MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Ô nhiễm không khí vấn đề nghiêm trọng đô thị, đặc biệt nước phát triển Theo nghiên cứu gần đây, việc phơi nhiễm bụi có nồng độ trung bình năm vượt 50 µg/m3 126 thành phố giới nguyên nhân khoảng 130 nghìn ca tử vong sớm Chất lượng không khí nói chung không khí đô thị nói riêng chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Các nguồn khí thải đô thị công nghiệp, giao thông, sinh hoạt, xây dựng làm suy giảm chất lượng không khí Tuy nhiên, thành phố có nhiều xanh, diện tích mặt nước (hồ, ao, sông) lớn chất lượng không khí cải thiện phần Để đánh giá chất lượng môi trường không khí, hai phương pháp thực phương pháp thực nghiệm mô hình hóa Đối với phương pháp thực nghiệm, kết đo đạc thông số đặc trưng cho môi trường không khí nói chung TSP nói riêng giá trị cuối điểm tiếp nhận Giá trị tính đến tác động tổng hợp từ nguồn phát thải ảnh hưởng đến điểm tiếp nhận khả lọc giữ bụi xanh, mặt nước Tuy nhiên thực tế số điểm đo số lần đo không nhiều, tần suất đo thấp đánh giá dựa vào giá trị quan trắc chưa cho thấy tranh tổng quát chất lượng không khí vùng nghiên cứu Phương pháp mô hình hóa khắc phục điều này, song, kết tính toán điểm tiếp nhận cho thấy giá trị nồng độ chất ô nhiễm nguồn thải chất ô nhiễm gây mà chưa tính đến khả làm không khí tác nhân khác có xanh mặt nước Vì vậy, giá trị nồng độ tính theo mô hình có sai khác nhiều so với thực tế, phụ thuộc vào độ che phủ xanh diện tích mặt nước khu vực nghiên cứu Ngoại trừ TSP, Hà Nội chưa bị ô nhiễm không khí nghiêm trọng chất ô nhiễm khác Tuy nhiên chất lượng môi trường không khí Hà Nội bị suy giảm áp lực dân số, công nghiệp, giao thông Các nghiên cứu chất lượng không khí Hà Nội sở ứng dụng phương pháp mô hình hóa dừng mức đánh giá thông qua giá trị yếu tố gây ô nhiễm từ loại nguồn thải khác Trong đó, số yếu tố môi trường có ảnh hưởng tốt đến chất lượng không khí xanh, mặt nước chưa đưa vào toán đánh giá định lượng cụ thể Vì việc nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí cho khu vực Hà Nội có tính đến tổng hợp yếu tố cần thiết Mục tiêu nghiên cứu a) Đánh giá chất lượng môi trường không khí ảnh hưởng loại nguồn thải gây cho vực nội thành Hà Nội theo kịch khác b) Nghiên cứu, xây dựng phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí có tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm (độ che phủ xanh, mặt nước), làm sở cho việc phân hạng chất lượng môi trường không khí khu vực Hà Nội (cũ) Nội dung nghiên cứu: • Nghiên cứu tổng quan chất lượng môi trường không khí, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí, phương pháp đánh giá chất lượng không khí trạng chất lượng môi trường không khí Hà Nội • Lập sơ đồ phân vùng mức độ ô nhiễm cho môi trường không khí Hà Nội (tính cho TSP) dựa vào mô hình ISC • Nghiên cứu, xây dựng qui trình đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí có tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm (độ che phủ xanh, diện tích mặt nước) • • Nghiên cứu thử nghiệm lập đồ đánh giá tổng hợp chất lượng không khí theo qui trình cho khu vực nội thành Hà Nội (cũ), phục vụ công tác quản lý, giám sát chất lượng môi trường thành phố Hà Nội Đề xuất số giải pháp cải thiện chất lượng không khí Hà Nội Đối tượng phạm vi nghiên cứu • Luận án tập trung làm rõ chất lượng môi trường không khí Hà Nội ảnh hưởng đồng thời nguồn gây ô nhiễm nguồn công nghiệp, giao thông, sinh hoạt yếu tố có vai trò làm không khí xanh, mặt nước Thông số lựa chọn để nghiên cứu tính toán TSP • Phạm vi nghiên cứu: Khu vực nội thành Hà Nội cũ Kích thước vùng nghiên cứu phạm vi 20km x20km Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp mô hình hóa với phần mềm có quyền ISC phương pháp tính tần suất vượt chuẩn để đánh giá mức độ ô nhiễm không khí • Phương pháp đồ hệ thông tin địa lý (GIS) để tính mật độ che phủ xanh, diện tích mặt nước, mật độ đường giao thông xây dựng đồ chuyên đề, đồ tổng hợp Phương pháp chập đồ môi trường công cụ GIS: Ứng dụng xây dựng số đánh giá tổng hợp đồ tổng hợp Những đóng góp luận án a) Lần yếu tố có lợi cho môi trường không khí độ che phủ xanh diện tích mặt nước tính đến toán đánh giá chất lượng không khí Việt Nam cách định lượng b) Lần đưa qui trình đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí có tính đến tác động tổng hợp yếu tố gây ô nhiễm (nguồn phát thải chất ô nhiễm) yếu tố cải thiện chất lượng môi trường không khí (cây xanh, mặt nước) • c) Kết hợp hệ phương pháp mô hình hóa, công cụ GIS, phương pháp chập đồ môi trường để xây dựng số tổng hợp đồ đánh giá chất lượng môi trường không khí cho khu vực đô thị Ý nghĩa khoa học thực tiễn a) Góp phần mở hướng nghiên cứu đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí, có tính đến yếu tố xanh, mặt nước – yếu tố giảm thiểu ô nhiễm hữu hiệu b) Cung cấp sở khoa học thiết kế khu vực bảo tồn, trồng xanh, bảo tồn diện tích mặt nước tăng cường loại bỏ chất ô nhiễm nhằm cải thiện sức khỏe cộng đồng c) Có thể ứng dụng phương pháp đánh giá tổng hợp vào giải toán thực tiễn môi trường không khí như: Đánh giá tác động môi trường, qui hoạch môi trường, qui hoạch mạng lưới điểm quan trắc, qui hoạch không gian phân bố vùng cách ly vệ sinh công nghiệp, phục vụ công tác giám sát, cảnh báo ô nhiễm quản lý chất lượng không khí địa bàn thành phố Hà Nội mở rộng cho tỉnh thành khác phạm vi nước Cấu trúc luận án Luận án bố cục làm chương với phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo NỘI DUNG LUẬN ÁN Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong chương này, luận án nghiên cứu tổng quan vấn đề chung liên quan đến chất lượng không khí khái niệm chất lượng không khí, ô nhiễm không khí, yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí yếu tố khí tượng, độ che phủ xanh diện tích mặt nước; khái quát phương pháp đánh giá chất lượng môi trường không khí, tình hình nghiên cứu chất lượng môi trường không khí Thế giới Việt nam; trạng chất lượng không khí Hà Nội Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng luận án tập trung vào yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí Hà Nội nguồn gây ô nhiễm công nghiệp, giao thông yếu tố có vai trò làm không khí xanh, mặt nước TSP lựa chọn chất ô nhiễm để nghiên cứu tính toán luận án Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu luận án khu vực thành phố Hà Nội cũ xung quanh với nguồn thải có khả ảnh hưởng đến chất lượng không khí địa bàn thành phố Khu vực nghiên cứu khoanh vùng lưới ô vuông, ô có kích thước 250 m x 250 m, tương đương với diện tích vùng nghiên cứu 20km x 20km 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp mô hình hóa đánh giá chất lượng môi trường không khí 2.2.1.1 Cơ sở lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm không khí Trong trường hợp tổng quát, trị số trung bình nồng độ chất ô nhiễm không khí phân bố theo thời gian không gian mô tả từ phương trình xuất phát vận chuyển, khuyếch tán rối biến đổi hóa học đầy đủ sau: ∂C  ∂C  ∂  ∂C  ∂  ∂C ∂C ∂C ∂C ∂   + Kz + Vx + Vy + Vz = Kx  + αC − β C  + Ky ∂z  ∂y  ∂z  ∂t ∂x ∂y ∂z ∂x  ∂x  ∂y  (2.1) Dựa sở lý thuyết khuếch tán phương trình vi phân tổng quát, nhà khoa học Gauss, Sutton, Berliand theo cách giải riêng đưa công thức tính nồng độ chất ô nhiễm phân bố không gian công thức tính nồng độ cực đại khoảng cách đạt cực đại tương ứng 2.2.1.2 Mô hình lan truyền chất ô nhiễm ISC Mô hình lan truyền chất ô nhiễm ISC mô hình dạng Gauss Nồng độ chất ô nhiễm điểm có tọa độ x, y, z tính theo công thức sau:   y   QKVD χ= exp − 0.5     2πu s σ y σ z   σ y    (2.2) Trong đó: χ: Nồng độ chất ô nhiễm (mg/m3); Q: Lượng phát thải chất ô nhiễm điều kiện tiêu chuẩn (g/s); K: Hệ số chuyển đổi, giá trị mặc định K= 1.106 Q g/s nồng độ chất ô nhiễm μg/m3 D: Đại lượng vô thứ nguyên đặc trưng cho biến đổi vật lý hóa học chất ô nhiễm trình lan truyền V: Thành phần (vô thứ nguyên) đề cập đến ảnh hưởng chiều cao ống khói, độ cao điểm tiếp nhận, …; σy, σz: Độ lệch chuẩn phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo phương ngang thẳng đứng (m); us: Tốc độ gió trung bình độ cao phát thải (m/s) 2.2.1.3 Mô hình Sutton Mô hình Sutton dạng cải tiến mô hình Gauss, nồng độ chất ô nhiễm mặt đất tính thông qua công thức: C ( x, y,0 ) =   y H  2.M exp − − n  +  π u.C y C z x − n  x  C y C z  Trong đó: M: Công suất nguồn thải (mg/s) (2.3) u: Tốc độ gió trung bình mặt đất (m/s) C(x,y,0): Nồng độ chất ô nhiễm (mg/m3) Cy, Cz: Các hệ số khuếch tán rối suy rộng Sutton n: liên quan đến số tầng kết nhiệt 2.2.2 Phương pháp tính tần suất vượt chuẩn Nội dung phương pháp tần suất vượt chuẩn tính tần suất ngày xuất nồng độ chất ô nhiễm lớn nồng độ cho phép để xác định mức ô nhiễm nguồn thải công nghiệp gây nên chu kỳ thời gian Trong phương pháp này, nồng độ chất ô nhiễm tính từ mô hình Sutton hay Berliand theo kỳ quan trắc khí tượng obs (4 kỳ ngày) với chuỗi số liệu đủ dài vòng đến năm Ở kì quan trắc, ứng với giá trị tốc độ gió, nhiệt độ, lượng mây đo ta ước lượng thông số Cy, Cz, n mô hình Sutton hay k0, k1, n mô hình Berliand dựa vào bảng phân loại cấp ổn định Tunner, phát triển Passquil Từ đó, tính giá trị nồng độ chất ô nhiễm mặt đất C(x,y,0) theo kỳ quan trắc Giá trị nồng độ trung bình ngày trung bình cộng giá trị nồng độ tính theo kì quan trắc So sánh giá trị với tiêu chuẩn cho phép ta tính tần suất số ngày có nồng độ vượt tiêu chuẩn chu kì thời gian (có thể năm mùa) địa điểm xác định Kết tính toán thể dạng sơ đồ đồ cho ta tranh tổng quát phân bố ô nhiễm khu vực nghiên cứu 2.2.3 Phương pháp tính toán xây dựng đồ chuyên đề công cụ GIS • • • Xây dựng sở liệu đầu vào cho mô hình tính toán lan truyền ô nhiễm Xây dựng đồ phân bố ô nhiễm Xây dựng đồ chuyên đề đồ đánh giá tổng hợp chất lượng không khí 2.2.4 Phương pháp chập đồ môi trường Phương pháp sử dụng luận án để xây dựng qui trình đánh giá chất lượng không khí tổng hợp có tính đến yếu tố ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng không khí Hà Nội (ô nhiễm nguồn thải công nghiệp giao thông) yếu tố có ảnh hưởng tốt đến chất lượng không khí (cây xanh, mặt nước) Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết ứng dụng mô hình ISC để đánh giá chất lượng môi trường không khí khu vực Hà Nội (tính cho TSP) 3.1.1 Các kịch tính toán - Kịch 1: Trường hợp tính cho năm 2007 (năm sở) Tính toán phân bố nồng chất chất ô nhiễm cho thành phố Hà Nội (cũ) với số liệu phát thải năm 2007 xem năm sở để tính toán: Các nguồn gây ô nhiễm giai đoạn chủ yếu nguồn công nghiệp, nguồn giao thông nguồn sinh hoạt Trong đó, nguồn thải công nghiệp (trên địa bàn Hà Nội cũ) xem nguồn gây ô nhiễm - Kịch 2: Trường hợp tính cho năm 2010 Các nguồn phát thải giai đoạn bao gồm: nguồn điểm công nghiệp, nguồn giao thông (nguồn đường), nguồn sinh hoạt xây dựng (nguồn mặt) Năm 2010, nhà máy hướng tới mục tiêu giảm lượng thải 50%, di chuyển toàn sở công nghiệp gây ô nhiễm nghiêm trọng khỏi thành phố theo định UBND thành phố Hà Nội - Kịch 3: Dự báo mức độ ô nhiễm TSP cho năm 2020 Jica đã đưa dự báo lượng thải chất ô nhiễm không khí cho năm 2020 theo hai kịch phát thải thấp phát thải cao Phát thải thấp trường hợp có biện pháp giảm phát thải, kiểm soát mức phát thải Phát thải cao trường hợp xảy không kiểm soát trình phát thải chất ô nhiễm Dựa vào dự báo JICA coi nguồn điểm không tác động đáng kể đến chất lượng không khí, dự án AIRPET mã hóa nguồn thải thành dạng ước tính công suất phát thải cho loại nguồn: • Nguồn mặt phát thải từ sinh hoạt, giao thông phân tán, xây dựng; • Nguồn mặt phát thải từ khu, cụm công nghiệp lớn; Nguồn đường tập trung từ đường giao thông mật độ cao; Luận án sử dụng số liệu ước tính nguồn phát thải AIRPET để dự báo mức độ ô nhiễm không khí khu vực nghiên cứu Hà Nội cho năm 2020 3.1.2 Kết tính toán nhận xét • • Kết tính theo kịch 1: Trong giai đoạn 2007, khu vực Hà Nội cũ bị ô nhiễm TSP diện rộng, đặc biệt vùng xung quanh khu công nghiệp Thượng Đình (quận Thanh Xuân), Vĩnh Tuy – Mai Động (Hai Bà Trưng), thị trấn Văn Điển (H Thanh Trì)… Giá trị cực đại TSP khu vực tương đối cao, >2- lần Qui chuẩn cho phép vùng ô nhiễm rộng Một nguyên nhân gây nên mức độ ô nhiễm TSP cao khu vực chịu ảnh hưởng mạnh chịu tác động tổng hợp nhiều nguồn từ khu công nghiệp nêu - khu, cụm công nghiệp cũ, phần lớn công nghệ lạc hậu, hiệu suất đổi thiết bị thấp Khu vực khu phố cổ có dấu hiệu ô nhiễm TSP hoạt động đun nấu kinh doanh, sinh hoạt với mức độ cao • Kết tính theo kịch 2: Nhìn chung năm 2010, mức độ ô nhiễm TSP giảm nhiều so với năm 2007 Vùng ô nhiễm quanh khu công nghiệp giảm đáng kể số nguồn thải công nghiệp ngừng hoạt động Một số vùng ô nhiễm xuất phát thải nguồn mặt mức độ không cao • Kết tính theo kịch Kết tính phân bố nồng độ TSP vào năm 2020 theo hai trường hợp phát thải thấp phát thải cao cho thấy: Nhìn chung, khả ô nhiễm TSP giảm nhiều diện tích mức độ ô nhiễm so với năm 2007 2010 Tuy nhiên, ô nhiễm TSP xảy diện rộng thiếu giải pháp kiểm soát Nếu kiểm soát phát thải tốt, giảm đáng kể vùng có chất lượng không khí Hình 3.1 Phân bố nồng độ TSP trung bình cao khu vực thành phố Hà Nội (cũ) năm 2007 Nhận xét chung: Kết tính toán phân bố TSP theo mô hình ISC theo trường hợp khác cho thấy tranh tổng quát mức độ ô nhiễm TSP giai đoạn khác Diễn biến TSP không tuân theo qui luật phụ thuộc vào tăng giảm nguồn khu vực nghiên cứu Giá trị tính chưa tính tới khả lọc giữ bụi xanh mặt nước 3.2 Nghiên cứu, đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí tổng hợp có tính đến yếu tố giảm nhẹ bụi 3.2.1 Phương pháp luận Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường không khí mô hình hóa cho thấy tranh tổng quát môi trường không khí khu vực nghiên cứu Một hạn chế phương pháp giá trị nồng độ chất ô nhiễm nói chung TSP nói riêng tính điểm tiếp nhận chưa tính đến khả lọc giữ bụi xanh mặt nước Do kết tính toán 10 có sai khác nhiều so với giá trị thực Để khắc phục hạn chế trên, đề xuất phương án đánh giá tổng hợp chất lượng không khí (tính riêng cho TSP) Trong phương pháp này, yếu tố gây ô nhiễm (nguồn thải công nghiệp, giao thông) yếu tố cải thiện chất lượng môi trường không khí (cây xanh, mặt nước) tính đến Các công cụ phương pháp sử dụng để tính toán đánh giá mô hình hóa theo cách tính tần suất vượt chuẩn, GIS chập đồ môi trường 3.2.2 Xây dựng qui trình đánh giá chất lượng môi trường không khí có tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm Bước 1: Phân vùng khu vực nghiên cứu Chia khu vực nghiên cứu thành mạng lưới ô vuông, cho yếu tố cần xét xem có giá trị đồng ô Kích thước ô 250m x 250m Bước 2: Xác định yếu tố có ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí khu vực đô thị Hà Nội, lựa chọn tiêu đánh giá - Yếu tố gây ô nhiễm: Bao gồm ô nhiễm nguồn thải điểm công nghiệp (đặc trưng ống khói nhà máy), ô nhiễm giao thông - Yếu tố cải thiện chất lượng môi trường không khí: đặc trưng độ che phủ xanh diện tích mặt nước Chỉ tiêu để đánh giá chất lượng môi trường không khí lựa chọn sau: • Chỉ tiêu tần suất vượt chuẩn P (%): phần trăm số ngày có nồng độ chất ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép khoảng thời gian định Chỉ tiêu sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn thải công nghiệp gây • Chỉ tiêu mật độ đường (km/km2): Sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm giao thông gây liên quan đến mức độ phát thải ô nhiễm từ phương tiện tham gia giao thông tuyến đường Những khu vực có mật độ đường lớn có khả phát thải ô nhiễm cao 11 Chỉ tiêu tỉ lệ diện tích che phủ xanh diện tích mặt nước (%) : Mật độ che phủ xanh tính tổng diện tích che phủ xanh ô diện tích toàn ô vuông (%) Tỷ lệ diện tích mặt nước tính tổng diện tích mặt nước ô diện tích toàn ô vuông (%) Mật độ đường, độ che phủ xanh diện tích mặt nước tính nhờ số phần mềm GIS Arc GIS Bước Xây dựng đồ chuyên đề theo tiêu lựa chọn: P, mật độ đường, mật độ che phủ xanh, tỉ lệ diện tích mặt nước • • Giá trị yếu tố (đặc trưng tiêu) tính cho ô vuông phân chia theo cấp độ • Cho điểm theo mức độ ảnh hưởng tới môi trường không khí yếu tố (cho điểm theo cấp độ) Xây dựng đồ chuyên đề cho yếu tố Bước 4: Xác định hệ số quan trọng (tầm quan trọng) yếu tố môi trường Bước 5: Xây dựng đồ tổng hợp Bản đồ tổng hợp xây dựng sở tiến hành chồng xếp đồ chuyên đề yếu tố môi trường nói có tính đến tầm quan trọng yếu tố theo công thức: • n I = ∑ ¦ Wi Ri i =1 (3.4) Trong đó: I số tổng hợp đánh giá chất lượng môi trường không khí cho ô; Ri cấp (hạng) tương ứng với tiêu (yếu tố) thứ i ô tính; Wi trọng số tương ứng với yếu tố i; n số nhân tố ảnh hưởng Căn vào số tính cho ô toàn mạng lưới, tiến hành phân hạng chất lượng môi trường không khí toàn khu vực nghiên cứu 12 3.2.3 Ứng dụng qui trình đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí có tính đến yếu tố giảm nhẹ TSP 3.2.3.1 Xây dựng đồ chuyên đề 1) Bản đồ phân bố mức độ ô nhiễm TSP nguồn thải công nghiệp Mô hình Sutton theo phương pháp tính tần suất vượt chuẩn sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm TSP nguồn thải điểm công nghiệp gây Số liệu đầu vào để tính toán bao gồm: - Số liệu khí tượng: Luận án sử dụng dãy số liệu liên tục năm từ 2007-2010 trạm Láng (Hà Nội), với kỳ quan trắc trong ngày (1h, 7h, 13h, 19h) bao gồm yếu tố sau: Hướng gió tính theo 16 hướng, hướng cách 22,5o; Tốc độ gió (m/s); Nhiệt độ không khí (0C); Lượng mây tổng quan (tính phần mười bầu trời) • Số liệu nguồn thải: Tọa độ nguồn thải, công suất nguồn thải M (mg/s), độ cao ống khói h (m), đường kính miệng ống khói d (m), nhiệt độ khí thải miệng ống khói Tr (oK), tốc độ miệng ống khói (m/s) Tiêu chuẩn để tính toán: QCVN 5937-2005 Chỉ tiêu cho phép TSP thời gian 24 0,2mg/m3 Luận án đưa đố ô nhiễm TSP khu vực Hà Nội theo mùa năm Mùa nóng bao gồm tháng 4-9; mùa lạnh gồm tháng 10-12 năm trước 1-3 năm sau Xét chung cho năm (hình 3.3), thành phố Hà Nội bị ô nhiễm bụi lơ lửng mức độ cao, nhiều nơi có tới 40% số ngày năm vượt Qui chuẩn cho phép phường Thanh Xuân Trung, Thanh Xuân Bắc, Nhân Chính (quận Thanh Xuân), Thanh Nhàn, Minh Khai, Phố Huế (quận Hai Bà Trưng) , Thanh Liêt ( Huyện Thanh Trì) Nếu coi tần suất 10% số ngày năm có nồng độ vượt qui chuẩn làm để đánh giá mức độ ô nhiễm diện tích chịu ô nhiễm TSP lớn tác động tổng hợp nguồn địa bàn thành phố vùng phụ cận • 13 Có thể thấy rõ vai trò hướng gió thịnh hành năm lan truyền TSP Do hướng gió đông nam, đông bắc, đông hướng gió có tần suất lớn năm nên khu vực có mức độ ô nhiễm cao chủ yếu nằm phía Tây, Tây Bắc, Bắc Tây bắc, phía Tây nam khu công nghiệp lớn Thượng Đình, Vĩnh Tuy - Mai Động Phạm vi ảnh hưởng chất ô nhiễm có khác khau mùa nóng mùa lạnh Vào mùa lạnh, khả lan truyền chất ô nhiễm xa so với mùa nóng Mức độ ô nhiễm vào mùa lạnh cao so với mùa nóng Giá trị tần suất vượt chuẩn lớn lên tới 50% khu vực kể Mức độ Tần suất xuất Điểm ô nhiễm nồng độ đánh TSP vượt giá TCCP (P%) Rất cao P>40 Cao 30< P ≤ 40 Trung 20< P ≤ 30 Nhẹ 10< P ≤ 20 Rất nhẹ < P ≤ 10 bình Hình 3.3 Bản đồ mức độ ô nhiễm Bảng 3.3 Chỉ tiêu đánh giá mức TSP độ ô nhiễm công nghiệp TSP 2) Xây dựng đồ mật độ đường giao thông 14 Mật độ đường khu phố cổ cao đạt từ 10-16km/km2 Khu vực có mật độ đường tương đối cao gần trung tâm thành phố (5-10km/km2) Khu vực xa trung tâm (Quận Thanh Xuân, Cầu Giấy) ngoại thành Hà nội mật độ đường từ 2-5 km/km2 Kết tính mật độ cho thấy phù hợp với số liệu JICA trước Mật độ giao thông chia thành mức bảng 3.4 cho điểm đánh giá theo mức Thang đánh giá cho từ thấp đến cao tương ứng với khả gây ô nhiễm thông qua mật độ giao thông từ thấp đến cao Hình 3.7 Bản đồ mật độ đường giao thông khu vực nội thành Hà Nội Bảng 3.4: Chỉ tiêu đánh giá mật độ đường giao thông Phân cấp mật độ đường giao thông Mật độ đường giao thông (km/km2) 15 Điểm đánh giá Rất cao 16< G ≤ 34 Cao 10< G ≤ 16 Trung bình 5< G ≤ 10 Thấp 2< G ≤5 Rất thấp < G ≤2 3) Xây dựng đồ phân bố tỉ lệ diện tích che phủ xanh khu vực Hà Nội Tỉ lệ diện tích che phủ xanh với qui mô tính toán 625m2 (tương ứng với diện tích ô vuông) đạt từ 20 -50% trở lên chủ yếu quận Cầu giấy, Hoàn Kiếm, Ba đình số phường thuộc quận Hai Bà Trưng gần trung tâm thành phố Tỉ lệ 5-20% nằm rải rác nội thành Hà Nội Các khu vực có tỉ lệ 1% chủ yếu tuyến phố cổ 36 phố phường (Quận hoàn Kiếm) số tuyến đường thuộc Quận Thanh Xuân, Đống Đa (tuyến đường Tây sơn – Nguyễn Trãi) Tỷ lệ che phủ xanh chia làm mức cho điểm bảng 3.5 Tỉ lệ che phủ xanh thấp nhận giá trị điểm số cao ngược lại Bảng 3.5: Chỉ tiêu đánh giá tỷ lệ che phủ xanh Mức độ che phủ Tỷ lệ che phủ xanh xanh C (%) Rất cao Điểm đánh giá C >45 Cao 30 < C ≤ 45 Trung bình 15 < C ≤ 30 Thấp 10 < C ≤ 15 Rất thấp < C ≤ 10 16 4) Xây dựng đồ phân bố tỉ lệ diện tích mặt nước khu vực Hà Nội Tỉ lệ phần trăm diện tích mặt nước tính ô vuông (có diện tích 625m2) , chia làm mức cho điểm bảng 3.6 Tỉ lệ phần trăm diện tích mặt nước thấp nhận giá trị điểm số cao ngược lại Tỷ lệ diện tích vùng có mặt nước dao động từ 20% nằm rải rác tất các phường, xã thành phố Nhìn chung tỉ lệ diện tích mặt nước (sông, hồ, ao, đầm) khu vực nghiên cứu thấp Quận Tây Hồ huyện Thanh Trì hai khu vực mà nhiều nơi có tỉ lệ diện tích mặt nước đạt từ 40% Hình 3.9 Bản đồ phân bố tỉ lệ diện tích mặt nước khu vực nghiên cứu (qui mô tính cho lưới) Bảng 3.6: Chỉ tiêu đánh giá tỷ lệ diện tích mặt nước Tỷ lệ diện tích mặt Tỷ lệ diện tích mặt nước theo cấp độ nước M (%) Rất cao 80 < M ≤100 17 Điểm đánh giá Cao 60 < M ≤ 80 Trung bình 40 < M ≤ 60 Thấp 20 < M ≤ 40 Rất thấp M ≤ 20 3.2.3.2.Bước đầu đánh giá tổng hợp chất lượng không khí khu vực đô thị Hà Nội có tính đến yếu tố giảm nhẹ TSP Bản đồ tổng hợp chất lượng không khí xây dựng sở chồng xếp đồ chuyên đề theo nguyên lý trình bày công thức (3.4) Trọng số tương ứng với yếu tố môi trường Wi lựa chọn sau: Wi= 3,0; 3,5; 2,0; 1,5; (tổng trọng số 10) tương ứng với W1 (đối với ô nhiễm công nghiệp); W2 (ô nhiễm giao thông); W4 (đối với xanh); W5 (đối với mặt nước) Kết tính toán số tổng hợp thể chất lượng môi trường không khí biểu diễn đồ năm Chất lượng không khí phân hạng từ thấp đến cao dựa theo thang điểm bảng 3.8 Bảng 3.8 Phân cấp đánh giá chất lượng không khí tổng hợp khu vực Hà Nội cũ (tính cho TSP) Cấp đánh giá chất lượng Chỉ số tổng hợp (I) không khí (tính cho TSP) Thấp 40 - 50 Trung bình 30 - 40 Khá 20 - 30 Cao 10 - 20 Các khu vực có chất lượng môi trường bao gồm khu vực phường Nhân Chính, phần phường Trung Hoà, phần phía tây phường Thanh Xuân Trung, Thanh Xuân Bắc (Q.Thanh Xuân) 18 phường Thanh Nhàn, Quỳnh Lôi, Minh Khai (Hai Bà Trưng), Mai Động, Đồng tâm, Giáp bát (Hoàng Mai) Trên đồ cho thấy, chất lượng không khí đánh giá thấp trung bình Đây khu vực chịu tác động tổng hợp nhiều nguồn bao gồm giao thông công nghiệp, đặc biệt chịu ô nhiễm cao hoạt động từ khu công nghiệp Thượng Đình, Vĩnh Tuy – Mai động Các yêú tố có lợi cho môi trường diện tích che phủ xanh mặt nước ít, không đáng kể so với diện tích khu vực Do chất lượng không khí không cải thiện nhiều Các khu vực thuộc quận Hai Bà Trưng gồm phường Trần Hưng Đạo, Ngô Thì Nhậm, ô nhiễm công nghiệp không nặng khu vực trên, mật độ giao thông tương đối lớn Do vậy, nói khu vực bị ô nhiễm nặng giao thông Tuy nhiên, tuyến đường lớn khu vực có xanh với độ che phủ lớn nên chất lượng không khí cải thiện, chất lượng không khí đánh giá mức trung bình Khu vực phường Thuỵ Khuê, Cống vị (Ba đình), Nghĩa đô, Nghĩa Tân, Thượng Thanh (Long Biên) , Sài Đồng, Bát Tràng (Gia Lâm), Tam Hiệp, Tả Thanh Oai (Thanh Trì) chất lượng không khí xếp vào loại trung bình Đặc biệt, chất lượng không khí thấp vào loại phải kể đến khu phố cổ Nếu nhìn vào đồ ô nhiễm công nghiệp khu vực có chất lượng không khí tốt Trong đó, đồ mật độ giao thông, đồ mật độ xanh, diện tích mặt nước lại khu vực có mật độ đường giao thông cao khu vực Hà Nội tỉ lệ diện tích không gian xanh thuộc loại tương đối thấp Vì đồ tổng hợp chất lượng không khí khu vực mức trung bình Nhìn chung, quận nội thành Tây Hồ, Long Biên, Gia Lâm chất lượng không khí tốt Một số khu vực nội thành cũ có chất lượng không khí tương đối tốt khu vực Quảng trường Ba Đình, Ngọc 19 Khánh, Cống Vị, Khu vực Hồ Thiền Quang, Khương Mai, Khương Đình, Đại Kim ( Thanh Xuân) Đây khu vực có tỉ lệ che phủ xanh diện tích mặt nước tương đối cao Hình 3.10 Bản đồ tổng hợp đánh giá chất lượng không khí khu vực Hà Nội (cũ), tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm (cả năm) 3.2.4 Khả ứng dụng phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng không khí 3.2.4.1 Ý nghĩa đồ tổng hợp chất lượng không khí Bản đồ chất lượng không khí tổng hợp tình trạng không khí khu vực khác thành phố mức chất lượng không khí tốt, trung bình hay Chồng xếp đồ thích hợp khác chất lượng không khí khu vực nhạy cảm thành phố (các điểm nóng) Tùy vào mục đích sử dụng mà đồ có ý nghĩa khác nhau, chẳng hạn như: 20 - Cung cấp thông tin cho người định cân nhắc lựa chọn thêm dự án có khả phát thải chất ô nhiễm khu vực chất lượng không khí khu vực mức hay trung bình; - Cung cấp thông tin việc đặt trạm quan trắc chất lượng môi trường không khí xác (vì vị trí đặt trạm tính đến khả lọc bụi xanh mặt nước); - Cung cấp thông tin việc lựa chọn đầu tư vào biện pháp cải thiện chất lượng không khí; - Là sở khoa học việc thiết kế qui hoạch hệ thống xanh; - Cung cấp thông tin cho cộng đồng chất lượng không khí, đặc biệt định đầu tư bất động sản hay dự án liên quan đến sức khỏe cộng đồng 3.2.4.2.Khả ứng dụng phương pháp • Trong trường hợp thiếu số liệu: sử dụng phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí đề xuất thông qua cách đánh giá gián tiếp mật độ đường giao thông, hay mật độ dân số chồng xếp đồ chuyên đề yếu tố (phương pháp chập đồ môi trường) kết tổng hợp Xây dựng sở khoa học để thiết kế khu vực trồng xanh hợp lý: Nếu xây dựng đồ mật độ dân số chi tiết đến cấp phường hay khu dân cư, kết hợp với đồ tổng hợp có tính đến yếu tố mật độ dân số chất lượng không khí, khu vực cần thiết phải trồng thêm xanh 3.3 Đề xuất giải pháp nâng cao chất chất lượng môi trường không khí Hà Nội 3.3.1 Xây dựng hệ thống hỗ trợ định để quản lý chất lượng không khí đô thị Hà Nội: Hệ thống dựa hệ thống mô hình hóa khuếch tán chất ô nhiễm, đồ kỹ thuật số sở liệu có liên quan để • 21 ước tính lượng khí thải phân bố không gian chất ô nhiễm không khí với trợ giúp phần mềm GIS 3.3.2 Áp dụng “Hệ thống kiểm soát phát thải cho thành phố phát triển” Hà Nội: Hệ thống bao gồm thành phần Hệ thống đạo kiểm soát; Đánh giá phương án kiểm soát; Kiểm soát nguồn thải điểm; Kiểm soát nguồn thải di động 3.3.3 Giải pháp liên quan đến xanh mặt nước a) Lựa chọn sử dụng chế tự nhiên xanh, diện tích mặt nước để giảm bớt chất ô nhiễm góc độ sinh thái đô thị Cần nghiên cứu, qui hoạch lựa chọn điểm phù hợp trồng xanh thành phố b) Lựa chọn loại trồng phù hợp, vừa có chức làm đẹp đô thị, vừa có chức hấp thu bụi khí độc cao, đồng thời loại có khả phát thải VOCs gây ô nhiễm không khí c) Cần phải trì phát triển xanh, bảo tồn mặt nước đô thị khu công nghiệp Diện tích xanh cần đạt tỉ lệ 10-15% tổng diện tích khu công nghiệp 15%-20% tổng diện tích đô thị d) Cần thực nghiêm túc tiến độ việc Qui hoạch mạng lưới không gian xanh mặt nước đưa Chương trình phát triển tổng thể thủ đô Hà Nội nước CHXHCN Việt Nam (HAIDEP) năm 2007 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận án tiến hành phân tích, lựa chọn mô hình khuếch tán ISC (có quyền) để tính toán mức độ ô nhiễm không khí tổng hợp nguồn điểm, nguồn đường, nguồn mặt (công nghiệp, giao thông, sinh hoạt, xây dựng) gây khu vực Hà Nội cũ Các kịch khác sử dụng để tính toán năm 2007 (năm sở), năm 2010 dự báo cho năm 2020 Kết tính toán cho thấy biến động TSP không theo qui luật, phụ thuộc vào độ tăng giảm nguồn 22 Năm 2007, nhiều khu vực Hà Nội bị ô nhiễm TSP, ô nhiễm chủ yếu nguồn thải công nghiệp khu công nghiệp cũ Thượng Đình, Vĩnh Tuy – Mai Động giao thông Mức ô nhiễm TSP tương đối cao khu vực này, gấp 2-3 lần Qui chuẩn cho phép Năm 2010 số khu vực quanh khu công nghiệp trên, khả ô nhiễm bụi giảm nhiều diện mức độ ô nhiễm số nguồn thải cũ bị di dời giảm lượng thải Tuy nhiên, số vùng ô nhiễm xuất phát thải nguồn mặt bao gồm hoạt động xây dựng hoạt động sinh hoạt người dân số khu vực đô thị hóa, mức độ ô nhiễm không cao Đến năm 2020, môi trường không khí bị ô nhiễm TSP chủ yếu ảnh hưởng nguồn mặt nguồn đường, không chịu ảnh hưởng nguồn thải điểm định hướng phát triển công nghiệp Hà Nội tập trung vào ngành phát thải chất ô nhiễm không khí Nếu có biện pháp quản lý kiểm soát tốt, vào năm 2020 khu vực nội thành Hà Nội không bị ô nhiễm TSP Một hạn chế kết tính theo mô hình nói chung ISC nói riêng chưa phản ánh giá trị thực tế điểm tiếp nhận chưa tính đến khả lọc giữ bụi xanh mặt nước Luận án tiến hành nghiên cứu, xây dựng qui trình đánh giá tổng hợp chất lượng không khí có tính đến yếu tố giảm nhẹ ô nhiễm Theo phương pháp này, lần tác động tổng hợp nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí, yếu tố có lợi độ che phủ xanh, mặt nước yếu tố gây ô nhiễm nguồn ô nhiễm công nghiệp, giao thông, …đã tính đến toán đánh giá chất lượng môi trường không khí Mức độ ô nhiễm công nghiệp tính toán thông qua tiêu tần suất ngày có nồng độ chất ô nhiễm vượt qui chuẩn Ô nhiễm giao thông đánh giá gián tiếp qua tiêu mật độ đường Mức độ ô nhiễm công nghiệp giao thông phân làm cấp đánh giá thông qua thang điểm 23 từ đến 5, tương ứng với mức độ ô nhiễm từ thấp đến cao Yếu tố xanh mặt nước định lượng thông qua việc tính toán tỉ lệ che phủ xanh tỉ lệ diện tích mặt nước Mức độ ảnh hưởng yếu tố đánh giá theo thang điểm từ đến 5, tương ứng với tỉ lệ diện tích xanh tỉ lệ diện tích mặt nước từ cao xuống thấp Ngoài cách cho điểm yếu tố có ảnh hưởng, xét tới trọng số (tầm quan trọng) chúng Chất lượng không khí tổng hợp đánh giá thông qua số tổng hợp I phân hạng từ thấp đến cao, thể mầu đồ tổng hợp Bước đầu nghiên cứu xây dựng đồ đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường không khí cho thành phố Hà Nội theo qui trình đề xuất TSP Luận án tiến hành phân hạng chất lượng môi trường không khí Hà Nội theo cấp độ từ thấp đến cao Những khu vực đánh giá có chất lượng môi trường xấu bao gồm số phường thuộc quận Thanh Xuân, Hai Bà Trưng Khu phố cổ Nhìn chung, quận nội thành Tây Hồ, Long Biên có chất lượng môi trường không khí tương đối tốt Các khu vực gần hồ, sông, có diện tích che phủ xanh lớn có chất lượng không khí tốt khu vực Ngọc Khánh, Hồ Tây, Lăng Bác Hồ Đây khu vực có độ che phủ xanh diện tích mặt nước lớn Luận án đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng môi trường không khí Hà Nội như: giải pháp xây dựng hệ thống hỗ trợ quản lý chất lượng môi trường không khí, giải pháp bảo tồn xanh mặt, tăng diện tích mặt nước địa bàn Hà Nội KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nghiên cứu sở khoa học việc thiết kế, lựa chọn khu vực phù hợp trồng xanh Ước tính khả lọc bụi xanh Hà Nội 24