Quan trắc môi trường không khí docx

Ch ng 2.
Quan tr c môi tr ng không khí
2.1.Tổng quan một số vấn đề về ô nhiễm không khí
2.1.1. Đc đim ÔNKK

Tác hại trực tiếp đến sức khỏe con người, động vật

Tác động diện rộng, có thể ở quy mô toàn cầu (vd,
biến đổi khí hậu toàn cầu)

Sự phát tán, chuyển hóa chất ô nhiễm không khí
phức tạp, liên quan đến các yếu tố khí tượng

Nguồn ô nhiễm có thể cố định hoặc di động

Kỹ thuật lấy mẫu, phân tích khó hơn so với MT
nước
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
2.1.2. Tác nhân ô nhiễm không khí
5 tác nhân ÔN chính (đóng góp 90% ÔNKK toàn cầu):
1. SO
2
(sulfur dioxide)
2. NO
x
(nitrogen oxides)
3. CO (carbon monoxide)
4. HC (hydrocarbons)
5. PM (particulate matters hay suspended PM, bụi).
Các chất ÔN thường được quan tâm khác:

• Ozone
• Chì
• NH
3
• Formaldehyd
• PAHs
• Các chất độc hữu cơ (acrylonitril,…)
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
2.1.3. Qun lý cht lng không khí

Tiêu chuẩn chất lượng không khí
 TC CL không khí xung quanh
 TC phát thải (nguồn tĩnh, nguồn động)

WHO đưa ra mức khuyến cáo các chất ÔN KK
xung quanh (mới nhất là năm 2002)

Ở Hoa Kỳ: EPA phân biệt TC CL KK xung quanh
thành TC chính (primary standard) và TC phụ
(secondary standard) theo 2 nhóm mục tiêu:
 primary standard → bảo vệ sức khỏe con người
 secondary standard → ngăn ngừa sự phá hủy môi
trường, tài sản
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh
Source: />Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
Source: />US National Ambient Air Quality Standards

Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
Tiêu chuẩn chất lượng không khí ở Việt Nam

TCVN 5937-2005: Chất lượng không khí - Tiêu
chuẩn chất lượng không khí xung quanh

TCVN 5938-2005: Chất lượng không khí - Nồng
độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong
không khí xung quanh

TCVN 5939-2005: Chất lượng không khí - Tiêu
chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất
vô cơ

TCVN 5940-2005: Chất lượng không khí - Tiêu
chuẩn khí thải công nghiệp đối với các chất hữu
cơ

TCVN 6438: 1998 Chất lượng không khí - khí thải
phương tiện giao thông đường bộ - giới hạn tối đa
cho phép…
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh TCVN 5937:2005
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
 Nồng độ chất ÔN trong không khí: mg/m
3
và ppm(v)

 Ở 0
o
C, 1 atm
(MW: khối lượng phân tử chất ÔN)
 Ở T (
o
C) và P (atm)
 Ở 20
o
C và 1 atm
 Ví dụ: Với khí CO
2
, ở 20
o
C và 1 atm, 1 ppm(v) = 44/24,04 = 1,83
mg/m
3
3
mg/m
273
4,22
ppm(v) 1 P
T
MW
××=
3
mg/m
04,24
ppm(v) 1
MW

=
3
mg/m
4,22
ppm(v) 1
MW
=
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí

Nồng độ chất ô nhiễm không khí biến động theo
thời gian ⇒ thường quan tâm trong quan trắc và
trong các tiêu chuẩn:
 Nồng độ từng lần – nồng độ chất ô nhiễm trong không
khí đo trong khoảng thời gian tương đối ngắn (10-20
phút). Giá trị lớn nhất trong quan trắc từng lần là nồng
độ cực đại từng lần.
 Nồng độ trung bình - TB 1 h, TB 8 h, TB ngày, TB
tháng, TB năm.
Thời gian phơi nhiễm càng dài – tác động càng lớn – giá trị
tiêu chuẩn phải càng thấp
⇒ Mức TC nồng độ tức thời cực đại > mức TC TB 1 h >
mức TC TB 8 h…
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.1. Ô nhi m không khí
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.2. QTMT không khí toàn c u
2.2. QTMT không khí toàn cầu

Hệ thống quan trắc môi trường toàn

cầu/Chương trình ÔN không khí (GEMS/Air)
từ 1973.

Năm 1996, WHO phát triển Hệ thống Thông
tin quản lý không khí (Air Management
Information System, AMIS) kế tục GEMS/Air

Chương trình theo dõi khí quyển toàn cầu
(GAW) thuộc WMO (từ 1989) nghiên cứu
phát triển mạng lưới đo các chất khí nhà
kính (CO
2
, CFCs, CH
4
, NO
2
, O
3
)
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
GEMS/AIR

GEMS/AIR: chương trình quan trắc & đánh giá ÔN
không khí đô thị

Xuất phát điểm từ 1 dự án thí điểm quan trắc chất lượng
không khí đô thị của WHO năm 1973.

Từ 1975, WHO và UNEP phối hợp điều hành chương
trình trong khuôn khổ Global Environment Monitoring

System (GEMS).

Các mục tiêu ban đầu của GEMS/AIR:

Nâng cao năng lực quan trắc và đánh giá ô nhiễm không khí đô
thị cho các nước tham gia;

Cải thiện chất lượng và tính so sánh được của dữ liệu giữa các
thành phố;

Cung cấp các đánh giá toàn cầu về mức độ và xu hướng của
các chất ÔN không khí đô thị và ảnh hưởng lên sức khỏe con
người và các hệ sinh thái;
2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
 Tính từ 1973 đến 1997, GEMS/AIR Network gồm 270 điểm ở
86 thành phố thuộc 45 quốc gia.
 Các thành phố được lựa chọn trong Network:
• cung cấp được dữ liệu phủ diện rộng toàn cầu;
• đại diện cho các điều kiện khí hậu, trình độ phát triển và điều kiện
ô nhiễm khác nhau
 Ở đa số thành phố, có 3 loại trạm: 1 ở khu vực công nghiệp, 1
ở khu vực thương mại và 1 ở khu vực dân cư.
 Các trạm quan trắc được vận hành bởi chính quyền thành
phố hay quốc gia ở các nước công nghiệp và đang phát triển.
 GEMS/AIR kết thúc năm 1997.

Năm 1996, WHO phát triển Hệ thống Thông tin quản lý không
khí (Air Management Information System, AMIS) kế tục
GEMS/Air.

2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
GAW

Cuối thập kỷ 1960, Background Air Pollution
Monitoring Network (BAPMoN) được thành lập
bởi WMO.

Năm 1989, BAPMoN hợp nhất với Global Ozone
Observing System vào trong chương trình
Global Atmosphere Watch (GAW).

GAW gồm các cấu thành:
(a) Các trạm quan trắc,
(b) Các trung tâm chất lượng và chuẩn hóa dữ liệu,
(c) Các trung tâm dữ liệu,
(d) Các nhà khoa học bên ngoài cố vấn cho GAW.
2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
GAW
Source: GAW No. 143-Global atmosphere watch measurements guide
Mc tiêu Quan trắc sự biến đổi dài hạn thành phần khí
quyển ở quy mô toàn cầu và khu vực nhằm đánh giá
sự đóng góp vào biến đổi khí hậu và các vấn đề môi
trường.
Các mc đích c th
• Phối hợp và đánh giá các đo đạc hóa học khí quyển
và các thông số vật lý liên quan đến sự biến đổi khí

hậu (các khí nhà kính, ozone và các aerosol).
• Đánh giá ảnh hưởng của hóa học khí quyển lên môi
trường, bao gồm sự ô nhiễm đô thị và ô nhiễm xuyên
biên giới (chất lượng không khí, mưa acid, suy giảm
ozone bình lưu và gia tăng bức xạ UV).
2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
GAW
Source: GAW No. 143-Global atmosphere watch measurements guide
Các thông s
• Các khí nhà kính (CO
2
, CFCs, CH
4
, N
2
O, O
3
tầng đối lưu)
• Ozone (bề mặt, tổng theo cột khí, phân bố theo độ cao bằng đo
đạc mặt đất và từ vệ tinh)
• Bức xạ mặt trời bao gồm bức xạ tử ngoại
• Thành phần hóa học của nước mưa
• Các đặc điểm hóa, lý của aerosol bao gồm cả độ thấu quang
• Các khí hoạt động hóa học (CO, SO
2
, NO
2
, VOCs)
• Các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững (POPs) và các kim loại

nặng
• Các đồng vị phóng xạ (krypton-85, radon-222, beryllium-7, lead-
210)
• Các thông số khí tượng
2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
GAW
Source: GAW No. 143-Global atmosphere watch measurements guide
Mng li trm ca GAW
Các trạm toàn cầu: 22 trạm, đặt tại các nơi xa xôi hẻo lánh, có
nồng độ nền các chất ô nhiễm rất thấp, đại diện cho các khu vực
địa lý rộng lớn, đo liên tục nhiều thông số khí quyển trong thời
gian vài chục năm, thường liên quan đến sự thay đổi khí hậu và
suy giảm tầng ozone.
Các trạm khu vực: có khoảng 400 trạm, đại diện cho các vùng địa
lý nhỏ hơn, không bị ảnh hưởng bởi các nguồn ô nhiễm gần đó
như giao thông, công nghiệp, nông nghiệp, dữ liệu thường liên
quan đến các vấn đề mang tính khu vực như mưa acid, vận
chuyển của các khí và aerosol lượng vết, bức xạ UV cục bộ.
Các trạm cộng tác hay liên kết cùng phối hợp với GAW và nộp dữ
liệu cho các Trung tâm dữ liệu thế giới.
2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
GAW

22 GAW Global stations
2.2. QTMT không khí toàn c u
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.3. Thi t k m ng l i QTMT không khí
2.3. Thiết kế mạng lưới QTMT không khí

2.3.1. Đim quan trc

Tùy tình hình thực tế số điểm quan trắc có thể
nhiều hay ít, nhưng tối thiểu phải có các điểm:
Điểm chịu tác động ô nhiễm do công nghiệp, giao thông,
đô thị;
Điểm chịu tác động do sinh hoạt dân cư;
Điểm “nền” ít chịu ảnh hưởng của các nguồn ô nhiễm.

Vị trí cần chọn nơi thông thoáng và đại diện cho
khu vực quan trắc.

Những nơi có điạ hình phức tạp, vị trí quan trắc
được xác định chủ yếu theo điều kiện phát tán cục
bộ.
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.3.2. Thi gian và tn sut quan trc

Số lần/ngày quan trắc trong năm, số lần lấy mẫu
trong ngày có thể nhiều hay ít; nhưng số lần quan
trắc phải phản ánh được sự biến động của khí hậu
khu vực/địa phương trong năm.

Thời gian quan trắc chọn vào các ngày khô hoặc
mưa tùy mục đích đặt ra.

Lấy mẫu trong một ngày đêm liên tục 24 h, cách 2
h một lần → tổng cộng đo 12 lần.
Có thể: 3 giờ 1 lần, tổng cộng 10 mẫu; đo từ 6:00 A.M
đếm 10 P.M, 8 mẫu.

Với các thiết bị lấy mẫu 1 lần trong vòng 24 h như máy
lấy mẫu TSP hay PM10, lấy mẫu theo thiết kế máy.
2.3. Thi t k m ng l i QTMT không khí
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
2.4. Quan trắc CL không khí xung quanh
2.4.1. Lấy mẫu và đo đạc hiện trường
2.4.1.1. Ly mu hơi và các cht khí

Có thể:
 Lấy mẫu không khí sau đó phân tích trên mẫu (ví dụ:
xác định benzen)
 Giữ chất khí cần phân tích trên bộ thu mẫu, sau đó xử lý
và phân tích (đa số các khí như SO
2
, NO
2
, CO, O
3
)

Các kỹ thuật lấy mẫu:
 Lấy mẫu thụ động (không liên tục) – khuếch tán tự nhiên
không khí tới bộ thu mẫu.
 Lấy mẫu chủ động (không liên tục) – dùng bơm hút
không khí qua bộ thu mẫu.
 Lấy mẫu tự động (liên tục) – lấy tự động qua các module
cùng lúc và phân tích tức thời.
2.4. Quan tr c CLKK xung quanh
Ch ng 2. Quan tr c…không khí
Ly mu (ch đng) vào túi


Thu mẫu không khí vào túi với lưu
lượng và thời gian xác định

Túi chứa mẫu phải làm từ các vật liệu
chọn lọc để hạn chế mất mẫu ra
ngoài:
• FEP (fluorinated ethylene propylene)
• Tedlar hay PVF (Polyvinyl floride)
• PVC (HF welded)
•
Có thể sử dụng bom chứa mẫu bằng
thép không gỉ

Ví dụ: Phân tích benzen theo NIOSH
bằng sắc ký khí:
• Lấy mẫu vào túi Tedlar với lưu lượng
0.02 – 5 L/min cho đến đầy <80% túi
(ở lưu lượng 0.02 L/min, trong 8 h, sẽ
cần túi 12 L).
• Phân tích trực tiếp bằng GC với
detector PID (Photoionization
Detector)
2.4. Quan tr c CLKK xung quanh
Các bom chứa
mẫu gắn với bơm
lấy mẫu
Túi đựng mẫu Tedlar gắn với
bơm lấy mẫu
Ch ng 2. Quan tr c…không khí

Gi mu qua b thu mu

Nguyên tắc: Bơm không khí có chứa chất cần phân
tích qua dụng cụ có chứa dung dịch hấp thụ/hoặc
chất hấp phụ, chất bị giữ lại còn không khí đi qua.

Quá trình:
 Hấp thụ
 Hấp phụ

Lấy mẫu hấp phụ chủ động – các ống hấp phụ (sorbent
tube)

Lấy mẫu hấp phụ bị động –các ống hay miếng hấp phụ
(passive badge sampler)
Xem thêm tập: “Air-sampling instruments” tr.84-86 (Nguồn:Ostler
and Holley. Prentice Hall’s Environmental Technology Series, Vol.4
Sampling and Analysis, 1997)
Xem chi tiết thêm sách QTMT, Trương Mạnh Tiến, tr. 38-42.
2.4. Quan tr c CLKK xung quanh