intTypePromotion=1

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí PM-10

Chia sẻ: Minh Van Thuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

0
73
lượt xem
6
download

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí PM-10

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí PM-10 nhằm xác định bản chất của ô nhiễm bụi khí PM25, PM25-10 và sự tác động của các yếu tố khí tượng đến mức độ ô nhiễm, nhân diện các nguồn gây ô nhiễm và định lượng phần đóng góp của chúng; góp phần tạo cơ sở khoa học cho công tác quản lý hiệu quả chất lượng môi trường không khí nói chung, bụi khí PM-10 nói riêng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí PM-10

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM __________________________ Vương Thu Bắc NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HẠT NHÂN PHỐI HỢP VỚI MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HỖ TRỢ G P PH N GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN Ô NHIỄM BỤI KHÍ PM-10 Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử và Hạt nhân Mã số: 62 44 05 01 T M T T LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2013
  2. C ng t nh h àn thành tạ : V n Kh h K thuật Hạt nhân, V n N ng l ng Nguyên tử V t N . Ng ờ h ớng dẫn kh h : GS.TS. Phạ Duy H ển Ph n n 1: Ph n n 2: Ph n n 3: uận n s v t ớ H ng h luận n Nhà n ớ h tạ :………………………………………………………………. H ………………g ờ......…ngày………th ng………n …………. C thể t h ểu uận n tạ : Th v n uố g Hà N , Th v n V n KH&KTHN.
  3. T LATS VLNT&HN 1. Trong quá trình CNH-HĐH, các hoạ động phá riển KT-XH và các sự cố thiên tai ở ộ ức độ nào đ c hể gây ra ô nhiễ cho ôi rường xung quanh. Trong đ , không khí là ộ đối ượng đặc biệ quan rọng để duy rì sự sống. Nhưng ừ lâu, không khí đã bị ô nhiễ do chứa nhiều chấ độc hại và ngày càng bị ô nhiễ bởi nhiều nguyên nhân khác nhau, gây hậu quả hế sức nghiê rọng cho sức khoẻ và ính ạng con người. hân loại ngày càng nhận hức ộ cách sâu s c về ối nguy hại khủng khiếp của ô nhiễ không khí. Hàng loạ công rình nghiên cứu ở các nước rên hế giới đã hu được khá nhiều hành ựu rong việc ì hiểu bản chất, nguồn gốc và tác hại của các chất ô nhiễm trong không khí đối với sức khoẻ. Trên cơ sở đó vạch ra các chính sách, biện pháp ngăn chặn và giảm thiểu các nguồn ô nhiễm, bảo vệ môi trường sống cho con người. các nước iên iến ô nhiễ không khí đã giả hiểu khá nhiều ừ vài hập k g n đây nhờ c nh ng hiểu biế ấy. Tuy nhiên, ô nhiễ không khí lại c chiều hướng gia ng ở các nước k phá riển đang rong quá rình CNH và là ộ vấn hế sức nghiê rọng. Do tính chấ đa dạng và phức ạp của các yếu ố gây ô nhiễ rong ôi rường không khí và sự ác động qua lại gi a các hệ sinh hái rong ôi rường nên việc nghiên cứu bản chấ của ô nhiễ bụi khí c n phải c sự ha gia của nhiều ngành khoa học, nhiều kỹ huậ phân ích khác nhau. Trong đ các kỹ huậ phân ích hạ nhân ( ATs) hể hiện nhiều ưu hế nhờ khả n ng phân ích đồng hời đa nguyên ố, độ nhạy và độ chính xác cao, khả n ng phân ích các ẫu c khối lượng nhỏ với độ lặp lại ố và không đòi hỏi áp dụng các qui trình xử lý ẫu quá phức ạp. hờ các ưu hế này à ATs cung cấp được các số liệu về hà lượng các nguyên ố hoá học rấ phong phú và chấ lượng cho các ô hình hống kê oán học rong nghiên cứu nguồn gây ô nhiễ bụi khí. Với nh ng lý do rên đây, ác giả đã lựa chọn đề ài luận án ghiên cứu ứng ng k thu t ph n tích hạt nh n phối h p với m t số k thu t ph n tích h tr góp ph n giải u t bài toán ô nhiễm b i khí 10”. 2. n - ác định bản chấ của ô nhiễ bụi khí 2.5, PM2.5-10 và sự ác động của các yếu ố khí ượng đến ức độ ô nhiễ , nhận diện các nguồn gây ô nhiễ và định lượng ph n đ ng g p của chúng. - p ph n ạo c sở khoa học cho công ác quản lý hiệu quả chấ lượng ôi rường không khí n i chung, bụi khí 10 n i riêng. VTB c 1
  4. T LATS VLNT&HN 3. ố ượ v p ạm v 3.1. - Bụi khí 2.5 và PM2.5-10 ( hường được gọi chung là bụi khí 10 – bụi khí c đường kính khí động lực của các hạ bụi nhỏ h n 10 . oại bụi khí này rấ dễ dàng xâ nhập vào c hể qua hệ hống hô hấp và gây ác hại rực iếp đến sức khoẻ con người). - ác kỹ huậ phân ích hạ nhân: INAA (Instrumental Neutron Activa ion Analysis), ( - ay luor sc nc Analysis) và ( ro on nduc d -ray ission Analysis) xác định đặc rưng của bụi khí 2.5, PM2.5-10 ỹ huậ phân ích h rợ (s c ký ion). - ác ô hình hống kê iên iến: PCFA ( rincipl o pon n ac or Analysis) và A (Positive Matrix Factorization Analysis). 3.2. - Bụi khí 2.5 và PM2.5-10 ở Hà ội và ục a (B c iang). - ác kỹ huậ phân ích hạ nhân và Tập rung vào các kỹ huậ xác định hà lượng các nguyên ố h a học chủ yếu và hà lượng các ion hòa an (bao gồ Anion và a ion). - ác ô hình hống kê iên iến Tập rung vào xử lý số liệu hực nghiệ xác định các yếu ố khí ượng ác động đến bụi khí 10, hệ số là giàu của các nguyên ố h a học, nhận diện các nguồn ô nhiễ (bao gồ cả ô nhiễ do lan ruyền xa) và định lượng ph n đ ng g p của chúng. 4. 4.1. - Thiế lập được phư ng pháp luận nghiên cứu ô nhiễ bụi khí 10 và riển khai áp dụng hành công ở Việ a bao gồ kỹ huậ hu g p ẫu phân lập h o kích hước hạ kỹ huậ xác định hà lượng kỹ huậ phân ích hành ph n nguyên ố, hành ph n ion hoà an kỹ huậ xử lý hông kê các số liệu hực nghiệ và ính oán các qu đạo lan ruyền xa. - ghiên cứu áp dụng hành công ô hình hống kê iên iến A và A rong nghiên cứu nhận diện nguồn gây ô nhiễ (gồ cả nguồn do lan ruyền xa), xác định sự đ ng g p của các nguồn hành ph n. - ác định được các yếu ố khí ượng ác động đến ức độ ô nhiễ bụi khí PM2.5 và PM2.5-10 rong không khí. 4.2. - n đ u iên xây dựng được biến rình ô nhiễ bụi khí PM2.5, PM2.5-10 và Fi-BC (carbon đ n rong bụi ịn 2.5) 10 n liên ục ở Hà ội. VTB c 2
  5. T LATS VLNT&HN - n đ u iên xây dựng được c sở d liệu n liên ục ( 00 - 00 ) về hà lượng ô nhiễ bụi khí PM2.5, PM2.5-10 và hành ph n hoá học của chúng ở Hà ội (h n 0 000 d liệu). - n đ u iên nhận diện được các nguồn ô nhiễ bụi khí 2.5 và 2.5-10 ở nông hôn, hành hị và định lượng được sự đ ng g p của chúng. - n đ u iên xác định được các yếu ố khí ượng ác động đến ô nhiễ bụi khí 10 ở Hà ội. - ác định hệ số là giàu của các nguyên ố hoá học rong 2.5, PM2.5-10. - ác định được các đặc rưng của ô nhiễ bụi khí ở nông hôn và hành hị. 5. - ế quả của luận án là c sở khoa học để iếp ục riển khai các nghiên cứu sâu rộng h n về ô nhiễ bụi khí 10 ở Việ a c ng như rong khu vực hâu Thái Bình ư ng. - à c sở khoa học g p ph n xây dựng iêu chu n chấ lượng bụi khí 10 (PM2.5 và 2.5-10) ở nước a, phục vụ công ác quản lý hiệu quả chấ lượng ôi rường không khí n i chung, bụi khí 10 n i riêng. - h ra nh ng yếu ố và điều kiện khí ượng là ích ụ và gia ng ức độ ô nhiễ – à c sở khoa học g p ph n hoạch định các chính sách, biện pháp ng n chặn và giả hiểu các chấ ô nhiễ và các hoạ động gây ô nhiễ , bảo vệ ôi rường nâng cao chấ lượng cuộc sống cho con người. 6. ố uận án gồ 149 trang, 33 bảng, 53 hình, công rình công bố, 100 ài liệu ha khảo, rang phụ lục và được phân b như sau: ở đ u: 5 rang, giới hiệu ính cấp hiế , ục đích, đối ượng và phạ vi nghiên cứu, ý ngh a khoa học và hực iễn của đề ài luận án; hư ng 1. T ng quan về ô nhiễ bụi khí (26 trang); hư ng 2. sở lý huyế và phư ng pháp nghiên cứu (50 trang); hư ng 3. Thực nghiệ , kế quả nghiên cứu và bàn luận (63 trang); h n ế luận và kiến nghị (5 trang); Danh ục các công rình đã công bố liên quan đến luận án, các ài liệu ha khảo và ph n hụ lục (4 trang). CHƯƠN 1. N N NH H Thành ph n chủ yếu gây ra ô nhiễ không khí là bụi khí , O3, NOx, (chủ yếu là O2), SOx (chủ yếu là SO2), CO và ộ số hợp chấ h u c . Trong đ , bụi khí 10 c hể chứa nhiều nguyên ố nặng và độc hại như As, d, r, n, i, b, Si, V, Zn…, các anion, ca ion và carbon đ n (B ). 1.1. ặ ểm, p ầ v ấ ô mb P 10 VTB c 3
  6. T LATS VLNT&HN 1.1.1. PM2.5 và PM2.5-10 là loại hạ bụi được quan â nhiều h n cả rong kiể soá sự ô nhiễ không khí vì chúng c kích hước rấ nhỏ, dễ xâ nhập vào hệ hống hô hấp, gây ra nhiều loại bệnh ậ cho con người. 1.1.2. T ầ ấ ô ễ M10 Bụi khí 10 hường được phân hành nh bụi 2.5 và PM2.5-10. PM2.5 hường là các ion sulfate, nitrate, ammonia - bụi hứ cấp ạo hành qua các biến đ i hoá học của SOx, NOx và NH3 rong không khí, ừ hải của động c đố rong, quá rình công nghiệp, hoạ động nông nghiệp, bụi nguồn gốc sinh vậ , ừ núi lửa, bão, lốc và carbon đ n, các nguyên ố hoá học, ộ số chấ h u c , đố sinh khối hoặc ừ các phản ứng quang hoá. PM2.5-10 được ạo hành do sự nghiền ná , sự ài òn và do gi h i ốc lên: bụi khoáng (các ôxí của Al, Si, , a, g, ) và các; son khí biển (Cl, Na, Mg, S, Ca, K, Br) ; các chấ h u c c ừ hực vậ , phấn hoa… 1.1.3. T ô ễ Ô nhiễ bụi khí là ộ rong nh ng nguyên nhân chính là ng số người c bệnh h n suyễn, viê phế quản, bệnh ph i ạn ính, các bệnh i ạch và là suy yếu sự phá riển dung ích ph i ở rẻ , c hể gây ra ử vong và gây n hấ lớn về kinh ế; làm hạn chế nhìn và là hay đ i khí hậu oàn c u. 1.2.N ồ ố ô mb P 10 1.2.1. N ồ ác hạ bụi c kích hước, hành ph n và nguồn gốc rấ khác nhau: do các quá rình ự nhiên và do hoạ động sống của con người. Bụi khí c nguồn ự nhiên là chủ yếu và nhiều h n lượng bụi khí c nguồn gốc nhân ạo ừ 5-10 l n. 1.2.2. B ở ô ô ù x xô các vùng nông hôn xa đô hị và các khu công nghiệp, bụi khí chủ yếu c nguồn gốc ự nhiên ừ bụi đấ , son khí biển và bụi 2.5 do lan ruyền xa. 1.2.3. B ở đô ị Bụi khí ở đô hị chủ yếu c nguồn gốc nhân ạo As, S , S ừ các nhà áy nhiệ điện han V, i, các nguyên ố đấ hiế ừ nhà áy nhiệ điện chạy d u Br, b ừ x cộ Ag, Zn, Sb, Cd, Sn, b ừ đố rác hải , - đố sinh khối a, Cl, Mg - son khí biển Ni, As, In, Cd, Se, S - luyện ki a, g - xây dựng. 1.3. N b P 10 ế ớ Ô nhiễ bụi khí 10 đã và đang được nghiên cứu ở nhiều nước rên hế giới. WHO, WMO, IUCN, UNEP, IAEA, ADB và WWF đã phối hợp xây dựng nhiều chư ng rình nghiên cứu oàn diện để bảo vệ ôi rường. VTB c 4
  7. T LATS VLNT&HN ỹ, hậ bản, Triều iên, Đài loan, Úc, Thái lan, ndon sia đã đưa ra iêu chu n về bụi hô hấp để bảo vệ sức khoẻ và sinh hoạ cộng đồng. 1.4. N b P 10 ở ướ Nhiều c quan, đ n vị đang riển khai nghiên cứu ô nhiễ không khí ở Hà ội và TP HCM. Chủ yếu là ập rung vào SO2, NOx, O3, CO, TSP và các thông số khí ượng. phân ích các nguyên ố hoá học và hực hiện A/QC. Nồng độ bụi khí ở Hà ội c xu hướng ngày càng gia ng. ồng độ các khí SO2 và O3 rung bình hàng n ng (10-17)%, NO2 ng nhanh h n, khoảng ừ (40-60)%, PM10 ng 1.5 l n, n 004 cao gấp 4. l n iêu chu n -3 cho ph p của ỹ (50g.m ). 1.5. X ướ ô mb P 10 ệ y ghiên cứu ô nhiễ bụi khí và ảnh hưởng đối với sức khoẻ; lan ruyền xa (LRT); nghiên cứu ô nhiễ bụi khí và sự ảnh hưởng đến biến đ i khí hậu. 1.6. Hạ ế ô m ô ở ướ v vấ p yế N ô ễ ô ở - h n lớn ập rung vào nghiên cứu các chấ khí O2, SO2, O và TS . ấ í nghiên cứu 2.5, PM2.5-10 và chưa c nghiên cứu dài hạn c hệ hống. - hưa c các nghiên cứu 10 b ng NATs, nghiên cứu nguồn ô nhiễ và sự đ ng g p của chúng, chưa c nghiên cứu LRT và sự ác động của các yếu ố khí ượng, chưa c các nghiên cứu qui ô về ác hại đến sức khoẻ, ảnh hưởng đến nhìn và sự ác động là hay đ i khí hậu oàn c u... N ấ đ - uan r c biến động của ô nhiễ bụi khí 2.5, PM2.5-10 và i-B liên ục dùng hiế bị hu g p ẫu phân cấp hạ T-S và AS ; - ghiên cứu áp dụng các kỹ huậ phân ích như AA, - , , và LR để xác định hà lượng các nguyên ố hoá học, các ion hoà an và B rong ẫu 2.5 và 2.5-10. ác định hệ số ự hấp hụ rong ẫu, sự ảnh hưởng của chế độ đo chân không đến cường độ bức xạ đặc rưng, giới hạn phá hiện các nguyên ố, A các kế quả phân ích. - ác định hệ số là giàu các nguyên ố hoá học rong 2.5, PM2.5-10. Đánh giá sự khác nhau gi a ô nhiễ bụi khí ở nông hôn và ở hành hị. - ghiên cứu áp dụng ô hình hống kê iên iến A và A xử lý số liệu hực nghiệ xác định các yếu ố khí ượng ác động đến ô nhiễ bụi khí 10, nhận diện các nguồn ô nhiễ và định lượng đ ng g p của chúng. VTB c 5
  8. T LATS VLNT&HN - ghiên cứu các qu đạo lùi đặc rưng của các khối không khí lan ruyền đến Hà ội rong chế độ gi ùa ở iền B c, nhận dạng và định lượng các nguồn phá ứng với ừng loại quỹ đạo. - ác định ô hình nguồn ô nhiễ bụi khí ở hành hị (Hà ội), nông hôn ( ục a ) và sự đ ng g p của các nguồn hành ph n. CHƯƠN 2 CƠ H PHƯƠN PH P N H NC 2.1. P ươ p p óp mẫ 2 ọ ị ó ẫ Hà lượng các chấ ô nhiễ rong không khí hay đ i h o không gian và hời gian. o đ , vị rí hu g p ẫu phải ang ính đại diện, ránh qu n gi , xa ường nhà, cây cối và các nguồn gây ô nhiễ cục bộ. 2.1.2. T ị ó ẫ ầ Thiế bị hu g p ẫu nhiều ng gồ nhiều phin lọc c kích hước l khác nhau được s p đặ liên iếp (GENT-SFU). 2.1.3. T ị ó ẫ ưới ác dụng của lực quán ính, các hạ bụi khí c kích hước khác nhau sẽ được phân lập khi chúng va đập vào phin lọc Teflon (ASP). 2.2. ố p ạ (NATs) AA, A và PIXEA có nhiều ưu hế vượ rội nhờ khả n ng phân ích đồng hời đa nguyên ố, độ nhạy và độ chính xác cao, khối lượng ẫu nhỏ với độ lặp lại ố và không đòi hỏi các qui rình xử lý ẫu phức ạp. o đ NATs cung cấp được số liệu về hà lượng các nguyên ố hoá học rấ phong phú và đả bảo chấ lượng cho các ô hình hống kê nghiên cứu nguồn gây ô nhiễ . 2.2.1. ỹ ô d (INAA) AA sử dụng chù n nhiệ của ƯH Đà ạ cho ph p phân ích đồng hời nhiều nguyên ố rong cùng ộ ẫu với độ chính xác và độ nhạy cao. 2.2.1.1. N ý ì ỹ INAA hi b n phá ẫu vậ b ng chù n nhiệ , hoạ độ của hạ nhân ph ng xạ ạo hành lệ với số hạ nhân bền ban đ u, iế diện b n nhiệ ư ng ứng và hông lượng chù n ới. Từ hoạ độ bức xạ  ghi nhận bởi A với detector HPGe, hà lượng của các hạ nhân bền ban đ u sẽ xác định được. 2.2.1.2. x đị ỹ INAA hương pháp tu ệt đối. Hà lượng nguyên ố phụ huộc vào M, , , , a và . Các ha số này hường c nguồn gốc khác nhau, sai số lớn. VTB c 6
  9. T LATS VLNT&HN hương pháp tương đối. Mẫu chu n c cùng matrix như ẫu phân ích được chiếu xạ rong cùng ộ điều kiện ư ng ự như nhau. Phư ng pháp này c độ chính xác cao h n và được áp dụng ph biến rong hực iễn. 2.2.1.3. G ệ (LOD) ỹ INAA ựa vào sai số ốc độ đế phông của ph kế ga a, LOD của các nguyên ố quan â đã được xác định. 2.2.2. ỹ ỳ X (ED-XRFA) ẫu được kích hích bởi chùm tia X (đồng vị ph ng xạ hay ống phá ia X). Từ cường độ của bức xạ đặc rưng, c hể Đ được hà lượng các nguyên ố. 2.2.2.1. ồ X Các nguồn đồng vị phóng xạ thường sử ng trong k thu t ED-XRFA 2.2.2.2. đặ ý X Sự hấp th và tán xạ của tia X; Cường đ bức xạ đặc trưng ẫu mỏng ếu khối lượng ng cộng rong ộ đ n vị diện ích bề ặ ẫu là m = T nhỏ, a c :  ( Ei ).ai ( E0 ).I 0 ( E0 ) I ithin ( Ei )  G .m (2-35) sin 1 2.2.2.3. x đị ED-XRFA hương pháp F có sử ng mẫu chuẩn h tr ối quan hệ gi a cường độ và hà lượng nguyên ố được xác định hông qua ph p đo ẫu chu n c atrix ư ng ự như ẫu phân ích. Sai số ừ 5 - 10 %. 2.2.2.4. G ệ ỹ ED-XRFA Từ sai số của ốc độ đế phông Rb ta c hể ính oán được LOD. 2.2.3. ỹ x X ở ù ( IXEA) Sử dụng chù hạ ang điện ( hường là chù hạ pro on) c n ng lượng vài V ừ áy gia ốc để kích hích. ỹ huậ này c độ nhạy cao h n và c hể kh c phục được ộ số nhược điể của kỹ huậ -XRFA. 2.2.3.1. ờ độ X đặ ị ở ù Đối với mẫu mỏng, đều và đồng nhất cường độ ia X đặc rưng I itt c dạng đ n giản như sau I itt  K i I 0 N 0 s ,i E0  i 1 mi (2-62) Ai 2.2.3.2. X đị ỹ IXEA hư ng pháp độ nhạy nguyên ố. Đối với mẫu ạng phin mỏng, độ nhạy nguyên ố kj(Z) được xác định bởi: VTB c 7
  10. T LATS VLNT&HN N 0 jZ E0  j X k j Z   (2-73) AZ sin  2.2.3.3. G ệ ỹ IXEA Từ sai số của ốc độ đế phông a c hể ính được LOD trong PIXEA. 2.2.3.4. Ư đ ỹ IXEA ẫ Ưu điể ẫu dạng phin lọc rấ phù hợp, không bị phá hủy Sai số nhỏ (35)% hân ích đồng hời nhiều nguyên ố; hanh và nhạy cho nhiều nguyên ố hể phân ích được các ẫu 1 g hi phí hấp. Hạn chế: Không cho biế hông in về ặ hoá học của ẫu ẫu r n phải đồng đều h phân ích các ẫu dạng khí và dạng lỏng. 2.3. ố ố ố ệ ệm 2.3.1. ồ (MLR) Hồi ui tu n tính hai bi n: x và y nhận các giá rị xi và yi ư ng ứng (i = 1  n) và hà số y = f(x) c dạng f(x) = ax + b. Hồi ui tu n tính tổng uát: Trường hợp ng quá , giả sử hà f(x) c dạng m f ( x)   ai f i ( xk ) , (i = 0  m) (2-92) i 0 2.3.2. Phân tích ầ ( FA) 2.3.2.1. M PCFA là ộ rong các hình hức của ph p phân ích v c or riêng. 2.3.2.2. T FA Qui luậ bảo oàn khối lượng. Nếu gọi xij (ng/m3) là hà lượng của nguyên ố hứ j trong ẫu hứ i thì xij c hể được biểu diễn như sau: p xij   aik f kj , (i = 1  n, j = 1  m, k = 1  p) (2-97) k 1 ở đây, aik (ng.mg-1) là hà lượng khối của nguồn k đ ng g p vào ẫu hứ i, fkj (mg.m-3) là ph n khối lượng của nguyên ố hứ j rong nguồn k, p là số nguồn hành ph n. 2.3.3. ừ d ( MFA) Hạn chế của A là sự xuấ hiện các giá rị â rong cả a rận fac or loading và factor score. Mộ phư ng pháp A khác ên là ph n tích thừa số ma tr n ương (PMFA) cho a rận số liệu chiều và 3 chiều ( và 3). 2.3.3.1. Mô ì ọ MF Đối với PMF2, X(n  m) là a rận số liệu đ u vào c n dòng và m cộ ư ng ứng với n ẫu phân ích và m ch iêu. X được phân ích hành ích của VTB c 8
  11. T LATS VLNT&HN a rận G(n  p), F(p  m) và ph n dư không giải hích được của a rận X là a rận E(n  m). Trong đ , p là số nhân ố chính c n ì . X = GF + E (2-120) p xij   g ik f kj  eij , k=1p (2-121) k 1 A ch ập rung vào việc giải hích ng bình phư ng không c rọng số của ph n dư. gược lại, ập rung vào hông in ừ các ẫu hực hiện b ng cách lấy rọng số bình phư ng của ph n dư với sự hiện diện của nghịch đảo bình phư ng độ lệch chu n của các số liệu đ u vào như sau n m e2 Q   2 , với giả hiế là gik  0 và fkj  0 ij (2-122) i 1 j 1 sij ục iêu của là ối hiểu hoá đại lượng Q dẫn đến eij sẽ cực iểu và tích GF sẽ giải hích được ối đa nh ng hay đ i rong hệ hống. X đị . Việc chọn p hường ang ính hoả hiệp. Nếu dùng quá í nhân ố sẽ là cho các nguồn c bản chấ khác nhau bị kế hợp lại. gược lại, nếu dùng quá nhiều nhân ố sẽ là cho nguồn c hực bị phân ly. ọ Fpeak é . Max(rotmat) phụ huộc ạnh vào Fpeak và giả rấ nhanh khi Fpeak > 0.15. ặ khác cả IM và IS đều ng lên đáng kể khi Fpeak > 0. . o đ , chúng a nên sử dụng Fpeak < 0.7 khi xác định số nhân ố p. CHƯƠN 3 H CN H ,K N H NC N N 3.1. óp mẫ b v m ượ P T ó ẫ GENT-SFU (phin lọc hạ nhân ucl por polycarbona ) và AS (phin lọc Teflon) được sử dụng để hu g p ẫu bụi khí 2.5 và PM2.5-10. X đị M Hà lượng được xác định b ng phư ng pháp rọng lượng dùng cân phân ích g và dùng nguồn ph ng xạ alpha để khử nh điện khi cân. 3.1.3. X đị B ác bon đ n được xác định b ng phư ng pháp đo cường độ ánh sáng phản xạ trên phin dùng hiế bị 43D Smokestain Reflectometer. B ì ô ễ M2.5, PM2.5-10 F -B ở Nộ Mẫu 2.5 và 2.5-10 được hu g p vào hứ 4 và chủ nhậ hàng u n. Sự hay đ i của hà lượng PM2.5, PM2.5-10 và B hể hiện ính chu k r rệ . Đạ VTB c 9
  12. T LATS VLNT&HN cực đại vào ùa đông, vào tháng 12 và 1, PM10 c hể cao đến 300-400 g m-3. ực iểu về ùa h , trong tháng 7-8, PM10 c hể xuống dưới 10 g m-3. 200 HN-24h-PM2.5 160 Hµm l-îng (g/m 3) 120 80 40 0 Jan-98 Jan-99 Jan-00 Jan-01 Jan-02 Jan-03 Jan-04 Jan-05 Jan-06 Jan-07 Jan-08 Jan-09 Thêi gian Hình 3.3. iễn biến ngày 4 giờ của 2.5 ừ 199 đến 009. Trung bình n trong h n 10 n quan r c liên ục 2.5 là (37.84  8.33) g/m , PM2.5-10 là (50.01  11.91) g/m và PM10 là (87.54  19.08) 3 3 g/m3. So với TC của ỹ hì 2.5 rung bình n ở Hà ội lớn h n .5 l n và PM10 lớn h n 1. 5 l n. Trung bình n của B rong 2.5 là (6.31  1.71) g/m . Trung bình ngày 24h của PM2.5 là (37.79  0.64) g/m3, PM2.5-10 là 3 (50.51  0.96) g/m3 và PM10 là (87.95  1.46) g/m3. Số ngày c 2.5 và PM10 rung bình 4 giờ c ng vượ TC của ỹ ư ng ứng là 50% và 5 . %. 3.2. P p ầ y ố trong PM10 bằ N 3.2.1. T độ ỹ INAA AA được iến hành rên ƯH Đà ạ . Với chế độ chiếu xạ, chờ phân rã và đo ph  trong bảng 3.1, chúng a c hể phân ích được ừ -25 nguyên ố c bản rong ẫu bụi khí. Bảng 3.1. hế độ chiếu xạ, chờ phân rã và đo ph kích hoạ ẫu bụi khí. hế độ guyên ố Thời gian Thời gian chờ Thời gian chiếu xạ phân tích chiếu xạ phân rã đo ph  hiếu ng n ác đồng vị c 2-5 phút 2-10 phút 100 giây (nhóm 1) T1/2 ng n hiếu dài ác đồng vị c T1/2 20 phút 10-30 phút  600 giây (nhóm 2) trung bình hiếu dài ác đồng vị c 0 giờ 10-15 ngày  1000 giây (nhóm 3) T1/2 dài 3.2.2. ẩ ị ẫ x ẫ L Ư N hế độ chiếu ng n được hực hiện rên kênh khô -1 của ƯH Đà ạ (công suấ 500 kW, hông lượng n nhiệ ại bẫy là .1x10 13 n.cm-2.s-1). hế độ chiếu dài được hực hiện ại â quay của ƯH Đà ạ . VTB c 10
  13. T LATS VLNT&HN 10000 554 keV- Br 619 keV- Br 1044 keV- Br 776 keV-Br 698 keV- Br 1317 keV- Br 1368 keV-Na 1475 keV- Br 320 keV-Cr 1732 keV-Na Sè xung/kªnh 827 keV- Br 1173 keV-Co 1000 511 keV 1596 keV-La 889 keV-Sc 1524 keV-K 100 10 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Kªnh Hình 3. . h AA iêu biểu của ẫu bụi khí 3.2.3. H n 50 ẫu bụi khí 2.5 và 50 ẫu bụi khí 2.5-10 hu g p ại Trạ T T áng đã được phân ích b ng kỹ huậ AA. Hà lượng của nguyên ố hoá học được xác định h o phư ng pháp ư ng đối. 3.2.4. X đị ệ (LOD) ỹ INAA LOD được xác định h o công hức ( -89). 3.3. P p ầ y ố trong PM10 bằ ED-XRF 3.3.1. ED-XRFA hư ng pháp độ nhạy nguyên ố rong - A đã được nghiên cứu và áp dụng ại T của A A ở S ib rsdorf, Vi nna và ại ST. h kế sử dụng d c or bán dẫn Si( i), ống phá ia X và buồng đo ẫu chân không. 3.3.2. S ở ô đ ờ độ x đặ Spectrum of Quartz reflector excited with Ti secondary target, Co anode X-ray tube at 40kV, 30mA 10000 Si- Vacuum Counts/Channel 1000 No Vacuum Ar-Ka 100 10 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Channel Hình 3.12. h ia X ẫu chu n Si rong điều kiện c và không c chân không. h ia X ẫu chu n S và Si rong điều kiện c và không c chân không đã được nghiên cứu. ế quả cho hấy cường độ ia S-K ng 6. 3 l n và ia Si- VTB c 11
  14. T LATS VLNT&HN K ng 50.4 l n rong điều kiện c chân không, đồng hời Ar-K c ng bị riệ tiêu hoàn toàn rong ph (hình 3.1 ). Buồng đo ẫu chân không là rấ c n hiế . 3.3.3. X đị ệ ấ ằ đ Hệ số suy giả  và hệ số hấp hụ khối F được ính h o các công hức  = a * exp(b* lnE) (3-3) F = /[1- exp(-)] (3-4) a = 8.2394; b = -2.7941;  = 0.000039 g.cm-2; E là n ng lượng của ia X(keV). 3.3.4. X đị độ ỹ ED-XRFA Độ nhạy nguyên ố Sen_i (số đế s A %) được xác định h o công hức: Sen_i = Ni * Fi/T/I/Ci (3-5) 3.3.5. X đị ó ọ trong ED-XRFA Ci = Ni * Fi/T/I/Sen_i (3-9) H n 300 ẫu bụi khí 2.5 và 300 ẫu bụi khí 2.5-10 hu g p ại Trạ T T áng Hà ội đã được phân ích b ng kỹ huậ A. Hà lượng của 14 nguyên ố đã được xác định h o phư ng pháp độ nhạy. 3.3.6. X đị ệ ỹ XRFA LOD được xác định h o công hức ( -61). Hình 3.16. h ia X iêu biểu của ẫu bụi khí đo rên ph kế cấu hình 1. 3.4. P p ầ y ố trong PM10 bằ PIXEA 3.4.1. IXEA ở NUS ỹ huậ A được nghiên cứu và áp dụng ại TN Broadbeam BS, hoa Vậ lý, NUS. Chùm p 2 MeV, buồng chân không 3.10-4mBar: 2 detector Si(Li) c phân giải n ng lượng 1 0 V ở 5.9k V, bề ặ 30 , cửa s Be 13m. Detector Si SBS (EG&G), 100mm2 được sử dụng để đo ph RBS. 3.4.2. X đị d ệ đỉ đặ Khi ẫu ỏng và khi chù p ới đập vuông g c với bề ặ ẫu hì diện ích đ nh đặc rưng sẽ là: Y = N * nz * X *  (3-10) VTB c 12
  15. T LATS VLNT&HN Đối với ia K, hà lượng nguyên ố được xác định h o công hức:  4Az   1   1  cz  Y . . .  (3-12)  N 0   Nt   K K   d  00 ẫu bụi khí 2.5 và 00 ẫu bụi khí 2.5-10 đã được phân ích b ng kỹ huậ ại S. Hà lượng của 1 nguyên ố đã được xác định. Phæ PIXE mÉu bôi khÝ 100000 Si Al S Ca 10000 K Sè ®Õm/kªnh Fe 1000 Ti Zn As 100 V Pb 10 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Kªnh Hình 3.21. h iêu biểu của ẫu bụi khí ghi nhận ại S. 3.4.3. Xác đị ệ ỹ IXEA ẫ M10 LOD được ính oán đồng hời với hà lượng các nguyên ố rong ẫu phân ích dùng ph n ề . 3.5. P m ượ PM10 bằ IC Các ca ion a , K , Ca , Mg , NH4 và các anion l , NO3 , NO2 , Br- và + + 2+ 2+ + - - - SO42- được phân ích rên s c ký DIONEX-600 ại ST. 3.6. v C ế p 3.6.1. T ị ẩ ghiên cứu sự ư ng quan gi a các giá rị phê chu n ẫu chu n (NAT-7, SRM-1833, BCR-38, Soil-7, SRM-2783…). 3.6.3. S ó ù ồ Tư ng quan gi a và Si rong bụi 2.5-10 được phân ích b ng A, 2 2- + có r = 0.96 và p = 0.01. Sự ư ng quan gi a SO4 và NH4 rong bụi 2.5 2 được phân ích b ng kỹ huậ có r = 0.92 và p = 0.01. 3.6.3. S sự phù hợp ố gi a kế quả phân ích ừ các phư ng pháp khác nhau. 3.7. X ệ ố m y ố PM2.5 và PM2.5-10 Th o ason (196 ), hệ số là giàu của nguyên ố rong bụi khí được xác định h o công hức: EF   X Si PM (3-18)  X Si Mason VTB c 13
  16. T LATS VLNT&HN Trong đ , (X/Si)PM là số gi a hà lượng nguyên ố và Si rong ẫu PM; (X/Si)Mason là số gi a hà lượng nguyên ố và Si rong vỏ rái đấ . h ng nguyên ố c cao được x là nguyên ố ch hị cho nguồn phá . h ng nguyên ố được là giàu nhiều nhấ rong cả bụi hô và ịn bao gồm Pb, S, Zn và Br (EF>100). Co, Cr, Cu, Ni c EF
  17. T LATS VLNT&HN 3.9. ô ì ô mb P 2.5 và PM2.5-10 ế ó mù ở H N ạ 1999-2001 Bụi khí lan ruyền ừ xa đến, kể cả ừ phía ngoài biên giới, c hể g p ph n khá quan rọng gây nên ô nhiễ bụi khí ở Hà ội về ùa đông. ô hình H S T-4 đã được sử dụng để ính oán các qu đạo T. Bảng 3.19. ế quả phân ích hồi quy (p = 0.01). Lnk  ếu ố quyế hu n sai PM Thời k r2 chu n sai định (loge)  của   PM2.5-10 10/98–03/99 0.64 8.0  1.1 RAIN -0.22 0.03 -0.33 (u/z)e -0.20 0.04 -0.26 (/z)m 0.25 0.05 0.24 RHp -0.95 0.25 -0.20 WS -0.30 0.08 -0.20 WSp -0.22 0.07 -0.15 RAINp -0.09 0.03 -0.14 05/99–07/99 0.74 18.6  1.7 RH -5.08 0.60 -0.83 RAIN -0.07 0.01 -0.32 SUN 0.07 0.02 0.23 RHp 1.56 0.54 0.29 WS 0.24 0.09 0.18 (u/z)e -0.11 0.04 -0.16 PM2.5 10/98–03/99 0.60 7.7  0.5 Tp -1.25 0.15 -0.45 WS -0.33 0.06 -0.33 RAINp -0.16 0.02 -0.33 WSp -0.17 0.06 -0.16 (u/z)ep -0.08 0.03 -0.15 (/z)m 0.12 0.04 0.15 (u/z)e -0.08 0.03 -0.14 05/99–07/99 0.60 13.9  2.0 WS -0.44 0.07 -0.49 RH -1.67 0.33 -0.42 T -0.97 0.31 -0.26 (u/z)ep -0.10 0.04 0.21 (u/z)e -0.07 0.04 -0.17 VTB c 15
  18. T LATS VLNT&HN 3.9.1. ĩđ ù đặ ở đ ô ễ PM10 ở Nộ uỹ đạo lùi của các khối không khí đến Hà ội c hể chia hành ba loại. 0 x ẫu bụi khí 4 giờ rong giai đoạn 1999-01 hu g p ại T T T áng đã được phân ích hành ph n hoá học, các kế quả được ách ra h o ba loại quỹ đạo. Trong n 1999 ba loại qu đạo được phân lập ư ng ứng với 115, 6 và 1 4 ẫu (số qu đạo). ỹ huậ A đã được áp dụng để nhận dạng và định lượng các nguồn phá ứng với ừng loại quỹ đạo, nhờ đ c hể ách và nhận diện được bụi khí ừ xa đến và bụi khí phá ra ại ch . 3.9.2. ô ì ồ ô ễ ừ ĩđ Ứng với i loại quỹ đạo, A c bốn nhân ố (nguồn phá ) được chọn gi lại rước khi hực hiện ph p quay rực giao. hân ố hứ nhấ c ải rọng lớn của SO42-, NH4+ và ải rọng b (hoặc vừa) của B và + là bụi ừ xa đến ( T). gược lại, nhân ố c ải rọng lớn của BC và K+, ải rọng b của SO42- và NH4+ ô ả bụi do đố nhiên liệu ại ch (LB). 2 nguồn này khác nhau ở ức độ rung hoà SO42- do cation NH4+. ác hạ hứ cấp này được chuyển hoá ừ khí SO2 phá ra do đố nhiên liệu chứa S và NH3 ừ các nguồn sinh học c rong khí quyển. Tải rọng lớn của B , + và Ca2+ rên nhân ố hứ nhấ của quỹ đạo loại 1 đ là bụi ừ B của sinh khối (B và +) lẫn với han ( a2+). SO42- ở đây h u như không kế hợp với H4 à bị rung hoà bởi các ca ion rong bụi đấ như Ca2+, Mg2+, K+ v.v…. hưng rong rường hợp quỹ đạo loại 3 hì B ừ sinh khối và han ách ra khỏi nhau. hân ố 4 c ải rọng lớn của a 2+ đại diện cho han, còn nhân ố 1 c ải rọng cao của B và + đại diện cho B sinh khối. Tải rọng lớn của a+ ở nhân ố số 4, loại 1, n i lên đây là nguồn uối biển. l- không xuấ hiện cùng với a+ nhưng O3- lại ư ng quan ạnh với nhân ố này cho hấy c phản ứng của uối biển với axi H O3 hoặc H2SO4 rong khí quyển. ác phản ứng này gi lại a O3 hoặc a2SO4 dưới dạng hạ và để cho HCl bay ra dưới dạng khí. 3.9.3. B ầ x (LRT) ỗ (LB) Tính rung bình cho 159 ẫu bụi ịn ( 2.5) hu g p và phân ích rong hai n 99-01 hì hành ph n T chiế 43%, 0%, 5 % và 33% hà lượng + của , SO4, K và B . H n 0% bụi ịn và sulpha quan r c được ở quỹ đạo loại là ừ xa đến ( T). Trong khi đ ở quỹ đạo loại 3 hành ph n T ch chiế c khoảng 10% và các hành ph n dẫn xuấ ừ đố nhiên liệu. Về giá rị uyệ đối, bụi ừ phía b c đến nhiều gấp 10- 0 l n bụi ừ phía na lên. SO42-, BC và K+ đến h o quỹ đạo rên biển cao h n quỹ đạo rên đấ liền 0%. VTB c 16
  19. T LATS VLNT&HN Bảng 3.21a,b,c. ô hình hành ph n nhân ố ứng với ba loại quỹ đạo lùi. 3.21a Tải rọng ứng với qu đạo loại 1 LB LRT Bụi đấ + han uối biển BC 0.89 0.34 0.15 K+ 0.64 0.64 0.26 NH4+ 0.98 SO42- 0.41 0.89 0.15 FM 0.78 0.49 0.12 0.14 Ca2+ 0.86 0.34 Cl- 0.96 Mg2+ 0.22 0.93 0.14 Na+ 0.13 0.19 0.22 0.94 hư ng sai ích luỹ, % 32.3 58.9 80.7 92.5 NO3- 0.31 0.82 3.21b Tải rọng ứng với qu đạo loại LRT Bụi đấ + han uối biển LB BC 0.82 0.39 0.19 K+ 0.74 0.54 0.16 NH4+ 0.90 SO42- 0.84 0.30 0.28 FM 0.89 0.19 0.14 0.18 Ca2+ 0.23 0.29 0.13 0.91 Cl- 0.19 0.79 0.33 0.27 Mg2+ 0.23 0.64 0.43 0.39 Na+ 0.17 0.37 0.88 0.12 hư ng sai tích luỹ, % 42.0 62.4 75.3 88.1 NO3- 0.40 0.48 3.21c Tải rọng ứng với qu đạo loại 3 LB Biển + bụi đấ LRT B han + bụi sinh khối đấ BC 0.94 0.14 0.19 K+ 0.72 0.13 0.38 0.23 NH4+ 0.36 0.81 SO42- 0.51 0.93 FM 0.82 0.10 0.45 Ca2+ 0.98 Cl- 0.91 Mg2+ 0.17 0.84 0.23 VTB c 17
  20. T LATS VLNT&HN Na+ 0.86 0.24 hư ng sai ích luỹ, % 27.7 53.4 75.5 87.7 NO3- 0.40 0.55 Bảng 3.22. Đ ng g p của T & LB vào FM, SO42-, BC và K+ theo quỹ đạo. FM SO42- BC K+ K+/BC NH4+/SO42- (LRT) ạ 1 LB 26.3 (55%) 2.7 (28%) 6.2 (69%) 0.43 (47%) 0.07 0.2 LRT 18.5 (39%) 6.6 (69%) 2.5 (28%) 0.44 (48%) 0.18 1.3 ạ 2 LB 5.1 (10%) 1.5 (15%) 0.6 (10%) 0.02 ( 2%) 0.03 0 LRT 42.6 (80%) 8.1 (78%) 4.7 (78%) 0.60 (81%) 0.12 1.3 ạ 3 LB 16.6 (85%) 2.6 (78%) 3.9 (95%) 0.36 (75%) 0.09 0.95 LRT 2.1 (11%) 0.36 (22%) 0.2 (4%) 0.05 (10%) 0.25 1.5 3.10. ô ì ô mb P 2.5 và PM2.5-10 ở v ô ô ắ ạ 2001-2002 3.10.1. S ầ ọ ô ễ PM2.5 và PM2.5-10 ở ị ô ô Hà lượng rung bình của các hợp ph n hoá học rong ẫu bụi khí ở vị rí và số hà lượng của chúng gi a hành hị và nông hôn được rình bày rong bảng 3. 6 và hình 3.33. (Thµnh thÞ/N«ng th«n) 5 4 PM2.5 PM2.5-10 3 2 1 0 Mg Mn Mg+ BC NH4 Cl- K+ Fe Mass Pb Ca Zn SO4 Na+ NO3 Ca+ Cl V K Si Al Ti Hình 3.33. T số hà lượng các nguyên ố hoá học rong bụi khí gi a hành hị và nông thôn. VTB c 18
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2