị của EF là g/dặm, vận tốc xác định bằng dặm đường di chuyển.
Công thức tính như sau:
EF = BER.BCF.TCF.SCF (1.1)
47
Trong đó:
EF: Hệ số phát thải (g/dặm)
BER: Giá trị ước lượng phát thải cơ bản (g/dặm)
BCF: Hệ số điều chỉnh cho quá trình khởi động (nóng, lạnh, ổn định)
TCF: Hệ số điều chỉnh nhiệt độ
SCF: Hệ số điều chỉnh tốc độ
- Nghiên cứu hệ số phát thải từ các nguồn di động ở thành phố Lima-Callao
ở Peru[18]:
Đây là nghiên cứu được thực hiện bởi cơ quan “Comité de Gestión de la
Iniciativa de Aire Limpio para Lima – Callao” vào tháng 11 năm 2002. Sản phẩm
của nghiên cứu là công thức tính hệ số phát thải cho từng dòng xe riêng biệt. Hệ số
phát thải này là hàm số bậc nhất hoặc bậc hai hoặc hàm mũ theo vận tốc của
phương tiện.
Cách phân loại xe ở Peru bao gồm: Xe tải nhẹ như xe ô tô taxi, ô tô khách,
xe chở hàng nhẹ có khối lượng vận tải không vượt quá 3.5 tấn; xe buýt cỡ lớn; xe
buýt thông thường (bao gồm hai loại: có bộ kiểm soát khí xả và không có bộ kiểm
soát khí thải), xe tải nặng (khối lượng vận tải vượt quá 3.5 tấn) và xe môtô.
Công thức tính hệ số phát thải đối với xe buýt thông thường, động cơ diesel
cụ thể như sau:
Đối với xe không có bộ kiểm soát khí xả (động cơ thế hệ những năm 1990):
EFCO = 93.2V-0.6945
56.168V-0.8774 EFHC =
19.446-0.0941V+0.0006V2 EFNOx =
25,93V-0,7259 EFPM =
48
Ghi chú: V - Vận tốc xe chạy (km/h)
EFSOx = 0,937-0,0039V+0,000075V2
Đối với xe buýt có bộ kiểm soát khí xả:
32.28V-0.6945 EFCO =
40.12V-0.8774 EFHC =
9.723-0.0941V+0.0006V2 EFNOx =
10.564V-0,7259 EFPM =
Ghi chú: V - Vận tốc xe chạy (km/h)
0.847-0.0039V+0.000075V2 EFSOx =
3.4.2. Các nghiên cứu ở Châu Âu
Nghiên cứu của Uỷ Ban Môi trường Châu Âu - European Environment Agency – EEA [15] tính toán hệ số phát thải ô nhiễm trong lĩnh vực giao thông đường bộ với tiêu chuẩn khí thải từ EURO I đến EURO 4 là hàm của biến số vận tốc và các hệ số thực nghiệm a,b,c,d và e. Công thức tính như sau:
EF = (a + c.V + e.V²)/(1 + b.V + d.V²) (1.2)
Trong đó: V là vận tốc của các loại phương tiện trên các loại đường (km/h)
a, b, c, d, e là các hệ số thực nghiệm được xác định theo lượng phát thải (E)
của chất thải i. a, b, c, d, e = (±)x.E ± y, với x, y là các số thực;
Nghiên cứu của Tổ chức thống kê phát thải không khí Quốc gia của Anh (National Atmospheric Emissions Inventory - UK NAEI )[16], cho thấy cách tính hệ số phát thải trong lĩnh vực giao thông đối với các chất ô nhiễm như NOx, CO, bụi là kết quả của hàm số rất phức tạp. Trong đó vận tốc là biến số, các hệ số thực nghiệm được tính toán từ các điều kiện thử nghiệm thực tế, số lượng các biến số thực nghiệm trong tính toán của UK NAEI bao gồm a,b,c, d, g,h,i và j. Điều này có nghĩa cần phải thực hiện nhiều thử nghiệm hơn để xác định được chúng. Công thức tính như sau:
EF = [a + b.V + c.V² + d.Ve + f.ln(V) + g.V3 + h/V + i/V2 + j/V3].x (1.3)
49
Trong đó: a, b, c,…. là các hệ số thực nghiệm tính toán được;
V là vận tốc của phương tiện;
Trong nghiên cứu của Bộ giao thông New Zealand (MOT)[17], với đề xuất tính toán tổng lượng phát thải các phương tiện giao thông, hệ số phát thải được tính như sau:
E = Fc(%)*VKT *EF (1.4)
Trong đó:
E: Tổng phát thải của chất ô nhiễm (g/năm)
Fc: Bố cục dòng phương tiện (%)
VKT: Tổng số km của phương tiện đi được (km)
EF: Hệ số phát thải (g/km)
Để tính được EF ở trường hợp này, ngoài việc xác định các yếu tố về dòng phương tiện, số km di chuyển thì cần phải biết được tổng phát thải của chất ô nhiễm của các nguồn di động.
3.4.3. Các nghiên cứu ở Châu Á
=
−
+
∑
- Nghiên cứu của nhóm tác giả Qingyu Zhang ,Junfei Xu ,Gang Wang,Weili Tian và Hui Jiang của Trung Quốc đã nghiên cứu và xây dựng hệ số phát thải ô nhiễm khí do các phương tiện giao thông theo như sau [19]:
RVN
IVN
/
TVN
(1.5)
)
]
(
EF. (
. REF (
IEF. j,i
j,i
j,i
) − j,1i
j,i
) − j,1i
) − j,1i
EF j,i
[ ( .RT TVN k
Trong đó: i - năm dự báo;
j - loại phương tiện;
k - loại đường;
RTk - hạng, sức chịu tải của loại đường k;
EF - hệ số phát thải;
TVN - tổng số phương tiện;
RVN - con số phương tiện bị loại bỏ
REF - hệ số phát thải của phương tiện bị loại bỏ;
IVN - sự gia tăng số phương tiện;
IEF - hế số phát thải của số phương tiện gia tăng;
50
Với nghiên cứu của Trung Quốc, hệ số phát thải của năm i dự báo sẽ tính bằng kết quả hệ số phát thải thứ i-1. Trong kết quả hệ số phát thải này, hệ số phát thải được tính một cách cập nhật cả số liệu của phương tiện mới và phương tiện cũ bỏ đi. Do vậy kết quả hệ số phát thải này có độ chính xác cao. Tuy nhiên số liệu cần thiết để tính được hệ số phát thải này là rất lớn và cần phải có độ chính xác.
- Nghiên cứu của Jiun-Horng Tsai, Yih-Chyun Hsu, Hung-Cheng Weng, Wen-Yinn Lin, Fu-Tien Jeng của Đài Loan đã đề xuất công thức tính hệ số phát thải ô nhiễm khí cho các loại xe máy ở Đài Loan bằng công thức sau [20]:
(1.6)
EF = E/L Với E = M.V*.10-3
Trong đó: EF – là hệ số phát thải của chất ô nhiễm (g/km);
E – là tổng lượng xả thải của chất ô nhiễm (g) trong mỗi chế độ lái riêng
biệt
M là nồng độ của chất ô nhiễm (mgNm-3); V* là giá trị tiêu chuẩn hoá của thể tích khí ống xả đưa ra bởi băng thử trong phòng thí nghiệm trong nhà máy sản xuất môtô sau khi hiệu chỉnh ở nhiệt độ và áp suất (Nm3);
L là tổng số dặm di chuyển trong quá trình thử (km);
Trường hợp nghiên cứu ở Hồng Kông về “Đo đạc phát thải trên đường của
phương tiện chạy động cơ diesel và ước tính hệ số phát thải” của tác giả
T.L.Chan*, Z.Ning, các yếu tố đầu vào được lựa chọn để tính phát thải và tính hệ
số phát thải bao gồm: số lượng làn xe, số lượng phương tiện đi qua, độ hỗn hợp của
các phương tiện, tốc độ phương tiện, chế độ gia tốc, cấp đường ... và được tiến
hành đo tại 9 vị trí ở Hồng Kông [21]. Công thức tính hệ số phát thải như sau:
(1.7) EFj = Ej .Gj/100 (g/km)
Trong đó:
Ej : phát thải của chất ô nhiễm j (g/l)
EFj: hệ số phát thải của chất j (g/km)
51
Gj: Lượng nhiên liệu tiêu thụ (lit/100km)
Trong điều kiện giao thông đô thị, việc tiêu thụ nhiên liệu phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc của phương tiện. Theo nghiên cứu của Tông et al. (2000) về nhiên liệu tiêu thụ trên của các phương tiện diesel trên đường ở Hồng Kông đã đưa ra phương trình hữu ích về mối quan hệ ngay giữa tốc độ của phương tiện và lượng nhiên liệu tiêu thụ như sau:
Gj = 319.95.V-1.1131
V: Vận tốc của phương tiện chạy trên đường (km/h)
3.4.4. Nghiên cứu ở Việt Nam
Việc xây dựng và ứng dụng các hệ số phát thải phục vụ cho nhiệm vụ quy hoạch và quản lý môi trường đã được quan tâm triển khai từ khi có luật bảo vệ môi trường từ năm 1993. Tuy nhiên, trong lĩnh vực giao thông vận tải trong cả nước chưa có các nghiên cứu chuyên sâu và hệ thống về hệ số phát thải.
Trong đó kể tới "Nghiên cứu tình trạng phát thải của xe máy và ôtô con ở thành phố Hà Nội" là một nghiên cứu mang tính khởi động cho loạt nghiên cứu về hệ số phát thải và kiểm kê phát thải. Nghiên cứu được thực hiện theo chu trình ECE R40 đối với xe máy và chu trình của NEVC của liên minh châu Âu đối với ô tô con trên băng thử tại phòng thí nghiệm AVL, tại bộ môn Động cơ đốt trong, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Nghiên cứu này đã đưa ra kết quả ban đầu về hệ số phát thải của xe máy ở thời điểm hiện tại và các kịch bản trong tương lai 2020. Từ kết quả đó, nghiên cứu tính toán ra tổng lượng khí thải ở Hà Nội do xe máy và ôtô con [14].
Công thức sử dụng tính hệ số phát thải trong nghiên cứu như sau:
EF = E/L (g/km)
Trong đó:
EF- Hệ số phát thải, g/km
E – tổng lượng phát thải của các thành phần độc hại, g/năm
L - quãng đường phương tiện di chuyển, km/năm
52
Nghiên cứu thực hiện trong phòng thí nghiệm AVL và kết quả hệ số phát thải tính bằng giá trị trung bình của tổng lượng khí thải trên quãng đường phương tiện di chuyển nhất định, điều này cho thấy các yếu tố thực tế trên đường Hà Nội chưa được tính toán vào trong hệ số phát thải của phương tiện. Do đó tính thực tiễn chưa cao.
Nhận xét: Từ các nghiên cứu ở trên có thể thấy việc tính toán hệ số phát thải
là một công việc rất phức tạp, đây là việc kết hợp của nhiều thông số liên quan đến
phương tiện, nhiên liệu, các điều kiện vận hành... và kết hợp với cơ sở dữ liệu sẵn
có của nhiều cơ quan quản lý liên quan về tiêu thụ nhiên liệu và km di chuyển..
(như Tổng Công ty vận tải, Cục Đăng Kiểm, Bộ giao thông vận tải...). Kết quả xác
định hệ số phát thải sẽ đạt tới con số chính xác nếu dữ liệu có tính tin cậy (nhiên
liệu tiêu thụ, quãng đường di chuyển, thông tin về loại xe, chất lượng nhiên liệu sử
dụng, vận tốc xe trung bình trên quãng đường... các loại phương tiện đo kiểm để
xác định phát thải). Từ đó có thể tính ra hệ số phát thải của chất ô nhiễm nghiên
cứu của loại phương tiện cụ thể.
Theo khái niệm hệ số phát thải, chính là giá trị đặc trưng về mối liên hệ của
lượng chất ô nhiễm thải vào bầu khí quyển với một hoạt động liên quan đến sự thải
chât ô nhiễm đó. Do vậy, công thức có tính khả thi để xác định hệ số phát thải ở
điều kiện Hà Nội được đề xuất tính như sau:
EFj = Eij .Gj/100 (g/km) (1.7)
Trong đó:
Ej : phát thải của chất ô nhiễm j (g/l)
EFj: hệ số phát thải của chất j (g/km)
Gj: Lượng nhiên liệu tiêu thụ (lit/100km)
Công thức (1.7) thể hiện mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa tiêu hao nhiên liệu và
hệ số phát thải.
53
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI
CHO TUYẾN XE BUÝT 26 VÀ KẾT QUẢ HỆ SỐ PHÁT THẢI
4.1. Các đặc điểm của tuyến xe buýt 26
Hình 4.1 thể hiện chi tiết sơ đồ các cung đường của tuyến xe buýt số 26 ở Hà
Nội.
Điểm bắt đầu của tuyến là Sân vận động Quốc gia và điểm cuối là bến xe Kim Ngưu -Mai Động. Tuyến đi qua 30 điểm dừng đón khách, 15 điểm dừng đỗ đèn xanh, đỏ; tuyến đi qua một ngã năm, 18 ngã tư và 14 ngã ba, không kể các giao cắt với các con ngõ nhỏ.
Tuyến buýt số 26 chạy qua 16 tuyến phố, các tuyến phố có đặc điểm thông thoáng và chật hẹp khác nhau. Theo kết quả khảo sát các đường phố tuyến xe buýt 26 chạy qua có mặt đường rộng từ 6 đến 17 m, trong đó các tuyến phố như Đê La Thành, Chùa Bộc, Thanh Nhàn, Phạm Ngọc Thạch là các tuyến phố có độ rộng mặt đường rất hẹp. Đặc biệt là tuyến phố Thanh Nhàn, có đoạn mặt đường chỉ rộng 6m cho tính cho cả hai làn xe chạy. Bảng 4.1. thể hiện độ rộng mặt các tuyến đường mà tuyến xe buýt 26 đi qua.
54
Bảng 4.1. Độ rộng mặt đường của các cung đường xe buýt số 26
(tính cho một làn đường)
TT Tên phố Độ rộng mặt đường (m) Ghi chú
1 Lê Hữu Thọ 10
Hồ Tùng Mậu 2 15
Xuân Thủy 3 10
4 10.4 đường
Cầu Giấy
Đoạn tại điểm trung chuyển Cầu Giấy rộng 7.2m
Đê La Thành 5 4.8
Nguyễn Chí Thanh 6 10.5
Huỳnh Thúc Kháng 7 7
Thái Hà 8 7.1
Chùa Bộc 9 6.6
Phạm Ngọc Thạch 10 7.0
11 Đào Duy Anh 11.4
12 Giải Phóng 17
Lê Thanh Nghị 13 6.5
14 4 Thanh Nhàn Đoạn hẹp nhất rộng 6m/2 chiều
10
9.75 9-10.5 m
15 Kim Ngưu 16 Nguyễn Tam Trinh- Mai Động (Bến xe Kim Ngưu
Bảng 4.2. thể hiện số km đường các xe buýt số 26 vận chuyển hành khách
trong năm 2007.
56
Bảng 4.2. Tổng hợp số km quãng đường đi của tuyến 26 năm 2007
STT Nội dung Lượt xe chạy Số km xe chạy Ghi chú
Năm 2007 1
Tháng 1 9,841 169,010
Tháng 2 7,469 148,346
Tháng 3 9,854 195,873
Tháng 4 9,514 189,240
Tháng 5 9,854 195,843
Tháng 6 9,532 174,226
Tháng 7 9,850 180,135
Tháng 8 9,853 179,941
Tháng 9 9,481 173,415
Tháng 10 9,596 175,319
Tháng 11 9,287 169,158
Tháng 12 9,548 173,334
Nguồn Phòng điều độ buýt - Xí nghiệp xe buýt Thăng Long
Tổng 113,679 2,123,840
Một số đặc điểm khác
• Hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu diesel sử dụng
Có nhiều thông tin khác nhau công bố về hàm lượng lưu huỳnh trong diesel sử dụng cho xe cơ giới trong thành phố, tuy nhiên trong quy định mới đây, ngày 11 tháng 9 năm 2007 Bộ Công Thương ban hành quyết định số 001/QĐ-BCT tiêu chuẩn nhập khẩu, lưu thông nhiên liệu dầu và diesel. Loại thứ nhất, có hàm lượng lưu huỳnh 0.05% (500mg/kg) được quy định sử dụng cho các phương tiện giao thông đường bộ, loại thứ hai, có hàm lượng lưu huỳnh 0.25% (2500mg/kg).
57
• Tiêu hao nhiên liệu
Tiêu hao nhiên liệu của các loại động cơ nói chung và động cơ diesel Deawoo BS090 0L nói riêng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, có thể kể tới như tuổi của động cơ (cũ hay mới), trình độ của các lái xe, đặc điểm của tuyến đường đi,…
• Tình trạng xe và tình trạng bảo dưỡng, bảo trì xe buýt
Khối vận tải hành khách công cộng thuộc Tổng công ty vận tải Hà Nội hiện có Trung tâm Trung đại tu ô tô. Trung tâm có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng và bảo trì xe buýt theo định kỳ và các sự cố hư hỏng phát sinh khi xe chạy trên đường. Các xe được định kỳ bảo dưỡng theo số công tơ mét xe chạy (km). Đối với xe chạy > 4000Km sẽ được bảo dưỡng cấp 1 và xe chạy >12000 km sẽ được bảo dưỡng cấp 2.
Các xe buýt trên tuyến 26 đã hoạt động được 5 năm và đều không có bộ phận
kiểm xoát khí xả (Nguồn: Phòng điều độ buýt- Xí nghiệp xe buýt Thăng Long)
4.2. Xây dựng phương pháp xác định hệ số phát thải ở Hà Nội
Công thức đề xuất tính hệ số phát thải ở điều kiện Hà Nội như sau:
(1.7) EFj = Eij .Gj/100 (g/km)
Trong đó:
Ej : phát thải của chất ô nhiễm j (g/l nhiên liệu)
EFj: hệ số phát thải của chất j (g/km)
Gj: Lượng nhiên liệu tiêu thụ (lit/100km)
Gj được tính theo công thức:
(1.8)
Gj = A.Vk
V: Vận tốc của phương tiện chạy trên đường (km/h)
Để xác định được EF cho tuyến xe buýt ở Hà Nội, các việc cần làm như sau:
- Bước 1: Cần xác định được Gj, hay là xác định hàm quan hệ giữa vận tốc
và tiêu hao nhiên liệu,
58
Trong đó giá trị A và hệ số k cần phải được xác định với các yếu tố cụ thể
trên của tuyến xe buýt 26 của Hà Nội.
- Bước 2: Xác định E - là giá trị phát thải của chất ô nhiễm j nghiên cứu tính
bằng g/l nhiên liệu tiêu thụ.
Xác định hàm Gj
Để xác định hệ số A và k, theo công thức (1.8) cần phải có mối quan hệ giữa
tiêu hao nhiên liệu và vận tốc của phương tiện.
Một số giả thiết:
- Trình độ lái của các lái xe như nhau trên cả tuyến đường
- Các xe có đặc điểm giống nhau (về hao mòn, tần xuất bảo dưỡng và sửa
chữa..)
- Các xe đều có tuổi sử dụng là 05 năm
- Nhiên liệu sử dụng có đặc điểm như nhau
- Xe chạy trong các điều kiện thời tiết như nhau
- Các xe có tải trọng như nhau
Bước 1: Từ phương trình 1.8, ta log hóa hai vế của phương trình, kết quả thu
được như sau:
LogG = logA + logVk (1.9)
Bước 2: Lập quan hệ giữa G và V
Khi xe buýt chạy trong khu đô thị, với đặc điểm của hệ thống giao thông có nhiều ngã tư, các tuyến phố giao cắt, hệ thống đường nhỏ hẹp, nên làm giảm tốc độ của phương tiện rất đáng kể. Dưới đây là bảng số liệu thu thập thực tế mối quan hệ giữa vận tốc của phương tiện và mức tiêu thụ nhiên liệu tương ứng:
59
Bảng 4.3. Mối quan hệ giá trị tiêu hao nhiên liệu và vận tốc của xe buýt 26
TT Vận tốc (km/h) Tiêu hao nhiên
Thời gian khảo sát (xe bắt đầu chạy) liệu/lượt Tiêu hao nhiên liệu (l/100km)
1 6h 24.08 3.8 21.96
2 7h 18.64 5.2 30.6
3 9h 21.35 4.5 26.01
4 11h 19.86 4.8 27.75
5 13h 21.51 4.4 25.43
6 15h 18.87 5.0 28.9
7 17h 15.85 6.1 35.26
Nguồn: Phòng điều độ buýt – Xí nghiêp xe buýt Thăng Long và khảo sát thực tế trên 15 xe /24 xe buýt của tuyến buýt 26
8 19h 23.8 4.0 23
Từ bảng 4.3 ta có:
Bảng 4.4. Quy đổi G và V thành giá trị logG và logV tương ứng
TT Tiêu hao nhiên liệu Vận tốc
Giá trị logG trương ứng Giá trị logV tương ứng (G -l/100km) (V-km/h)
1 21.96 1.3416 24.08 1.3816
2 30.6 1.4857 18.64 1.2704
3 26.01 1.4151 21.35 1.3294
4 27.75 1.4432 19.86 1.2979
5 25.43 1.4053 21.51 1.3326
6 28.9 1.4609 18.87 1.2758
7 35.26 1.5473 15.85 1.2000
Nguồn: Xí nghiệp xe buýt Thăng Long
8 23.0 1.3617 23.8 1.3765
Ta có đồ thị mối quan hệ logG-logV như sau:
60
1.4
1.35
y = -0.8965x + 2.5924 R2 = 0.9883
1.3
G g o
l
1.25
1.2
1.15
1.3
1.35
1.4
1.45
1.5
1.55
1.6
logV
Phương trình quan hệ logG và logV như sau:
logG = -0.8965logV + 2.5924 (1.10)
Bước 3: Tính A và k
Đồng nhất hóa hai phương trình (1.9) và phương trình (1.10):
LogG = logA + logVk (1.9)
logG = -0.8965logV + 2.5924 (1.10)
Ta có:
logVk = -0.8965logV k logV = -0.8965logV
logA = 2.5924 A = 102.5924
k = -0.8965
A = 391.20
Vậy phương trình quan hệ G và V như sau:
Gj = 391.20.V-0.8965 (l/100km)
V: Vận tốc của phương tiện chạy trên đường (km/h)
Vậy phương trình tính hệ số phát thải của chất ô nhiễm j là:
61
EFj = Ej. 391.20.V-0.8965/100 (g/km) (1.11)
Thực nghiệm đã đo được các chất độc thải ra khi đốt cháy nhiên liệu diesel ở
các phương tiện giao thông (trích bảng 2.1) [4].
STT Chất thải
E (g/kg nhiên liệu) Khối lượng (g/lít nhiên liệu)
1 CO 1.146 0.9626
2 CmHn 5.74 4.8235
3 NOx 24.581 20.6560
4 SOx 3.8 3.1932
5 Muội (C) 6.250 5.2521
Ghi chú: Khối lượng riêng của diesel là 0.84kg/lit
4.3. Kết quả khảo sát vận tốc
Các tuyến xe buýt nói chung va xe buýt 26 nói riêng có đặc điểm là xe liên tục dừng đỗ để đón và trả khách nên vận tốc của phương tiện cũng thay đổi liên tục, lái xe luôn phải giảm ga về số khi dừng vào bến và tăng ga khi dời bến.
Đặc điểm tuyến xe buýt số 26 có quãng đường đi và về trùng khớp nhau nên có thể chọn khảo sát vận tốc theo chiều đi hoặc chiều về. Trong nghiên cứu này, mẫu khảo sát vận tốc đề xuất là 01 lượt xe chạy từ điểm đầu của tuyến (Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình) tới điểm cuối tuyến (Bến đỗ xe Tam Trinh – Mai Động).
Vận tốc của xe buýt tuyến 26 được khảo sát rất chi tiết. Công việc khảo sát vận được tiến hành vào các ngày thứ 3 và ngày chủ nhật trong tháng 9 năm 2008. Số lượng mẫu khảo sát, thu thập ở các thời gian trong ngày, mỗi mẫu cách nhau 2h.
Công việc khảo sát tiến hành vào các ngày làm việc và ngày nghỉ nhằm tính so sánh tải lượng phát thải của ngày nghỉ và ngày làm việc. Ngày làm việc được chọn vào ngày thứ 3 của tuần và ngày nghỉ chọn là ngày chủ nhật.
62
Xe buýt 26 bắt đầu hoạt động từ 5h sáng đến 21h đêm. Ngày làm việc mỗi xe chạy trung bình 7 lượt/ca tức 14 lượt/ngày. Ngày nghỉ mỗi xe chạy 6 lượt/ca tức 12 lượt/ngày.
Số lượng mẫu đối với ngày làm việc: 04 ngày (9/9;16/9;23/9;30/9)x 08
mẫu/ngày (6h; 7h; 9h; 11h; 13h; 15h; 15h; 17h; 19h)
Số lượng mẫu ngày làm với 04 ngày (7/9;
nghỉ: đối 14/9;21/9;28/9)x06mẫu/ngày (7h; 9h; 11h; 13h; 15h; 15h; 17h)
Việc tiến hành khảo sát vận tốc được tiến hành ở 15 xe buýt trên tổng số 24
xe buýt đang hoạt động trên tuyến 26.
Sơ đồ tuyến buýt số 26 mô tả trong trong hình 4.1. Từ kết quả khảo sát cho thấy toàn bộ tuyến buýt có 61 điểm dừng đón trả khách trong đó chiều đi và chiều về có lần lượt 30 và 31 điểm dừng đỗ.
Dưới đây là kết quả của việc tiến hành khảo sát vận tốc
4.3.1. Xác định vận tốc trung bình tại điểm dừng đỗ
Khoảng cách xe bắt đầu giảm tốc độ vào bến và tăng tốc độ khi dời bến ngắn hay dài phụ thuộc vào mật độ, lưu lượng xe trên đường. Các khảo sát cho thấy, khi xe buýt cách điểm dừng từ 15-20m, lái xe bắt đầu giảm tốc độ để rẽ vào điểm dừng, thời gian cần thiết là 5-10s, thời gian dừng lại tại điểm đỗ dao động từ 5-10s, đôi khi có trường hợp 20s, tiếp đó xe tăng vận tốc và dời bến. Thời gian tính từ khi xe dời bến đến khi xe đạt tốc độ trung bình trên tuyến đường đó là 5-10s và quãng đường xe phải chạy là 30-40m.
Tổng thời gian và quãng đường xe bắt đầu giảm tốc độ vào điểm dừng và
tăng tốc dời bến đến khi đạt tốc độ trung bình của đoạn đường có kết quả như sau:
a, t1
t2
B, t3
Điểm đỗ
63
Trong đó:
a, t1 : Độ dài quãng đường và thời gian xe chạy tính từ khi xe bắt đầu giảm
tốc độ tời khi dừng tại điểm dừng đón trả khách (m)
t2: Thời gian xe dừng tại điểm dừng đón trả khách
b, t3: Độ dài quãng đường tính từ khi xe tăng tốc rời điểm dừng đón trả khách
đến khi xe đạt vận tốc ổn định (m)
Bảng 4.5. Xác định vận tốc trung bình tại điểm xe buýt dừng đỗ
Độ dài (m) TT
Vận tốc trung bình (km/h) Tổng thời gian (t1+t2+t3) (s) Đặc điểm đường
22 20 8.18 Giá trị Đường a
rộng <6m 30 b
18 15 10.0 a
6- 25 b Đường rộng 10m
18 15 10.0 a
25 b Đường rộng >10 m
4.3.2. Xác định vận tốc trung bình của xe buýt 26
Tổng hợp vận tốc trung bình ngày thể hiện ở bảng 4.3. Giá trị vận tốc trung
bình thu được bằng quãng đường thực tế của tuyến phố chia tổng số thời gian đi qua hết con đường đó, do vậy giá trị vận tốc trung bình này là trung bình cộng của giá trị vận tốc khi xe buýt đi trên đường và khi xe buýt giảm tốc vào điểm đỗ dón trả khách.
Kết quả khảo sát vận tốc như sau:
64
4.4. Xác định hệ số phát thải của xe buýt tuyến số 26
Công thức tính hệ số phát thải như sau:
EFj = Ej. 391.20.V-0.8965/100 (g/km) (1.11)
Trong đó giá trị vận tốc V đã được xác định ở mục 4.3.
Giá trị Ej xác định tại bảng 2.1.
Trong các thành phần khí thải của động cơ diesel cho thấy hàm lượng các chất NOx và SOx khá cao, chúng cao hơn đối với phương tiện chạy xăng. Ngoài ra, thông số ô nhiễm muội khói, các hợp chất hữu cơ nói chung gọi chung là hợp chất Hydrocacbon (HC) trong khí thải động cơ diesel đặc biệt có hại tới sức khỏe con người. Do vậy, các chất thông khí ô nhiễm j được đề xuất tính hệ số phát thải là NOx, CO, HC, muội khói và SOx.
Kết hợp công thức (1.11) và các kết quả khảo sát vận tốc của xe buýt, kết quả
hệ số phát thải của xe buýt tuyến số 26 với các thông số ô nhiễm j ở trên như sau:
66
Từ kết quả hệ số phát thải xác định được tải lượng phát thải của tuyến xe
buýt trong năm 2007 như sau:
Bảng 4.8. Tổng phát thải của xe buýt tuyến số 26 năm 2007
TT Chất ô nhiễm Tải lượng thải năm 2007 (tấn/năm)
1 NOx 12.2969
2 CO 0.573
3 HC 2.8693
4 Muội khói 3.131
5 SOx 1.900
67
Nếu biểu diễn hệ số phát thải trung bình của chất ô nhiễm bất kỳ - NOx và hệ
số phát thải của đoạn đường dừng đỗ của xe buýt thì kết quả như sau:
Thời gian khảo sát 6h
x O N
i
)
/
m k g (
ả h t t á h p ố s ệ H
14.0000 12.0000 10.0000 8.0000 6.0000 4.0000 2.0000 0.0000
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20
Quãng đường xe chạy (km)
Hệ số phát thải trung bình lúc 6h
Hệ số phát thải tại các điểm dừng đỗ
Biểu đồ 4.6. Tương quan hệ số phát thải tại hai trường hợp phát thải
trung bình và phát thải tại đoạn đường dừng đỗ
Nhận xét: Hệ số phát thải tại các đoạn đường dừng đỗ đón trả khách của xe buýt tăng cao gấp 2-2.5 lần so với khi xe đang chạy với vận tốc trung bình trên đường.
Tương tự, hệ số phát thải tại các đoạn đường nhỏ hẹp như đoạn chùa Bộc, Phạm Ngọc Thạch, Thanh Nhàn luôn cao hơn các đoạn đường còn lại gấp 2-3 lần do vận tốc xe chạy ở các đoạn đường này thấp.
Ngược lại, hệ số phát thải tại các đoạn phố thông thoáng như Lê Hữu Thọ, Cầu Giấy, Nguyễn Chí Thanh, Tam Trinh có hệ số phát thải thấp. Theo biểu đồ tính hệ số phát thải của các khí ô nhiễm, tại các thời điểm trong ngày thì hệ số phát thải của xe buýt tại đoạn đường nhỏ hẹp cao gấp 2-3 lần hệ số phát thải của nó tại đoạn đường thông thoáng.
Kết quả khảo sát vận tốc tại bảng 4.6 và 4.7 cũng chỉ ra rằng vận tốc của phương tiện trong ngày nghỉ cao hơn so với ngày làm việc bình thường, kết quả cao hơn dao động từ 17.58% đến 20.677% (ở cùng thời gian khảo sát là 17h và 7h lần lượt). Điều này cho thấy hệ số phát thải của xe buýt vào ngày nghỉ giảm so với
80
ngày làm việc bình thường từ 17.58% đến 20.677% giá trị, hay chính là tải lượng phát thải nếu như tần suất và số lượt se chạy giống nhau.
Tổng hợp hệ số phát thải xác định được và số km quãng đường đi của tuyến 26 năm và 2007 (bảng 4.2) ta có tải lượng phát thải của các khí ô nhiễm do xe buýt tuyến số 26 thải vào không khí ở Hà Nội như sau:
Bảng 4.8. Tải lượng phát thải của xe buýt tuyến số 26 ở Hà Nội năm 2007
TT Chất ô nhiễm Tải lượng thải (tấn)
2007
1 NOx 12.296
CO 0.573
2 HC 2.869
3 Muội khói 3.131
4 SOx 1.901
4.5. Xác định hệ số phát thải của xe buýt trường hợp xe bị tắc đường
Giả thiết xe buýt khởi hành từ Sân Vận Động Quốc Gia Mỹ Đình lúc 17h, khi đi đến đoạn phố Chùa Bộc thì bị tắc đường. Đoạn phố bị tắc kéo dài từ Chùa Bộc – Phạm Ngọc Thạch đến hết Đào Duy Anh. Thời gian tắc đến 30 phút thì xe buýt mới đi qua được 3 tuyến phố này. Theo tính toán, vận tốc trung bình tại đoạn đường bị tắc nghẽn thấp nhất là 4.2km/h. Áp dụng công thức tính hệ số phát thải (4.11), hệ số phát thải của xe buýt trong trường hợp này có kết quả như sau:
81
Bảng 4.9. Thời gian và vận tốc tính toán trong trường hợp xe bị tắc đường
Thời gian khảo sát 17h
TT Tên đường phố
Độ dài (km) Thời gian đi (h) Thời gian đi (phút) Vận tốc (km/h)
1 2 SVĐ Quốc Gia-Lê Đức Thọ 4 0.0667 30
Hồ Tùng Mậu 2 3 0.05 20 1
Xuân Thủy 3 3 0.05 20 1
Cầu Giấy 4 4 0.0667 30 2
Đê La Thành 5 3 0.05 20 1
6 Nguyễn Chí Thanh 4 0.0667 15 1
7 0.8 Huỳnh Thúc Kháng 3 0.05 16
Thái Hà 8 6 0.1 12 1.2
Chùa Bộc 9 10 0.1667 4.8 0.8
10 Phạm Ngọc Thạch 10 0.1667 4.8 0.8
Đào Duy Anh 11 10 0.1667 4.2 0.7
Giải Phóng 12 3 0.05 12 0.6
Lê Thanh Nghị 13 5 0.0833 13.2 1.1
Thanh Nhàn 14 6 0.1 11 1.1
Kim Ngưu 15 3 0.05 24 1.2
16 1
Nguyễn Tam Trinh-Mai Động (Bãi đỗ xe Kim Ngưu 30
2 0.0333 1.3167 Tổng 17.3
Từ bảng 4.9, giá trị hệ số phát thải được xác định ở bảng 4.10
82
TT
Vận tốc V(km/h)
Hệ số phát thải - EF HC (g/km)
Hệ số phát thải - EF CO (g/km)
Tiêu hao nhiên liệu G (l/100km) 18.5847 26.7315 26.7315 18.5847 26.7315 34.5964 32.6515 42.2581 96.0868 96.0868 108.3063 42.2581 38.7973 45.6865 22.7006 18.5847
Hệ số phát thải - EF NOx (g/km) 3.838874 5.52166 5.52166 3.838874 5.52166 7.146234 6.744496 8.728851 19.84771 19.84771 22.37176 8.728851 8.013985 9.437012 4.689037 3.838874
0.178897 0.257317 0.257317 0.178897 0.257317 0.333025 0.314303 0.406777 0.924932 0.924932 1.042557 0.406777 0.373464 0.439779 0.218516 0.178897
0.895787 1.288459 1.288459 0.895787 1.288459 1.667547 1.573803 2.036845 4.631387 4.631387 5.220365 2.036845 1.870033 2.202091 1.094169 0.895787
Hệ số phát thải - EF Muội khói (g/km) 0.97756 1.406077 1.406077 0.97756 1.406077 1.819771 1.717469 2.222781 5.05417 5.05417 5.696913 2.222781 2.040742 2.403112 1.194052 0.97756
Hệ số phát thải - EF SO2 (g/km) 0.593449 0.85359 0.85359 0.593449 0.85359 1.104733 1.042628 1.349388 3.068246 3.068246 3.458438 1.349388 1.238878 1.458863 0.724876 0.593449
1 30 2 20 3 20 4 30 5 20 6 15 7 16 8 12 9 4.8 10 4.8 11 4.2 12 12 13 13.2 14 11 15 24 16 30 Hệ số phát thải Trung bình (g/km)
8.977327
0.418357
2.094826
2.286054
1.3878
Bảng 4.10. Giá trị hệ số phát thải tại trường hợp xe bị tắc đường
83
Bảng 4.11. So sánh hệ số phát thải trong trường hợp xe chạy bình
thường và trường hợp xe bị tắc đường
Nội dung TT
Hệ số phát thải - EF CO (g/km) Hệ số phát thải - EF HC (g/km) Hệ số phát thải - EF NOx (g/km) Hệ số phát thải - EF Muội khói (g/km) Hệ số phát thải - EF SO2 (g/km)
5.7899 0.2698 1.3510 1.4743 0.8950 1 Xe chạy bình thường
8.9773 0.4183 2.0948 2.2860 1.3878 2 Xe bị tắc đường
Nhận xét: Trong kịch bản tắc đường như giả thiết ở trên thì hệ số phát thải cao hơn 35.50% hệ số phát thải khi xe chạy bình thường, không bị tắc đường. Điều này cho thấy tải lượng phát thải chất ô nhiễm của phương tiện cũng sẽ tăng 35.5% tổng lượng khí thải của xe buýt vào trong không khí xung quanh.
84
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
A-KẾT LUẬN
Hiện nay, số chủng loại phương tiện có động cơ sử dụng tại Hà Nội rất lớn, có thể kể tới xe máy, ô tô con, xe buýt. Đây là nguồn gây ô nhiễm khí đáng kể ở Hà Nội. Hệ thống vận tải công cộng tuy chưa là hệ thống vận tải chính ở Hà Nội nhưng đây cũng là một thành phần xả khí thải ô nhiễm độc hại, có khả năng gây ung thư ở người. Do vậy, xét về đặc tính khí thải diesel thì đó là một vấn đề cần quan tâm và giảm thiểu.
Đề tài đã tiến hành khảo sát, xác định hệ số phát thải của tuyến xe buýt số 26, một loại động cơ diesel. Từ đó, tính được tổng lượng phát thải của các xe đang hoạt động trong tuyến buýt số 26 năm 2007 và dự báo cho năm 2020.
Kết quả cũng cho thấy hệ số phát thải của xe buýt vào ngày nghỉ giảm so với ngày làm việc bình thường từ 17.58% đến 20.677% giá trị, hay chính là tải lượng phát thải nếu như tần suất và số lượt se chạy giống nhau.
Đề tài cũng tính toán phát thải đối với trường hợp xe buýt bị tắc đường tại tuyến đường nhỏ hẹp, đi qua các tuyến phố Chùa Bộc – Phạm Ngọc Thạch – Đào Duy Anh. Kết quả cho thấy hệ số phát thải hay tải lượng ô nhiễm cao hơn 35.5% tổng phát thải khi xe chạy trên đường không bị tắc.
Kết quả nghiên cứu và xác định hệ số phát thải cho thấy, đây là thông số có ý nghĩa quan trọng trong ứng dụng đánh giá nhanh tổng lượng thải của một khu vực hay một hoạt động. Yếu tố ảnh hưởng đến hệ số phát thải nhiều rất nhiều, trong đó vận tốc của phương tiện ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu hao nhiên liệu, hệ số phát thải và chính là tải lượng ô nhiễm.
Khi vận tốc phương tiện tăng thì tiêu thụ nhiên liệu giảm, hệ số phát thải giảm hay tổng lượng thải giảm. Tại những con phố nhỏ hẹp, thường xảy ra tắc đường, tải lượng ô nhiễm tăng hơn mức bình thường 3-5 lần. Điều này cho thấy
85
mức độ ô nhiễm cao ở các nút giao thông lớn hoặc tại các con phố nhỏ hẹp có mật độ lớn phương tiện cùng tham gia giao thông.
Từ các kết quả đã đạt được, nhận thấy hệ thống giao thông nếu được cải thiện bằng cách mở rộng mặt đường, phân luồng giao thông hợp lý thì mức độ ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông tại các khu đô thị trong đó có Hà Nội sẽ được cải thiện đáng kể.
Đặc biệt nên tuyên truyền, nâng cao ý thức cộng đồng trong việc tuân thủ
luật lệ giao thông của thành phố.
B- HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Việc xác đinh hệ số phát thải mới chỉ được tiến hành cho 01 tuyến xe buýt điển hình trong hệ thống vận tải công cộng của trong tổng số rất nhiều chủng loại phương tiện khác đang hoạt động ở Hà Nội. Để tiếp tục hoàn thiện, một số hướng phát triển được đề xuất như sau:
Mở rộng khảo sát thu thập thông tin về hành trình, hoạt động, đặc tính phương tiện của tất cả các loại xe buýt trong địa bàn thành phố, nhằm tính toán và đánh giá tổng tải lượng phát thải của loại hình vận tải này. So sánh giữa các lợi ích kinh tế và môi trường.
Phát triển theo hướng thu thập số liệu dạng thống kê và phân loại đầy đủ và chi tiết để thiết lập phần mềm tính toán hệ số phát thải cho xe buýt nói riêng và các loại phương tiện khác nói chung.
