Nghiên cứu mức độ ô nhiễm bụi trong không khí do khí thải của phương tiện giao thông tại khu vực ven đường đô thị

Download

NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BỤI TRONG KHÔNG KHÍ

DO KHÍ THẢI CỦA PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG TẠI

KHU VỰC VEN ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

Nguyễn Phương Ngọc ¹

TÓM TẮT

Bài viết giới thiệu phương pháp đánh giá kết quả quan trắc mức độ ô nhiễm bụi do khí thải của phương

tiện giao thông gây ra trong khu vực đô thị. Dựa trên các kết quả thu được cho phép phân tích mối tương quan

giữa nồng độ ô nhiễm bụi và số lượng phương tiện giao thông. Từ kết quả nghiên cứu đề xuất thực hiện việc

giám sát môi trường liên tục để tính toán mức độ rủi ro đối với sức khỏe của con người do tác động của khí

thải phương tiện giao thông gây ra và lập kế hoạch nghiên cứu giám sát trên toàn bộ lãnh thổ lớn.

Từ khóa: Ô nhiễm bụi, hạt lơ lửng, PM_2.5, PM₁₀, khí thải từ phương tiên vận tải, không gian ven đường

giao thông.

Nhận bài: Ngày 1/10/2020; Sửa chưa: Ngày: 15/11/2020; Dyêt đđng: 15/12/2020

1. Đặt vấn đề

đó, hàm lượng tiêu chuẩn các hạt bụi mịn TSP, PM_2.5,

PM₁₀được tiêu chuẩn hóa từ năm 2013. Việc theo dõi ô

nhiễm bụi trong môi trường không khí hiện nay được

coi là một vấn đề cấp thiết, tuy nhiên trong vài năm gần

đây, việc nghiên cứu sâu về ô nhiễm bụi mịn mới mang

tính chất nghiên cứu khoa học nhiều.

eo Báo cáo “Chất lượng không khí tháng

12/2019” của Tổng cục Môi trường, chất lượng không

khí ở một số đô thị khu vực miền Bắc và miền Nam

tiếp tục có những diễn biến xấu. Số liệu quan trắc cho

thấy, ô nhiễm không khí chủ yếu gây ra bởi các hạt bụi,

các thông số còn lại (NO₂, O , CO, SO ) về cơ bản vẫn

có giá trị đạt tiêu chuẩn cho ³phép quy²định tại QCVN

05:2013/BTNMT. Tại các đô thị lớn, giá trị trung bình

24 giờ của PM_2.5trong không khí cũng tăng cao vượt

QCVN tại một số khoảng thời gian ô nhiễm ngắn

(thường đạt vào giờ cao điểm) [1,2].

Tại các đô thị lớn, sự xâm nhập của các hạt bụi

vào khí quyển chủ yếu xuất phát từ 2 nguồn tác nhân

chính: Khí thải từ phương tiện giao thông và khí thải

từ các hoạt động sản xuất công nghiệp [5]. Như tại Bắc

Kinh, theo ước tính của Trung tâm Bảo vệ và Giám sát

Môi trường Bắc Kinh, các hạt PM_2.5được hình thành

chủ yếu từ kết quả của quá trình đốt than và thải khí

thải của phương tiện giao thông [6].

Việc giám sát nồng độ chất ô nhiễm và thực hiện

giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm

không khí từ các hạt bụi mịn PM_2.5, PM₁₀và TSP tại các

thành phố lớn hiện nay được coi là một nhiệm vụ cấp

bách trong công tác giám sát chất lượng cuộc sống, an

sinh xã hội và sức khỏe cộng đồng.

TSP - các hạt bụi có đường kính khí động học nhỏ

hơn hoặc bằng 100 mm. PM_2.5- chất lơ lửng (vật chất

dạng hạt) tồn tại trong không khí, các hạt bụi này có

đường kính nhỏ hơn 2,5 μm. PM - các hạt bụi có

đường kình từ 2,5 - 10 μm. Các hạt¹b⁰ụi này gây ra mối

đe dọa lớn đối với sức khỏe con người. Chúng có khả

năng xâm nhập sâu vào phổi gây ra các loại bệnh về

đường hô hấp, hoặc có thể làm gia tăng thêm các bệnh

lý nền hiện có [3, 7]. Ngoài ra, theo một nghiên cứu của

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và Cơ quan nghiên cứu

ung thư quốc tế (IARC) cho thấy mối tương quan giữa

mức độ ô nhiễm bụi trong không khí với tỷ lệ mắc ung

thư. Các hạt bụi PM_2.5và PM₁₀tích tụ lâu ngày trong

cơ thể sẽ làm tăng nguy cơ phát bệnh ở hệ hô hấp, tim

mạch, tuần hoàn và cả hệ sinh sản của con người.

Các tiêu chuẩn quy định về hàm lượng các hạt mịn

trong không khí đã được công bố trong các tài liệu chính

thức của WHO và Liên minh châu Âu [4,5,10]. Tại Việt

Nam, việc đánh giá giá trị giới hạn các chất ô nhiễm

trong môi trường không khí đã được công bố dựa theo tải hoạt động sẽ xảy ra hiện tượng đốt cháy nhiên liệu,

Quy chuẩn Việt Nam QCVN 05:2013/BTNMT. Do từ đó hình thành và thải ra một lượng lớn các hạt bụi

Trong quá trình động cơ diesel của phương tiện vận

¹Khoa Xây dựng, Trường Đại học Kiến Trúc Đà Nẵng

52 Chuyên đề IV, tháng 12 năm 2020

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ

mịn [8]. Ngoài khí thải trực tiếp từ hoạt động của động

cơ, các hạt mịn cũng được hình thành do quá trình

mài mòn trên đường và lốp xe của phương tiện vận

tải. Các hạt muội phân tán mịn, do kích thước nhỏ nên

dễ dàng phân tán trong không khí, hấp thụ các chất

và khiến khả năng loại bỏ khỏi khí quyển chậm lại, từ

đó có thể làm tăng độc tính của chúng bằng cách hấp

thụ các chất độc hại từ khí thải và mang chúng phát

tán đi hàng nghìn km, gây ra mối đe dọa cho sức khỏe

con người và môi trường xung quanh [8]. Tại các thành

phố lớn, tỷ lệ phát thải từ các phương tiện giao thông

gây ô nhiễm không khí có thể lên tới 60 - 90% [11]. Khí

thải ô tô chứa hàng chục chất độc hại khác nhau, trong

đó cùng với benzo(a)pyrene và bồ hóng, các hạt mịn

PM_2.5, PM₁₀là các chất chính [5,11,12,13].

Hiện nay, tại Việt Nam, việc quan trắc đánh giá mức

độ ô nhiễm bụi được thực hiện thường xuyên và liên

tục, thông tin được công khai và cập nhật cho người

dân. Tuy nhiên, việc nghiên cứu mức độ tương quan

giữa nồng độ ô nhiễm với số lượng phương tiện vận

tải khá ít. Ngoài ra, việc đánh giá cụ thể sự tác động

của phương tiện vận tải đến chất lượng không khí như

thế nào, ra sao thì vẫn còn thiếu. Do đó, tác giả đã thực

hiện việc nghiên cứu này để phân tích mối liên hệ của

khí thải phương tiện vận tải đến chất lượng môi trường.

Nghiên cứu này có thể được áp dụng trên diện rộng để

đánh giá và dự đoán mức độ ô nhiễm bụi có thể đạt đến

trong điều kiện số lượng phương tiện vận tải đang tăng

đột biến hiện nay.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- u nhập số liệu từ các điểm quan sát, đo đạc nồng

độ ô nhiễm bụi PM và PM₁₀trong thời gian 1 giờ tại

khu vực ven đường^2.đ⁵ô thị với mật độ giao thông cao,

điểm dừng, đỗ nhiều.

- Sử dụng phương pháp thống kê, phân tích hồi

quy bằng phần mềm SPSS xây dựng đường thẳng hồi

quy và phương trình tuyến tính. Số liệu thu được cho

phép đánh giá mức độ tương quan giữa nồng độ chất ô

nhiễm với số lượng phương tiện vận tải.

3. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong bài báo này là tuyến

đường nội đô 2/9, quận Hải Châu, TP. Đà Nẵng, 2 làn

đường, chiều rộng 21 m, vỉa hè 5,0 m, lưu lượng giao

thông đông đúc – lên đến 1.200 xe mỗi giờ tại khung

giờ cao điểm.

4. Phương pháp nghiên cứu

Để xác định được hàm lượng các hạt mịn trong không

khí, chúng tôi sử dụng Máy dò chất lượng không khí

Formaidehyde kỹ thuất số “Air Quality Detector – 8 in 1”.

Khoảng thời gian để lấy giá trị nồng độ trung bình một

lần là 1 giờ (giờ cao điểm). Chiều cao của thiết bị là 1,5 m.

Việc đo đạc mức độ ô nhiễm không khí do khí thải

xe cộ gây ra được thực hiện trong các điều kiện khí

tượng và cường độ giao thông khác nhau. Yêu cầu quy

định các điểm được lựa chọn ở khu vực có lưu lượng

giao thông đông đúc, nơi thường xuyên phanh gấp của

Bảng 1: Diễn biến nồng độ ô nhiễm bụi trung bình trong 1 giờ của các hạt mịn PM_2.5và PM₁₀tại điểm dừng xe buýt

STT Địa điểm đo

Lưu lượng xe trong 1 giờ (chiếc/1h)

Nồng độ trung bình Nồng độ trung bình

PM_2.5trong 1 giờ

PM₁₀trong 1 giờ

Động cơ diesel

Động cơ xăng

(mg/m³)

№ 1, n=4

№ 2, n=11

№ 3, n=2

№ 4, n=2

№ 5, n=2

№ 6, n=2

195

160

120

836

822

520

1200

720

480

0,027 0,005

0,053 0,011

0,017 0,003

0,029 0,005

0,015 0,003

0,016 0,003

0,066 0,013

0,074 0,015

0,040 0,008

0,039 0,008

0,032 0,006

0,054 0,011

Bảng 2: Diễn biến nồng độ ô nhiễm bụi trung bình trong 1 giờ của các hạt mịn PM_2.5và PM₁₀tại điểm giao lộ (ngã tư có

đèn giao thông)

STT Địa điểm đo Lưu lượng xe trong 1 giờ

(chiếc/1h)

Nồng độ trung bình PM_2.5

Nồng độ trung bình PM₁₀

trong 1 giờ (mg/m³)

Động cơ diesel Động cơ xăng

№ 1, n=30

№ 2, n=4

№ 3, n=4

№ 4, n=2

№ 5, n=2

120

450

277

160

100

1039

3185

1250

1000

1080

0,055 0,010

0,033 0,006

0,026 0,005

0,052 0,010

0,012 0,002

0,064 0,013

0,042 0,008

0,029 0,006

0,094 0,019

0,021 0,004

Chuyên đề IV, tháng 12 năm 2020 53

▲Hình 1: BiểD đồ biểD diễn đường hồi qDy tDyến tính thể hiên mối tương qDan giưa nồng độ PM_2.5và PM₁₀với số lượng phương

tiên giao thông động cơ diesel (tại điểm dừng xe bDýt)

▲Hình 2: BiểD đồ biểD diễn đường hồi qDy tDyến tính thể hiên mối tương qDan giưa nồng độ PM_2.5và PM₁₀với số lượng phương

tiên giao thông động cơ diesel (tại ngã tư có đèn giao thông)

ô tô - tại các ngã tư của đường và các điểm dừng. Số PM_2.5) và y = 0,07 - 0,00007179x , R²= 0,168, hệ số F =

8,056 và p = 0,007 < 0,05 (đối với bụi PM₁₀) (Hình 2).

lượng phương tiện đi qua được thống kê trong thời

gian 1 giờ. Phương tiện được chia thành hai loại: Xăng

- ô tô, xe máy; diesel - xe buýt và xe tải.

Việc xử lý số liệu được thực hiện theo phương

pháp tương quan và phân tích hồi quy, sử dụng phần

mềm SPSS để đánh giá mức độ tương quan giữa nồng

độ ô nhiễm bụi với số lượng phương tiện vận tải có

động cơ diesel.

Qua hai phương trình phụ thuộc tuyến tính y =

0,00011 + 0,000258x được đặc trưng bởi hệ số tương

quan R²= 0,734, hệ số F = 57,943 và p = 1,81.10^-7< 0,05

(đối với bụi PM_2.5) và y = 0,045392 + 0,00012x , R²=

0,178, hệ số F = 4,54 và p = 0,045 < 0,05 (đối với bụi

PM₁₀) (Hình 1), có thể khẳng định giả thuyết về tỷ lệ

đóng góp đáng kể của khí thải từ các phương tiện vận tải

chạy bằng động cơ diesel gây ra ô nhiễm không khí bởi

các hạt bụi mịn PM_2.5và PM₁₀.

Sự gia tăng nồng độ các hạt trong không khí có liên

quan tuyến tính đến sự gia tăng tỷ lệ các hạt bụi mịn thải

ra từ phương tiện giao thông vận tải. Nồng độ phát thải

còn phụ thuộc vào điều kiện giảm tốc và tăng tốc của

động cơ, nồng độ nền các hạt bụi mịn cũng được hình

thành do khí thải của các phương tiện giao thông khi di

chuyển với tốc độ ổn định, ngoài ra còn xuất hiện bụi

thứ cấp cuốn theo từ bề mặt của đường. Ngoài ra, mức

độ ô nhiễm bụi sẽ được bổ sung trong điều kiện các điểm

dừng khác nằm gần ngã tư có đèn giao thông, cộng thêm

yếu tố phanh xe, dừng hay tăng ga của phương tiện giao

thông vận tải và cả lượng khí thải của phương tiện giao

thông chờ di chuyển khi tắc đường tại thời gian cao điểm

cũng sẽ được tính thêm.

Từ các phương trình thu được cho phép dự đoán tình

hình và giả định nồng độ bụi mịn có thể đạt tới tại các

điểm dừng gần đường có mật độ xe chạy nhiều (đặc biệt

là các loại xe có động cơ diesel. Có thể thấy, phương trình

phụ thuộc tuyến tính y = 0,00011 + 0,000258x được đặc

trưng bởi hệ số tương quan R²= 0,734, hệ số F = 57,943

Trong quá trình nghiên cứu tại điểm ngã tư có đèn

giao thông cũng thu được hai đường thẳng hồi quy

với phương trình phụ thuộc tuyến tính y = 0,055748 –

0,00005996x được đặc trưng bởi hệ số tương quan R²= và p = 1,81.10-7 < 0,05 (đối với bụi PM_2.5) ở Hình 1 có độ

chính xác cao nhất.

0,227, hệ số F = 11,725 và p = 0,001 < 0,05 (đối với bụi

54 Chuyên đề IV, tháng 12 năm 2020

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ

Bảng 3. Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong môi

trường không khí xung quanh (μm/m³) theo QCVN

05:2013/BTNMT [1]

gần các khu vực đường đô thị hay đường cao tốc có mật

độ phương tiện giao thông cao và thường xuyên xảy ra

hiện tượng tắc đường. Từ đó, giúp cho công tác quản lý

giám sát chất lượng môi trường được nâng cao và đạt

hiệu quả hơn.

TT Tông

Trung

bình 1

giờ

350

30.000

200

300

Trung

bình

số

bình 8 bình 24

giờ

10.000

giờ

125

100

200

150

năm

5. Kết luận

SO₂

NO₂

O₃

TSP

PM₁₀

PM_2.5

Chì (Pb)

100

0,5

- Mối quan hệ tuyến tính giữa số lượng phương tiện

giao thông chạy bằng động cơ diesel tại các điểm dừng

và nồng độ các hạt bụi mịn PM_2.5và PM đã được thiết

lập và tham số hóa bằng phương pháp¹⁰hồi quy tuyến

tính, cho phép dự đoán mức độ ô nhiễm không khí của

phương tiện vận tải chạy bằng động cơ diesel trong quá

trình phanh và tăng tốc.

- Khuyến nghị tiến hành theo dõi nồng độ trung bình

hàng ngày của các hạt bụi mịn PM và PM gần các

đường giao thông lớn với mật độ xe²c^.5hạy cao¹t⁰ừ 800 xe

trở lên trong mỗi giờ.

- Nghiên cứu được thực hiện có thể được sử dụng để

tính toán rủi ro sức khỏe của người dân do tác động của

khí thải của phương tiện giao thông, giúp cho việc đánh

giá mức độ ô nhiễm các hạt bụi mịn PM_2.5và PM₁₀tại các

khu vực gần đường giao thông hay các khu công nghiệp

lớn được khách quan, chính xác hơn■

120

1,5

Hiện nay, theo QCVN 05:2013/BTNMT (Bảng 3) về

giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong môi trường

không khí xung quanh (μm/m³), ta thấy nồng độ giới

hạn PM và PM₁₀được thể hiện ở giá trị trung bình

trong 24²h^.5và trung bình năm. Do đó, để giảm thiểu vấn

đề ô nhiễm bụi tại các đô thị lớn, cần thường xuyên tiến

hành việc giám sát liên lục đo đạc nồng độ ô nhiễm bụi

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. QCVN 05:2013/BTNMT – Chất lượng không khí xDng

qDanh.

URL: http: //rDssian.news.cn/2016-01/05/c_134978768.

htm (да- та обращения: 18.11.2016).

7. Воздействие дисперсного вещества на здоровье

человека [Электронный ресурс] // Записка Всемирной

организации здравоохранения / Совместной целевой

группы по аспектам воздействия загрязнения

воздуха на здоровье человека. – Женева, 2012. – 13

с. – URL: http: //www.Dnece.org: 080/ﬁleadmin/ AM/

env/docDments/ 2012/EB/ECE_EB_AIR_2012_18_R.pdf

(дата обращения: 22.10.2016).

2. Lê Hoàng Anh, ương ành Nam, Vương Như LDận, Ô

nhiễm bụi PM tại một số thành phố ở Viêt Nam- Biến động

theo không gian, thời gian của PM10 và PM2,5, Tạp chí

môi trường, ChDyên đề IV, 2018.

3. Cheng M., ChDi H., Yang C. e eﬀect of coarse particles on

daily mortality: a case –crossover stDdy in a sDbtropical city,

Taipei, Taiwan // International JoDrnal of Environmental

Research and PDblic Health. – 2016. – № 13. – С. 347. OI:

10.3390/ijerph13030347.

4. Environmental Protection Agency. National Ambient

Air QDality Standards for ParticDlate Matter; Final rDle

[Электронный ресурс] // Federal Register. – 2006. –

Vol. 71. – 94 p. – URL: https: //www3.epa.gov/ttnamti1/

ﬁles/ambient/pm25/pt535806.pdf (дата обращения:

18.10.2016).

8. Голохваст К.С., Кику П.Ф., Христофорова Н.К.

Атмосферные взвеси и экология человека // Эко- логия

человека. – 2012. – № 10. – С. 5–10.

9. Голохваст К.С., Чернышев В.В., Угай С.М. Выбросы

автотранспорта

экология человека (обзор

литературы) // Экология человека. – 2016. – № 1. – С.

9–14.

10. Директива № 2008/50/ЕС Европейского парламента

и Совета о качестве атмосферного воздуха и мерах

его очистки. Европейский союз [Электронный ресурс].

– Страсбург, 21 мая 2008. – URL: https: //www.lawmix.

rD/abrolaw/3063 (дата обращения: 18.10.2016).

5. Аликина Е.Н., Теплоухова Н.В., Уланов А.В.

Определениефракционногосоставаиколичественного

содержания мелкодисперсных частиц в выхлопах

дизельных автомобилей // Фундаментальные

и прикладные аспекты анализа риска здоровью 11. Загрязнение атмосферного воздуха города Белгорода

населения: материалы Всеросс. научно-практ. конф.

молодых ученых и спе- циалистов Роспотребнадзора

с международным участием. – 2012. – Т. 1. – С. 22–25.

частицами пыли малых размеров [Электронный

ресурс] / А.Э.Боровлев, С.Ау. рКцуенвг, Л.В. Мигаль,

В.И. Соловьев // Ученые записки: электронный

научный

журнал

Курского

государственного

6. В 2015 году

средняя концентрацияевшзевнных

университета. – 2013. – № 1 (25). – С. 269–272.

– URL: http: //scientiﬁc-notes.rD/pdf/029-039.pdf (дата

обращения: 18.10.2016).

частиц РМ2.5 в воздухе в Пекине снизилась на 6,2

проц. [Электронный ресурс] // RDssian news.CN. –

Chuyên đề IV, tháng 12 năm 2020 55

12. Лежнин В.Л., Коньшина Л.Г., Сергеева М.В. Оценка 13. Пшенин В.Н. Загрязнение воздуха мелкодисперсными

риска для здоровья детского населения, обу-

словленного загрязнением атмосферного воздуха

выбросами автотранспорта, на примере г. Салехарда

// Гигиена и санитария. – 2014. – №1..– С. 83– 86.

частицами около автомобильных дорог // Мо-

дернизация и научные исследования в дорожной

отрасли: сборник научных трудов. – М., 2013. – С.

96–104.

INVESTIGATION OF DUST POLLUTION IN THE AIR BY THE

EXHAUST OF VEHICLES IN THE ROADSIDE SPACE

Nguyen Phuong Ngoc

FacDlty of ConstrDction, a Nang ArchitectDre University

ABSTRACT

e paper introduces the method of evaluating the results of dust contamination caused by the exhaust of

vehicles in the urban area. Based on the obtained results, it is possible to analyze the correlation between the dust

pollution concentration and the number of vehicles. From the research results, it is proposed to carry out continuous

environmental monitoring to calculate the level of risks to human health caused by the impact of vehicle emissions

and to plan research studies to monitor across the entire large territory.

Key words: dDst pollDtion, sDspended particles, PM_2.5, PM₁₀, the exhaDst of vehicles, the roadside space.

56 Chuyên đề IV, tháng 12 năm 2020

5 trang yennguyen 22700 Free

Download

Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu mức độ ô nhiễm bụi trong không khí do khí thải của phương tiện giao thông tại khu vực ven đường đô thị", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

nghien_cuu_muc_do_o_nhiem_bui_trong_khong_khi_do_khi_thai_cu.pdf