Luận văn Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt rơm rạ vùng Tây Nam Bộ
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI CÁC
CHẤT KHÍ Ô NHIỄM TỪ HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ
VÙNG TÂY NAM BỘ
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
HỒ HƯƠNG THẢO
HÀ NỘI, NĂM 2018
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI CÁC
CHẤT KHÍ Ô NHIỄM TỪ HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ
VÙNG TÂY NAM BỘ
HỒ HƯƠNG THẢO
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 8440301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. ĐÀO THANH DƯƠNG
TS. PHẠM THỊ MAI THẢO
HÀ NỘI, NĂM 2018
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn chính 1: TS. Đào Thành Dương
Cán bộ hướng dẫn chính 2: TS. Phạm Thị Mai Thảo
Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Thị Hà
Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Lương Quang Huy
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 4 tháng 9 năm 2018
i
LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là một phần trong đề tài: “Nghiên cứu xác định hệ số phát thải khí
nhà kính từ hoạt động đốt hở các phụ phẩm nông nghiệp (trấu, rơm rạ) vùng Tây
Nam Bộ do TS. Phạm Thị Mai Thảo làm chủ nhiệm đề tài. Tôi xin cam đoan các
nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là công sức của cá nhân tôi, hoàn toàn
trung thực chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình này.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Hồ Hương Thảo
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS.
Đoàn Thành Dương và TS. Phạm Thị Mai Thảo là người trực tiếp hướng dẫn khoa
học, tận tình giúp đỡ và định hướng giúp tôi hoàn thành luận văn của mình.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo Phạm Hồng Phương, cô giáo Trịnh Thị
Thắm, thầy giáo Lê Văn Sơn, thầy giáo Nguyễn Thành Trung và các thành viên
trong nhóm nghiên cứu đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của tập thể các Thầy, Cô giáo trong Khoa Môi
trường thuộc Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Tôi xin ghi nhận
và biết ơn sự giúp đỡ quý báu của các Thầy, Cô.
Tôi xin trân trọng cám ơn Lãnh đạo Chính quyền địa phương và bà con
nông dân tỉnh An Giang đã nhiệt tình hỗ trợ, hợp tác và giúp đỡ tôi thực hiện luận
văn.
Trong thời gian nghiên cứu và làm luận văn, tôi cũng đã nhận được sự hỗ
trợ, tạo điều kiện và giúp đỡ từ phòng thí nghiệm Viện công nghệ Môi trường –
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi xin trân trọng cám ơn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới đề tài: “Nghiên cứu xác định hệ số phát thải khí
nhà kính từ hoạt động đốt hở các phụ phẩm nông nghiệp (trấu, rơm rạ) vùng Tây
Nam Bộ” – Mã số Mã số: TNMT. 2017.05.18 đã hỗ trợ kinh phí để tôi hoàn thành
luận văn.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình
đã động viên, chia sẻ và tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành luận văn
của mình.
Hà Nội, ngày 17 tháng 9 năm 2018
Học viên cao học
Hồ Hương Thảo
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................................ii
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG...............................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH.................................................................................................................ix
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu...............................................................................................3
3. Nội dung nghiên cứu ..............................................................................................3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN.................................................................................................... 4
1.1. Tổng quan về rơm rạ............................................................................................4
1.1.1. Nguồn gốc của rơm rạ.......................................................................................4
1.1.2. Hiện trạng sử dụng rơm rạ trên Thế giới ..........................................................5
1.1.3. Hiện trạng rơm rạ ở Việt Nam ..........................................................................6
giới...............................................................................................................................9
Nam...........................................................................................................................19
1.3. Tổng quan về vùng Tây Nam Bộ.......................................................................22
1.3.1. Điều kiện tự nhiên vùng Tây Nam Bộ ............................................................22
1.3.2. Điều kiện kinh tế xã hội ..................................................................................23
1.4. Tổng quan về tỉnh An Giang..............................................................................25
1.4.1. Điều kiện tự nhiên tỉnh An Giang [1] .............................................................25
1.4.2. Điều kiện kinh tế xã hội [1].............................................................................26
2.1. Đối tượng và phạm vi........................................................................................27
2.2. Thời gian nghiên cứu.........................................................................................27
2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................27
2.3.1. Phương pháp khảo sát thực địa .......................................................................27
iv
2.3.5. Phương pháp xác định hệ số phát thải ............................................................44
2.3.6. Phương pháp so sánh.......................................................................................47
2.3.7. Phương pháp xử lý số liệu và viết báo cáo .....................................................47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................................48
hoạt động đốt.............................................................................................................48
trường ........................................................................................................................49
3.2.1. Nồng độ các chất ô nhiễm MTKK..................................................................49
thí nghiệm..................................................................................................................68
3.3.1. Nồng độ các chất ô nhiễm MTKK..................................................................68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................................89
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rơm rạ …………………………………... 3
Bảng 1.2. Thành phần và các hỗn hợp chủ yếu của tro trong rơm lúa nước,
vỏ trấu và rơm lúa mì …………………………………………………………
3
Bảng 1.3. Lượng rơm rạ phát sinh theo từng khu vực ……………………….. 6
Bảng 1.4. Hệ số phát thải EF (lb/ton) từ hoạt động đốt phế phẩm nông
nghiệp ………………………………………………………………………...
8
Bảng 1.5. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm tại Ấn Độ ………………..…. 9
Bảng 1.6. Hệ số phát thải từ hoạt động đốt rơm rạ lúa mì …………………… 11
Bảng 1.7. Hệ số phát thải EF (g/kg) của các chất khí gây ÔNMT từ hoạt
động đốt thực vật ……………………………………………………………..
13
14
13
Bảng 1.8. Hệ số phát sinh các chất ô nhiễm khi đốt rơm lúa gạo, lúa mì và
ngô
Bảng 1.9. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm trong nghiên cứu của
Butchaiah Gadde ……………………………………………………………..
Bảng 1.10. Hệ số phát thải một số chất ô nhiễm môi trường không khí ……. 14
Bảng 1.11. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ nghiên cứu của Daniela... 16
Bảng 1.12. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ nghiên cứu của
17
Muhammad Irfan ……………………………………………………………..
Bảng 1.13. Hệ số phát thải của PM, CO, CO2, SO2 từ các nguồn dân sinh sử 19
dụng nhiên liệu sinh khối ………………………………………………….
Bảng 1.14. Cấu tạo thiết bị đo nhanh Testo350 XL
21
Bảng 2.1 Tọa độ địa điểm lấy mẫu ………………………………………….. 29
Bảng 2.2. Các thông tin về quá trình đốt ……………………………………. 30
Bảng 2.3. Thông tin về điều kiện khí tượng và các chất khí ô nhiễm ………. 36
Bảng 2.4. Khối lượng rơm đốt trong phòng thí nghiệm …………………….. 41
Bảng 3.1. Đặc điểm không khí xung quanh ngoài đồng ruộng ……………… 48
Bảng 3.2. Quy đổi nồng độ CO2 tại vị trí 1 …………………………………. 49
Bảng 3.3. Quy đổi nồng độ CO2 tại vị trí 2 …………………………………. 49
Bảng 3.4. Quy đổi nồng độ CO2 tại vị trí 3 …………………………………. 49
Bảng 3.5. Quy đổi nồng độ CO2 trung bình tại 3 vị trí ……………………… 50
Bảng 3.6. Quy đổi nồng độ CO tại vị trí 1 …………………………………… 52
Bảng 3.7. Quy đổi nồng độ CO tại vị trí 2 …………………………………… 52
vi
Bảng 3.8. Quy đổi nồng độ CO tại vị trí 3 …………………………………… 52
Bảng 3.9. Quy đổi nồng độ CO trung bình tại 3 vị trí ……………………… 53
Bảng 3.10. Quy đổi nồng độ SO2 tại vị trí 1 ………………………………… 55
Bảng 3.11. Quy đổi nồng độ SO2 tại vị trí 2 ………………………………… 55
Bảng 3.12. Quy đổi nồng độ SO2 tại vị trí 3 ………………………………… 55
Bảng 3.13. Quy đổi nồng độ SO2 trung bình tại 3 vị trí …………………….. 56
Bảng 3.14. Quy đổi nồng độ NO2 tại vị trí 1 ………………………………... 57
Bảng 3.15. Quy đổi nồng độ NO2 tại vị trí 2 ………………………………... 58
Bảng 3.16. Quy đổi nồng độ NO2 tại vị trí 3 ………………………………... 58
Bảng 3.17. Quy đổi nồng độ NO2 trung bình tại 3 vị trí ……………………. 58
Bảng 3.18. Nồng độ phát thải ngoài hiện trường ……………………………. 61
Bảng 3.19. Hiệu suất cháy MCE của rơm rạ tại vị trí quan trắc ……………... 62
Bảng 3.20. Hàm lượng cacbon trong rơm rạ và tro ………………………….. 62
Bảng 3.21. Lượng C bị đốt cháy (gC/kg) ……………………………………. 63
Bảng 3.22. Hệ số phát thải của CO2 (g/kg) ………………………………….. 63
Bảng 3.23. Tỷ lệ phát thải của chất X đối với CO …………………………… 64
Bảng 3.24. Tỷ lệ phát thải của chất X đối với CO2 …………………………. 65
Bảng 3.25. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm ngoài hiện trường …………….. 67
Bảng 3.26. So sánh hệ số phát thải các chất ô nhiễm với các nghiên cứu khác 68
Bảng 3.27. Quy đổi nồng độ CO2 mẫu VT1 ………………………………… 69
Bảng 3.28. Quy đổi nồng độ CO2 mẫu VT2 ………………………………… 69
Bảng 3.29. Quy đổi nồng độ CO2 mẫu VT3 ………………………………… 69
Bảng 3.30. Quy đổi nồng độ CO2 trung bình của 3 mẫu ……………………. 70
Bảng 3.31. Quy đổi nồng độ CO mẫu VT1 ………………………………….. 71
Bảng 3.32. Quy đổi nồng độ CO mẫu VT2 ………………………………….. 71
Bảng 3.33. Quy đổi nồng độ CO mẫu VT3 ………………………………….. 71
Bảng 3.34. Quy đổi nồng độ CO trung bình của 3 mẫu ……………………... 72
Bảng 3.35. Quy đổi nồng độ SO2 mẫu VT1 …………………………………. 73
Bảng 3.36. Quy đổi nồng độ SO2 mẫu VT2 …………………………………. 74
Bảng 3.37. Quy đổi nồng độ SO2 mẫu VT3 …………………………….…… 74
Bảng 3.38. Quy đổi nồng độ SO2 trung bình của 3 mẫu …………………….. 74
vii
Bảng 3.39. Quy đổi nồng độ NO2 mẫu VT1 ………………………………… 76
Bảng 3.40. Quy đổi nồng độ NO2 mẫu VT2 ………………………………… 76
Bảng 3.41. Quy đổi nồng độ NO2 mẫu VT3 ………………………………… 76
Bảng 3.42. Quy đổi nồng độ NO2 trung bình của 3 mẫu ……………………. 77
Bảng 3.43. Nồng độ phát thải trong phòng thí nghiệm ……………………… 79
Bảng 3.44. Các thông số cho tính toán HSPT khí CO2 ……………………… 81
Bảng 3.45. Các thông số cho tính toán HSPT khí CO ……………………….. 81
Bảng 3.46. Các thông số cho tính toán HSPT khí SO2 ……………………… 82
Bảng 3.47. Các thông số cho tính toán HSPT khí NO2 ……………………... 82
Bảng 3.48. Các thông số cho tính toán HSPT bụi TSP ……………………… 83
Bảng 3.49. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm trong phòng thí nghiệm (g/kg)
83
Bảng 3.50. So sánh hệ số phát thải các chất ô nhiễm với các nghiên cứu khác 84
Bảng 3.51. Đặc điểm yếu tố vi khí hậu trước khi có hoạt động đốt …………. 85
Bảng 3.52. Nồng độ các chất ô nhiễm trước khi có hoạt động đốt …………. 86
Bảng 3.53. Nồng độ phát thải NHT và PTN ………………………………… 87
viii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Gốc rạ ……………………………………………………………… 3
Hình 1.2. Rơm ……………………………………………………………….. 3
Hình 1.3. Sơ đồ tháp đốt ……………………………………………………... 10
Hình 1.4. Sơ đồ của hệ thống thí nghiệm: (a) bếp lò, (b) khoang chứa khí và 12
các thiết bị liên quan ………………………………………………………….
Hình 1.5. (a) Bản vẽ minh họa buồng đốt; (b) Bên trong buồng đốt; (c) soil
đặt trong khay đốt; (d) mía được đặt trong khay đốt …………………………
15
Hình 1.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: (a) sơ đồ mạch, (b) tháp đốt thực tế ……... 17
Hình 1.7. Sơ đồ tiến hành thí nghiệm ………………………………………... 19
Hình 1.8. Thiết bị đo nhanh Testo 350 XL ………………………………….. 21
Hình 1.9. Thiết bị đo bụi Sibata GT-331 …………………………………….. 23
Hình 1.10. Bản đồ vùng đồng bằng sông Cửu Long ………………………… 24
Hình 1.11. Bản đồ tỉnh An Giang …………………………………………… 27
Hình 2.1. Địa điểm lấy mẫu tại cánh đồng Ấp An Hòa – Châu Thành ……… 30
Hình 2.2. Địa điểm lấy mẫu tại cánh đồng Ấp An Bình – Thoại Sơn ……….. 31
Hình 2.3. Địa điểm lấy mẫu tại cánh đồng Ấp An Tức – Tri Tôn …………… 31
Hình 2.4. Thông số đầu vào mô hình Noaa ………………………………….. 32
Hình 2.5. Hướng gió ngày 25/3/2018 tại VT1 theo mô hình NOAA ………... 33
Hình 2.6. Hướng gió ngày 25/3/2018 tại VT2 theo mô hình NOAA ……...… 33
Hình 2.7. Hướng gió ngày 27/3/2018 tại VT3 theo mô hình NOAA ………... 34
Hình 2.8. Thu mẫu ngoài hiện trường đem về phòng thí nghiệm …………… 35
Hình 2.9. Đóng gói và bảo quản mẫu ……………………………………….. 35
Hình 2.10. Lắp đặt thiết bị đo và đo nhanh mẫu nền ………………………... 35
Hình 2.11. Đốt hở rơm rạ ngoài cánh đồng …………………………………. 38
Hình 2.12. Sơ đồ mô tả quá trình xử lý mẫu ………………………………… 39
Hình 2.13. Xử lý mẫu trước khi tiến hành thí nghiệm ………………………. 39
Hình 2.14. Sơ đồ hệ thống lò đốt ……………………………………………. 40
Hình 2.15. Mô hình lò đốt thực tế …………………………………………… 40
Hình 2.16. Đốt rơm trong lò …………………………………………………. 41
Hình 2.17. Đo nhanh khí thải từ lò …………………………………………... 41
Hình 3.1. Nồng độ CO2 ngoài hiện trường ………………………………….. 51
ix
Hình 3.2. Nồng độ khí CO ngoài hiện trường ………………………………
54
Hình 3.3. Nồng độ khí SO2 ngoài hiện trường ……………………………… 57
Hình 3.4. Nồng độ khí NO2 ngoài hiện trường ……………………………… 59
Hình 3.5. Nồng độ khí TSP ngoài hiện trường ……………………………… 60
Hình 3.6. Nồng độ CO2 trong phòng thí nghiệm ……………………………. 70
Hình 3.7. Nồng độ CO trong phòng thí nghiệm ……………………………... 73
Hình 3.8. Nồng độ SO2 trong phòng thí nghiệm …………………………….. 75
Hình 3.9. Nồng độ NO2 trong phòng thí nghiệm ……………………………. 78
Hình 3.9. Nồng độ bụi TSP trong phòng thí nghiệm ………………………… 79
x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ĐBSCL
: Đồng bằng sông Cửu Long
: Hệ số phát thải
EF
GDP
: Tốc độ tăng trưởng kinh tế
: Khí nhà kính
GHG
HSPT
KH&CN
MTKK
NHT
: Hệ số phát thải
: Khoa học và công nghệ
: Môi trường không khí
: Ngoài hiện trường
IIP
: Chỉ số sản xuất công nghiệp
: Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu
: Phòng thí nghiệm
IPCC
PTN
UBND
US.EPA
WHO
: Ủy ban nhân dân
: Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ
: Tổ chức Y tế Thế giới
xi
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là quốc gia có sản lượng xuất khẩu gạo lớn trên thế giới, trong đó
đồng bằng Tây Nam Bộ đóng vai trò sản xuất quan trọng. Với khoảng 4,3 triẹu ha
lúa (chiếm khoảng 55% diẹn tích trồng lúa ở Viẹt Nam), vùng Tây Nam Bọ cung
cấp khoảng 25,9 triẹu tấn lúa nam 2015 và khoảng 39,5 triẹu tấn nam 2020 [1],
đáp ứng nhu cầu lu ng thực của 130 triẹu dân vào nam 2050. Tuy nhiên, sản xuất
lúa gạo đã tạo ra luợng rom rạ lớn (26,2 triệu tấn/năm) [2].
̂
̂
̂
̂
̂
̆
̂
̆
̛
̛
̂
̆
̛
̛
Rơm rạ thường được người dân mang về nhà đánh đống để đun nấu, làm
̆n cho gia súc, lợp nhà, lót chuồng, làm phân bón... [3]. Phương pháp xử lý
thức a
phổ biến là đốt trực tiếp trên đồng ruộng, chiếm đến 98% [2]. Việc đốt rơm rạ sẽ
phát sinh ra khói, bụi không chỉi gây tác động đến môi trường không khí mà còn
ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh, lượng khí thải phát sinh cũng góp
phần làm tăng hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến vấn đề đốt rơm rạ ngoài
đồng ruộng tại vùng Tây Nam Bộ, tuy nhiên chỉ dừng lại ở mức độ xác định tải
lượng ô nhiễm từ hoạt động này. Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu xác định hệ số
phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt rơm rạ vùng Tây Nam Bộ” được
thực hiện nhằm xác định hệ số phát thải các chất ô nhiễm môi trường không khí từ
việc thải bỏ rơm rạ. Phạm vi vùng Tây Nam Bộ bao gồm 13 tỉnh, thành phố, đặc
điểm thời tiết khí hậu có sự tương đồng và do hạn chế về thời gian nên nghiên cứu
này chỉ lựa chọn An Giang là tỉnh đại diện để tiến hành nghiên cứu và đánh giá.
Đề tài này là nội dung số 2 trong đề tài: “Nghiên cứu xác định hệ số phát thải
khí nhà kính từ hoạt động đốt hở các phụ phẩm nông nghiệp (trấu, rơm rạ) vùng
Tây Nam Bộ. Sơ đồ nghiên cứu tổng thể của cả đề tài được thể hiện trong hình dưới
đây:
1
(1): Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí
gây ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động đốt
hở trấu vùng Tây Nam Bộ
(2): Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí
gây ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động đốt
rơm rạ trên đồng ruộng vùng Tây Nam Bộ
(3): Điều tra, khảo sát về lượng phát sinh theo mùa và
phương thức sử dụng trấu cho các mục đích khác nhau
tại các tỉnh/thành phố vùng Tây Nam Bộ phục vụ kiểm
kê khí nhà kính
NGHIÊN CỨU
XÁC ĐỊNH HỆ
SỐ PHÁT THẢI
KHÍ NHÀ KÍNH
TỪ HOẠT
ĐỘNG ĐỐT HỞ
CÁC PHỤ
(4): Điều tra, khảo sát về lượng phát sinh theo mùa và
phương thức sử dụng rơm rạ cho các mục đích khác
nhau tại các tỉnh/thành phố vùng Tây Nam Bộ phục vụ
kiểm kê khí nhà kính
PHẨM NÔNG
NGHIỆP (TRẤU,
RƠM RẠ) VÙNG
TÂY NAM BỘ
Mã số: TNMT.
2017.05.18
(5): Kiểm kê lượng khí thải phát sinh từ việc đốt rơm
rạ trên đồng ruộng và đốt trấu tại các nhà máy xay xát
vào các mùa vụ khác nhau tại 13 tỉnh thành vùng đồng
bằng sông Cửu Long
(6): Đánh tác động ô nhiễm môi trường không khí do
hoạt động đốt trấu xung quanh khu vực thải của nhà
máy xay xát
(7): Đánh tác động ô nhiễm môi trường không khí do
hoạt động đốt rơm rạ trên đồng ruộng
2
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường không
khí (TSP, CO2, CO, NO2, SO2…) do hoạt động đốt hở rơm rạ trên đồng ruộng tại
tỉnh An Giang.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường
không khí từ hoạt động đốt rơm ngoài hiện trường
- Chọn 3 vị trí có hoạt động đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng.
- Xác định các điều kiện khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió, tốc độ gió)
- Đo nhanh các thông số ô nhiễm (TSP, CO2, CO, NO2, SO2) của mẫu khí từ hoạt
động đốt hở rơm rạ ngoài đồng ruộng.
- Xử lý số liệu, tính toán hệ số phát thải từ các kết quả đo được.
3.2. Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường
không khí từ hoạt động đốt rơm rạ trong phòng thí nghiệm
- Lấy 3 mẫu rơm rạ (cùng thời điểm thu mẫu khí ô nhiễm ngoài hiện trường) trên
đồng ruộng.
- Xử lý mẫu rơm rạ gồm tách cân trọng lượng tươi, xác định ẩm độ và thiết lập
điều kiện đốt trong phòng thí nghiệm tương tự ngoài hiện trường để thu khí ô
nhiễm.
- Đo nhanh các thông số ô nhiễm (TSP, CO2, CO, NO2, SO2) từ hoạt động đốt rơm
rạ trong phòng thí nghiệm. Xác định hàm lượng bụi TSP thu được từ giấy lọc bụi
trong thiết bị đo.
- Xử lý số liệu, tính toán hệ số phát thải từ các kết quả đo được.
3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về rơm rạ
1.1.1. Nguồn gốc của rơm rạ
Rơm rạ là phụ phẩm từ hoạt động sản xuất lúa gạo, trong đó rơm là phần thân
của cây lúa đã được phơi khô sau khi thu hoạch, còn rạ là phần là gốc cây lúa còn
lại sau khi gặt và cắt phần thân. Sau khi thu hoạch lúa, rơm rạ được sử dụng làm
thức ăn cho gia súc, dùng để lót chuồng trại, lợp nhà, đốt tạo ra tro để bón ruộng,..
Hình 1.1. Gốc rạ
Hình 1.2. Rơm
Gốc rạ và rơm có chứa nhiều cellulose, lignin, hemicellulose, các hợp chất trich
ly, và nhiều thành phần khác.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rơm rạ [5]
Các hợp
chất
trich ly
Thành
phần
Độ
ẩm
Cellulose Hemicellulos
Lignin
6,48
Tro Tổng
Tỷ lệ (%)
7,08
42,41
12,65
18,62
12,76 100
Theo thống kê, 98% rơm rạ được đốt trực tiếp trên cánh đồng [2]. Việc đốt rơm
rạ không được khuyến khích do khi đốt rơm rạ sẽ làm mất dinh dưỡng của đất:
100% N, 25% P, 20% K và mất khoảng 5-60% S [8].
4
Bảng 1.2. Thành phần và các hỗn hợp chủ yếu của tro trong rơm lúa nước, vỏ
trấu và rơm lúa mì [6]
Rơm lúa
Vỏ trấu
Rơm lúa mì
nước
% nhiên liệu khô
Cacbon liên kết
15,86
16,22
17,71
Chất bay hơi
65,47
18,67
63,52
20,26
75,27
7,02
Tro
Tổng
100,00
100,00
100,00
Thành phần hỗn hợp của tro (%)
SiO2
CaO
MgO
Na2O
K2O
74,67
3,01
91,42
3,21
55,32
6,14
1,75
<0,01
0,21
1,06
0,96
1,71
12,30
3,71
25,60
1.1.2. Hiện trạng sử dụng rơm rạ trên Thế giới
(1). Mỹ
Bang California là nơi sản xuất lúa gạo lớn của nước Mỹ, hàng năm khu vực này
sinh ra trên 1 triệu tấn rơm [6]. Sau khi thu hoạch, rơm rạ thường được đốt ngoài
đồng sau đó được cày trộn với đất trồng. Tuy nhiên, đến năm 1997, mới chỉ có
13.500 tấn rơm được sử dụng ở bên ngoài, khoảng 98% rơm không đốt tiếp tục
được cày trở lại đất. Đến năm 2000 cũng chỉ có khoảng 2% rơm rạ được sử dụng
thương mại.
Những giải pháp sử dụng rơm rạ được nghiên cứu bao gồm làm thức ăn cho gia
súc, làm ván sợi ép, sản xuất năng lượng, chuyển hóa thành si-rô đường và protein
men, và làm bột giấy để làm giấy và các sản phẩm công nghiệp khác.
(2). Trung Quốc
Tại miền Trung và Nam Trung Quốc, hằng năm có 230 triệu tấn rơm lúa được
sản sinh ra. Rơm thường được coi là các sản phẩm dư thừa hoặc sản phẩm phụ của
việc thu hoạch mùa vụ. Mặc dù đã có một số phương pháp để tái sử dụng rơm rạ,
một lượng lớn vẫn chưa được sử dụng, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và an
5
toàn, ví dụ như ô nhiễm và cháy nổ. Mặt khác, rơm rạ là vật liệu hữu cơ và có thể
được sử dụng để sản xuất biogas thông qua phân hủy kị khí, vì vậy mang lại một
cách mới để tận dụng rơm rạ và giảm thiểu ô nhiễm.
(3). Nhật Bản
Tại Nhật Bản, rơm lúa hiện được sử dụng và tiêu hủy theo các cách sau: để cày
xới lại vào đất trên đồng 61,5%, làm thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh
10,1%, lợp mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ trên ruộng 4%, đồ
thủ công từ rơm 1,3%, các loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6%. Chỉ có 4,6%, tỷ lệ tiêu
hủy thông qua đốt cháy hiện tại, là có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng.
Cách chính để phân hủy rơm rạ hiện tại ở Nhật vẫn là bón lại cho đồng. Hiện tại,
60% rơm rạ được sản xuất ra theo cách cắt khúc tự động bằng các máy gặt liên hợp,
được trải lên ruộng và sau đó được cày lẫn vào với đất.
(4). Thái Lan
Tại Thái Lan, hàng năm có từ 8-14 triệu tấn chất thải rơm rạ được đốt ngoài đồng
sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường. Việc đầu tư cho các phương pháp
tận dụng rơm rạ tỏ ra tốn kém và hiệu quả không cao nên phương pháp phổ biến
nhất là đốt ngay tại đồng ruộng để chuẩn bị cho canh tác vụ sau. Việc đốt rơm rạ lộ
thiên phổ biến nhất ở các vùng thuộc miền Trung nước này. Tuy nhiên, theo các nhà
nghiên cứu, nếu được quản lý tốt rơm rạ này có thể là nguồn cung cấp năng lượng
đáng kể.
Hiện nay tại Thái Lan việc sử dụng rơm rạ mang tính thương mại để sản xuất
năng lượng vẫn chưa phát triển. Do thiếu các biện pháp khuyến khích, hỗ trợ, nên
người nông dân chưa thấy được lợi ích của việc thu gom và sử dụng rơm rạ trong
công nghiệp. Thái Lan cũng đang nghiên cứu các công nghệ sử dụng phụ phẩm
nông nghiệp để tạo ra điện năng và dùng trong đốt nóng nồi hơi công nghiệp, các
nước đi đầu ở châu Âu trong lĩnh vực này mà Thái Lan tham khảo là Đan Mạch và
Anh.
1.1.3. Hiện trạng rơm rạ ở Việt Nam
1.1.3.1. Hiện trạng phát sinh rơm rạ
Rơm rạ tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng
sông Cửu Long (ĐBSCL). Tại những vùng này thì rơm rạ được sử dụng chủ yếu để
lót chuồng cho trâu, bò, một số ít được dùng trồng nấm, phần lớn còn lại bỏ ngoài
6
đồng,.. Theo số liệu thống kê thì năm 2016 Việt Nam có khoảng 7,7 triệu ha đất
trồng lúa, sản lượng năm 2016 là 43,6 triệu tấn lúa [7]. Theo nghiên cứu thì 1 tấn
thóc sẽ tạo ra 1.35 tấn rơm rạ. Điều này có nghĩa là hàng năm nước ta thải ra
khoảng 59 triệu tấn rơm rạ.
Bảng 1.3. Lượng rơm rạ phát sinh theo từng khu vực [7]
Diện tích lúa
Sản lượng lúa
(nghìn tấn)
Lượng rơm rạ phát
sinh (nghìn tấn)
Khu vực
(nghìn ha)
Đồng bằng Sông Hồng
1.094
1.215
4.285
7.790
6.579
6.879
8.882
9.287
Bắc trung bộ và Duyên
hải miền Trung
Đồng bằng sông Cửu
24.227
43.610
32.706
58.873
Long
Cả nước
Theo kết quả thống kê từ bảng 1.3, lượng rơm rạ phát sinh tại vùng đồng bằng
sông Cửu Long nhiều nhất trong cả nước (32.706 nghìn tấn). Sau khi thu hoạch lúa
xong, đa số lượng rơm rạ này sẽ được đốt trực tiếp ngoài đồng ruộng. Việc đốt rơm
rạ không những gây ô nhiễm môi trường mà còn lãng phí một lượng rất lớn chất
dinh dưỡng mà đất rất cần. Các nhà khoa học khuyến cáo người nông dân nên vùi
rơm rạ vào đất bằng biện pháp cày, xới để bổ sung dưỡng chất cho đất.
1.1.3.2. Hiện trạng sử dụng và thải bỏ rơm rạ
Sử dụng rơm rạ trồng nấm
Nhằm mục đích tái sử dụng lại rơm rạ, tạo thêm thu nhập cho gia đình người dân
đã tận dụng lại rơm rạ để trồng nấm. Ban đầu chỉ là trồng theo kiểu nhỏ lẻ, manh
mún, nên chỉ đủ cung cấp cho gia đình để bổ sung thêm nguồn thực phẩm mới. Tuy
nhiên với khối lượng rơm lớn từ những cánh đồng thì nếu trồng theo kiểu nhỏ lẻ sẽ
không thể nào giải quyết được vấn đề rác thải nông nghiệp này. Thấy được điều này
nên chính quyền các địa phương đã hướng dẫn người dân trồng theo quy trình kỹ
thuật để nâng cao chất lượng và sản lượng nấm. Cũng nhờ chất lượng và sản lượng
gia tăng, mang lại nguồn thu lớn nên người nông dân tiếp tục nhân rộng mô hình,
7
Tải về để xem bản đầy đủ
105 trang
13460
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt rơm rạ vùng Tây Nam Bộ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_van_nghien_cuu_xac_dinh_he_so_phat_thai_cac_chat_khi_o.pdf
