Khảo Sát Tình Hình Ô Nhiễm Môi Trường Do Khí Thải Của Xe Máy Và Đề Xuất Giải Pháp Khắc Phục.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐỨC NAM

KHẢO SÁT TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG
DO KHÍ THẢI CỦA XE MÁY VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 520116

S K C0 0 6 1 3 3

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05/2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐỨC NAM

KHẢO SÁT TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG
DO KHÍ THẢI CỦA XE MÁY VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 520116

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày ..... tháng 5 năm 2019

Nguyễn Đức Nam

i


CẢM TẠ
Trong suốt q trình hồn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của thầy Tiến sĩ Nguyễn Văn Trạng đã hết lòng giúp
đỡ, hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình
hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giảng dạy trong chương trình cao học đã
truyền dạy những kiến thức quý báu, những kiến thức này rất hữu ích và giúp tôi
nhiều khi thực hiện nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã luôn ở bên cạnh động viên và giúp đỡ tơi học tập làm việc và hồn thành luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

ii

TĨM TẮT
Hiện nay phương tiện giao thơng cá nhân chủ yếu ở Việt Nam vẫn là xe máy,
vì xe máy có giá thành rẻ, khả năng cơ động cao, dễ dàng sử dụng. Theo thống kê
số lượng xe máy ở Việt Nam tính đến năm 2018 trên 48,3 triệu chiếc, riêng tại
Thành phố Hồ Chí Minh, nguồn thống kê của Sở Giao thông vận tải Thành phố, số
lượng xe máy năm 2018 trên 8,7 triệu chiếc. Số lượng xe máy sử dụng bộ chế hịa
khí chiếm khoảng 50%. Điều này gây vấn đề lớn đối với Thành phố Hồ Chí Minh,
như hiện tượng kẹt xe ngày càng gia tăng, đặc biệt là vào các giờ cao điểm. Ngoài
ra, xe máy hiện nay là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu tại Thành phố Hồ Chí Minh.
Có nhiều hãng xe máy được sử dụng ở Thành phố Hồ Chí Minh, nhưng xe
của Hãng Honda và Yamaha là chủ yếu. Đề tài Khảo sát: Đề tài “Khảo sát tình
hình ơ nhiễm mơi trường do khí thải của xe máy và đề xuất giải pháp khắc
phục”, chủ yếu khảo sát mức độ phát thải khí CO, HC của hai hãng xe nói trên. Từ
kết quả khảo sát, cho thấy xe của hãng Honda phát thải khí CO, HC nhiều xe của
hãng Yamaha, trong xe của hãng Honda, xe Wave 110cc có số lượng sử dụng nhiều
đồng thời cũng gây ô nhiễm lớn đối với môi trường.
Giải pháp đề xuất để khắc phục ô nhiễm mơi trường ở Thành phố Hồ Chí
Minh hiện nay, là sử dụng xe máy lai, cải tạo từ xe máy xăng truyền thống. Trong
dải tốc độ thấp thì xe máy hoạt động ở chế độ động cơ điện. Ở tốc độ trên 25km/h,
xe chạy ở chế độ máy xăng. Trong kết quả khảo sát xe hoạt động ở tốc độ dưới
25km/h, khí CO, HC phát thải là cao nhất. Ở tốc độ trên 25km/h, lượng khí CO, HC
giảm đáng kể.
Hiện nay vẫn chưa có lộ trình cấm xe máy lưu thông ở thành phố, do hệ
thống giao thông công cộng không đáp ứng được nhu cầu đi lại của người dân, xe
sử dụng nhiên liệu sạch chưa được áp dụng rộng rãi, cơ sở hạ tầng không đáp ứng
được việc sử dụng các phương tiện khác để thay thế xe máy. Giải pháp cải tạo xe

iii

máy xăng đã sử dụng thành xe máy lai nếu được áp dụng thành cơng sẽ giảm đáng
kể lượng khí thải của phương tiện giao thông ra môi trường.

iv


ABSTRACT
Nowadays, the main personal transport vehicles of Vietnamese people are
motorcycles, because motorcycles are cheaper, more mobility and easier to use.
According to the statistics of the number of motorcycles in Vietnam at the end of
2018, there were over 48.3 million. Particularly in Ho Chi Minh City, the statistics
of Ho Chi Minh City Transport Department shows, that number of motorcycles in
2018 were over 8.7 million and more than half of them using carburetors. This has
caused great problems for Ho Chi Minh City, such as increasing traffic congestion,
especially at peak times. In addition, the current motorbikes are the main pollutant
source in Ho Chi Minh City.
There are many motorbike trademarks used in Ho Chi Minh City, but Honda
and Yamaha are mainly. Topic: "Surveying the environmental pollution caused by
motorcycles emission and proposing solutions to overcome", mainly survey the
level of CO, HC emissions of the two manufactures mentioned above. The survey
result shows that Honda vehicles emit CO, HC more than Yamaha vehicles. In
Honda motorcycles, Wave 110cc type has a large number of uses and also cause
great pollution to the environment.
The proposed solution to overcome environmental pollution in Ho Chi Minh
City today is to use hybrid motorcycles that renovated from traditional gasoline
motor vehicles. In the low speed range, motorcycles operate in electric mode. When
the vehicle runs at a speed of over 25km/h, the vehicle runs in gasoline engine
mode. In the survey results of vehicles operating at speeds below 25km/h, CO and
HC emissions are the highest. CO and HC emissions reduce at the speed lower than
25km/h.

Currently, there is no roadmap to ban motorbike traffic in HCM City, because
the public transport system does not meet the travel needs of people and vehicles
using clean fuels that have not been widely applied, due to the high price and the
infrastructure of this city can not meet. Solutions to improve gasoline motorbikes
into hybrid motorcycles, if successfully applied, will significantly reduce the
emissions of transport vehicles into the environment.

v


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................1
1.2 Nhiên liệu hóa thạch và biến đổi khí hậu ..........................................................4
1.2.1 Trữ lượng dầu mỏ và khí thiên nhiên .........................................................4
1.2.2 Hiệu ứng nhà kính và sự gia tăng nồng độ

trong khí quyển ..............5

1.2.3 Hậu quả của sự gia tăng nhiệt độ khí quyển ..............................................6
1.3. Cơ sở lý thuyết .................................................................................................8
1.3.1 Các chất độc hại trong khí thải của xe máy……………………………
1.3.1.1 Carbon Oxyde: ........................................................................................8
1.3.1.2 Hydrocarbon:...........................................................................................8
1.3.1.3 Nitơ Oxide: ..............................................................................................9
1.3.2 Cơ chế hình thành khí thải độc hại.................................................................9
1.3.2.1 Cơ chế hình thành các Oxyde Nitơ (NOx) ............................................11
1.3.2.2 Cơ chế hình thành Monoxyde Carbon (CO) .........................................13
1.3.2.3 Cơ chế hình thành Hydro Carbon (HC) ................................................14
1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước .....................................................15

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước ............................................................16
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................................17
1.5. Đối tượng, mục tiêu nghiên cứu của đồ án ....................................................19
1.5.1 Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................19
1.5.2 Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................19
CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CỦA XE GẮN MÁY .............20
2.1 Thiết bị dùng để đo khí thải ............................................................................21
2.1.1. Dùng thiết bị đo khí xả MGT-5 của hãng Maha, Đức: ...........................21

vi


2.1.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị ............................................................23
2.1.3. Thiết kế Rulo và bộ đo tốc độ xe ............................................................24
2.1.4 Nguyên lý đo tốc độ xe: ...........................................................................26
2.1.5. Xây dựng công thức quy đổi từ phần trăm thể tích sang khối lượng......27
2.2. Quy trình đo lượng phát thải khí CO và HC từ xe máy .................................30
2.2.1. Chuẩn bị ..................................................................................................30
2.2.2. Tiến hành đo ............................................................................................30
2.3. So sánh mức phát thải khí CO, HC ở các chế độ vận hành khác nhau, các
dòng xe khác nhau .................................................................................................38
2.3.1. Lượng phát thải khí HC, CO trung bình của xe tay số và tay ga ............38
2.3.2. So sánh mức phát thải khí CO, HC của hãng Honda và Yamaha ..........40
2.3.3. So sánh mức phát thải khí CO, HC của xe phun xăng điện tử và không
phun xăng điện tử ..............................................................................................41
CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC KHÍ THẢI CỦA XE MÁY..........48
3.1 Giải pháp cải tạo bên trong nâng cao hiệu suất động cơ .................................48
3.2 Sử dụng nhiên liệu thay thế .............................................................................48
3.2.1 Nhiên liệu lỏng .........................................................................................49
3.2.1.1 Dầu thực vật (biodiesel) ....................................................................49

3.2.1.2 Ethanol ..............................................................................................50
3.2.2

Nhiên liệu khí ........................................................................................51

3.2.2.1 Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) .................................51
3.2.2.2Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas) .......................53
3.3. Giải pháp cải tạo bên ngoài động cơ xe máy cũ ............................................54
3.3.1. Khái niệm xe hybrid ................................................................................54
3.3.2 Xe máy hybrid đã được sản xuất trên thế giới .........................................56
3.3.2.1 Honda Honda PCX Hybrid ...............................................................56
3.3.2.2 Xe eCycle Hybrid ..............................................................................57

vii


3.4. Phương án cải tạo xe máy cũ .........................................................................58
3.4.1. Lựa chọn dịng xe thiết kế .......................................................................58
3.4.2 Các thơng số cơ bản của xe Wave 110cc .................................................60
3.4.3 Cấu tạo cơ cấu truyền động trên xe Wave ...............................................61
3.4.4 Giải pháp truyền động giữa động cơ điện và động cơ xăng ....................62
3.4.4.1 Ở chế độ động cơ xăng làm việc và nạp điện cho Pin ......................62
3.4.4.2 Ở chế độ chỉ có động cơ điện hoạt động ...........................................64
3.4.5 Chọn động cơ điện ...................................................................................64
3.4.4.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều không chổi than BLDC .................65
3.4.4.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ BLDC .........................................68
3.4.6 Chọn nguồn điện cho động cơ BLDC ......................................................69
3.4.7 Hình tổng thể xe sau khi cải tạo ...............................................................73
3.4.8 Tính tốn động lực học của xe sau cải tạo ...............................................77
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ SAU KHI CẢI TẠO XE ..................................................79

4.1 Đo thực nghiệm khi xe chạy trên đường .........................................................79
4.2. So sánh mức tiêu hao nhiên liệu. ...................................................................80
4.3 So sánh lượng khí thải CO, HC của xe sau cải tạo .........................................84
4.4 Hiệu quả kinh tế của xe sau cải tạo .................................................................86
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................88
5.1. Kết luận ..........................................................................................................88
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................88
5.3. Hướng phát triển ............................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................90
PHỤ LỤC ..................................................................................................................92

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Ei: là tổng lượng khí phát thải của chất gây ơ nhiễm i (tấn)
Nj: là số lượng của loại xe j
EFi,j: là hệ số phát thải của chất ô nhiễm I với loại xe j (g/km)
VKTj: là quãng đường loại xe di chuyển (km)
K: là hệ số biến đổi (ta cho k = 1)
D: Đường kính ngồi của trục rulo (m)
n: Số lần cảm biến hồng ngoại nhận được xung từ các vạch trắng trong 1 giây
pHC : Áp suất của khối khí HC trong điều kiện làm việc, pHC =1atm = 101325 Pa
3
VHC : Thể tích khối khí HC (m )

nHC : Số mol khối khí HC (mol)
3

-1

-1

R : Hằng số khí lý tưởng, R = 8.314 (m .Pa.mol .K )

THC : Nhiệt độ khối khí HC trong máy MGT5 đang làm việc, THC = 313 (K)
M HC : Phân tử khối của khí HC, M = 58 (g/mol)

mHC : Khối lượng của khí HC trong 1 lít khí xả, m(gam)

x : Nồng độ thể tích khối khí HC trong khí xả (ppm)
Qkx : Lưu lượng thể tích khí xả ra ngồi mơi trường (m3/h)
Vdtxl: Thể tích dung tích xylanh xe máy đang khảo sát, Vdtxl=110cc= 100cm3
r: Tốc độ động cơ (rpm)

ix


mHC 1h  : Khối lượng khối khí HC thải ra ngồi mơi trường trong 1 giờ

m

HCpt

: Khối lượng HC phát thải ra ngồi mơi trường (gam/km)

pCO : Áp suất của khối khí HC trong điều kiện làm việc, pCO =1 atm = 101325 Pa
3
VCO : Thể tích khối khí CO (m )

nCO : Số mol khối khí CO (mol)
TCO : Nhiệt độ khối khí CO trong máy MGT5 đang làm việc, TCO = 313 (K)

M CO : Phân tử khối của khí CO, M = 28 (g/mol)
mCO : Khối lượng của khí CO trong 1 lít khí xả, m(gam)

y : Nồng độ phần trăm thể tích khối khí CO (%)

mCO1h : Khối lượng khối khí CO thải ra ngồi môi trường trong 1 giờ
m
: Khối lượng CO phát thải ra ngồi mơi trường (gam/km)
COpt

Fk: Lực kéo tại bánh chủ động (N)
Ff: Lực cản lăn của mặt đường (N)
Fi: Lực cản lên dốc (N)
Fω: Lực cản gió (N)
Fj: Lực quán tính (N)
f: Hệ số cản lăn của mặt đường
G: Tổng tải trọng của xe (N)

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1: Sự ơ nhiễm mơi trường do khí thải phương tiện giao thơng .......................2
Hình 1.2: Biểu đồ sự gia tăng số lượng xe máy tại Tp Hồ Chí Minh [nguồn Sở
GTVT Tp HCM] .................................................................................................3
Hình 1.3: Phân bố trữ lượng khí thiên nhiên theo khu vực [ thống kê của OPEC] ....4
Hình 2.1: Thiết bị đo khí xả MGT-5 của hãng Maha, Đức.......................................21

Hình 2.2: Buồng đo khí xả ........................................................................................23
Hình 2.3: Bảng thiết kế lắp ghép Rulo ......................................................................24
Hình 2.4: Thiết kế bộ gá cảm biến đo tốc độ xe .......................................................25
Hình 2.5: Rulo thực tế sau thiết kế ............................................................................25
Hình 2.6: Cảm biến đo tốc độ xe trên mơ hình thực tế .............................................26
Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của bộ đo tốc độ xe .................................................27
Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây của bộ đo tốc độ động cơ ..................................................27
Hình 2.9: Xe máy đã được lắp ống đo khí xả vào ống xả .........................................31
Hình 2.10: Xe máy đã được lắp bộ đo tốc độ động cơ .............................................31
Hình 2.11: Bộ đo tốc độ xe được gá cố định trên rulo ..............................................32
Hình 2.12: Đồ thị tốc độ xe ở chế độ cầm chừng......................................................33
Hình 2.13: Thơng số khí xả đo được chế độ cầm chừng ..........................................33
Hình 2.14: Đồ thị tốc độ xe ở chế độ chạy 10 km/h .................................................34
Hình 2.15: Thơng số khí xả đo được chế độ chạy 10 km/h ......................................34
Hình 2.16: Đồ thị tốc độ xe ở chế độ chạy 20 km/h .................................................35
Hình 2.17: Thơng số khí xả đo được chế độ chạy 20 km/h ......................................35
Hình 2.18: Đồ thị tốc độ xe ở chế độ chạy 30 km/h .................................................36
Hình 2.19: Thơng số khí xả đo được chế độ chạy 30 km/h ......................................36
Hình 2.20: Đồ thị tốc độ xe ở chế độ chạy 40 km/h .................................................37
Hình 2.21: Thơng số khí xả đo được chế độ chạy 40 km/h ......................................37
Hình 2.22: Đồ thị phát thải khí CO của xe số và xe tay ga .......................................38
Hình 2.23: Đồ thị phát thải khí HC của xe số và xe tay ga .......................................39

xi


Hình 2.24: Đồ thị phát thải khí CO của xe hãng Honda và Yamaha ........................40
Hình 2.25: Đồ thị phát thải khí HC của xe hãng Honda và Yamaha ........................40
Hình 2.26: Đồ thị phát thải khí CO của xe phun xăng điện tử và khơng phun xăng
điện tử ................................................................................................................41

Hình 2.27: Đồ thị phát thải khí HC của xe phun xăng điện tử và khơng phun xăng
điện tử ................................................................................................................42
Hình 2.28: Đồ thị phát thải khí CO của xe số và xe tay ga của hai hãng xe Honda và
Yamaha .............................................................................................................43
Hình 2.29: Đồ thị phát thải khí HC của xe số và xe tay ga của hai hãng xe Honda và
Yamaha .............................................................................................................44
Hình 2.30: Đồ thị phát thải khí CO của xe trang bị và không trang bị phun xăng điện
tử của hai hãng xe Honda và Yamaha ...............................................................45
Hình 2.31: Đồ thị phát thải khí HC của xe trang bị và khơng trang bị phun xăng điện
tử của hai hãng xe Honda và Yamaha ...............................................................45
Hình 2.32: Đồ thị phát thải khí CO của tất cả xe máy đã khảo sát ...........................46
Hình 2.33: Đồ thị phát thải khí HC của tất cả xe máy đã khảo sát ...........................46
Hình 3.1: Mức phát thải khí CO, HC ở chế độ tốc độ cầm chừng ............................53
Hình 3.2: Khí thải xe Hoda SH mode mới sử dụng ở tốc độ cầm chừng .................54
Hình 3.3: Honda PCX Hybrid - xe ga đầu tiên ứng dụng cơng nghệ hybrid. ...........56
Hình 3.4: Xe eCycle Hybrid......................................................................................57
Hình 3.5: Mẫu xe Wave lựa chọn cho nghiên cứu ....................................................59
Hình 3.6: Cấu tạo hộp số xe gắn máy [16]................................................................61
Hình 3.7: Sơ đồ dịng truyền cơng suất của động cơ xăng........................................63
Hình 3.8: Sơ đồ dịng truyền cơng suất đến động cơ điện ........................................64
Hình 3.9: Động cơ điện BLDC .................................................................................65
Hình 3.10: Sơ đồ khối động cơ điện một chiều khơng chổi than BLDC ..................66
Hình 3.11: Cấu tạo động cơ BLDC nằm ngang ........................................................66
Hình 3.12: Cấu tạo bên trong động cơ BLDC ..........................................................67
Hình 3.13: Cấu tạo rotor của động cơ BLDC ...........................................................67

xii


Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển ...........................................................68

Hình 3.15: Động cơ BLDC sau khi gắn lên bánh sau xe [15] ..................................69
Hình 3.16: Cấu tạo Pin Lithium ................................................................................70
Hình 3.17: Cấu tạo xe bên ngồi xe đã cải tạo ..........................................................73
Hình 3.18: Cấu tạo tay ga dùng cảm biến Hall .........................................................74
Hình 3.19: Bộ khuếch đại Transitor ..........................................................................75
Hình 3.20: Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ động cơ ...................................................75
Hình 3.21: Bộ điều khiển động cơ điện ....................................................................76
Hình 4.1: So sánh quãng đường thực tế chạy được ở hai chế độ với cùng lượng
nhiên liệu ...........................................................................................................82
Hình 4.2: Lượng xăng tiêu thụ khi chạy trên quãng đường trung bình mỗi ngày của
chu trình lái 11.51 km .......................................................................................83
Hình 4.3: Chu trình xe máy tại Hà Nội [11] .............................................................85
Hình 4.4: Đồ thị so sánh khối lượng khí CO, HC khi chạy hồn tồn bằng xăng và
khi chạy ở chế độ kết hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện. .......................86

xiii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ đo khí xả MGT5 ....................................................21
Bảng 3.1: Tính chất hóa lý một số loại dầu ..............................................................49
Bảng 3.2: Bảng các thông số cơ bản của xe gắn máy Honde Wave 110cc ..............60
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của hệ thống truyền lực xe Wave 110cc .....................61
Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật pin Li-Ion đã chọn ......................................................71
Bảng 3.5: Cách đấu dây điện.....................................................................................76
Bảng 4.1: Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng Pin-Lithium
...........................................................................................................................80
Bảng 4.2: So sánh thực tế khi chạy xăng và chạy kết hợp xăng - điện .....................81
Bảng 4.3: Lượng CO, HC phát thải của xe Wave 110cc đã cải tiến chạy hoàn toàn
bằng động cơ xăng ............................................................................................85

xiv


CHƯƠNG 1
1.

TỔNG QUAN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay ô nhiễm không khí là vấn đề của cả thế giới chứ không phải của
riêng một quốc gia nào. Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt và ngày
càng ảnh hưởng xấu đến con người. Hằng năm con người khai thác và sử dụng hàng
tỉ tấn nhiên liệu hóa thạch như: Than đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào
môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau như: Chất thải sinh hoạt,
chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng
lên nhanh chóng. Ơ nhiễm mơi trường khí quyển do khí thải độc hại tạo nên sự ngột
ngạt và sương mù gây ra nhiều bệnh tật cho con người, ngồi ra cịn tạo ra hiện
tượng mưa axit làm hủy diệt rừng (nguyên nhân chính gây ra hiện tượng đất trống).
Phương tiện giao thơng là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu ảnh hưởng đến chất
lượng khơng khí ở các thành phố lớn. Theo nghiên cứu của Silva và các cộng sự [1]
quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu hóa thạch thải ra một phần ba lượng
khí thải nhà kính trên thế giới. Theo Syahri và các cộng sự [2] khí thải từ các
phương tiện giao thông ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của con người và chất lượng
khơng khí. Qua kết quả nghiên cứu của ông Châu và các cộng sự [3], khí thải từ xe
máy ảnh hưởng đến sức khỏe con người nhiều hơn khí thải từ ơ tơ. Nó là một trong
những nguyên nhân gây nên bệnh ung thư, đột biến gen.
Ở Châu Á phương tiện giao thông chủ yếu của người dân là xe máy, vì xe máy
có tính cơ động cao, di chuyển nhanh, dễ dàng đỗ xe. Đặc biệt là các thành phố lớn
thì lưu lượng xe máy di chuyển với mật độ rất cao (Adak, et al., 2016) [4]. Tại Việt

Nam phương tiện giao thông chủ yếu là xe máy, đây là ngồn gây ô nhiễm chủ yếu
tại các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh.

1


Hình 1.1: Sự ơ nhiễm mơi trường do khí thải phương tiện giao thông
Việt Nam là một trong 5 nước chịu ảnh hưởng nhiều nhất của biến đổi khí hậu,
trong năm vừa qua hiện tượng biến đổi gây ảnh nặng lề đến đời sống của người dân,
cụ thể mùa khô 2016, nhiều nơi ở miền Nam và miền Trung khô hạn do lượng mưa
thiếu hụt từ 30 - 40%, lượng dịng chảy trên các sơng nhỏ dẫn đến tình trạng xâm
nhập mặn đến sớm hơn 1 tháng ở các vùng cửa sông miền Trung và đặc biệt ở Đồng
Bằng Sông Cửu Long, nhiều nơi mặn đã vào sâu 80 - 100 km hoặc hơn, bà con
nơng dân điêu đứng vì hạn mặn, thiếu nguồn nước ngọt cho sinh hoạt và sản xuất
rất nghiêm trọng. Ở miền Trung mưa lũ đến muộn nhưng lại dồn dập và kéo dài
nhiều ngày vào những tháng cuối năm 2016, gây thiệt hại lớn về tài sản và người.
Trong mùa khô 2016 – 2017, Nam Bộ cũng như TPHCM đã xuất hiện một số trận
mưa trái mùa với lượng lớn, số ngày xuất hiện mưa và tổng lượng mưa các tháng
trong mùa khô cũng vượt trung bình nhiều năm cùng thời kỳ [5].
Phương tiện giao thông là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu ở khu vực thành thị, khí
thải từ phương tiện giao thơng gồm khí HC, NOx, CO, CO2,... Trong đó HC và
NOx là nguyên nhân chủ yếu phá hỏng tần ozone, gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà
kính.

2


Hình 1.2: Biểu đồ sự gia tăng số lượng xe máy tại Tp Hồ Chí Minh [nguồn Sở
GTVT Tp HCM]
Từ biểu đồ trên cho thấy số lượng xe ô tô nhỏ hơn rất nhiều so với xe máy, vì

vậy ảnh hưởng của khí thải phương tiện giao thơng đến mơi trường ở thành phố Hồ
Chí Minh chủ yếu là do xe máy. Số lượng mô tô, xe máy ở các thành phố lớn ngày
càng tăng, đặc biệt là ở thành phố Hồ Chí Minh năm 2018 số lượng xe máy khoảng
trên 8,7 triệu xe máy [6].
Từ những lý do kể trên, lựa chọn đề tài: “Khảo sát ô nhiễm môi trường do
khí thải xe máy và đề xuất giải pháp khắc phục cho xe máy” có ý nghĩa khoa
học và thực tiễn cao, là cơ sở đề đề xuất các giải pháp khắc phục tình hình ơ nhiễm
do phương tiện giao thông- xe máy ở Việt Nam.

3


1.2 Nhiên liệu hóa thạch và biến đổi khí hậu
1.2.1 Trữ lượng dầu mỏ và khí thiên nhiên
Mặc dù kỹ thuật thăm dò, khai thác dầu mỏ đã được nâng lên trình độ rất cao
nhưng lượng dầu mỏ khai thác đã sụt giảm mạnh mẽ trong những năm gần đây.
Nguồn dầu khí được tìm thêm đã khơng bù đắp được sự gia tăng nhu cầu năng
lượng. Trên thực tế, phần lớn những giếng dầu khai thác hiện nay đã được phát hiện
từ rất lâu. Trung Đông là nơi sản xuất dầu mỏ chính của thế giới nhưng 1/3 sản
lượng dầu của khu vực này tiếp tục được khai thác từ các mỏ dầu lớn (như Ghawar,
Kirkuk, Burgan) đã được khai thác từ cách đây hơn nửa thế kỷ.
Đối với khí thiên nhiên, Trung Đông và Nga chiếm 3/4 trữ lượng của Thế
giới. Ở khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, những nước có trữ lượng khí thiên
nhiên lớn là Úc, Trung Quốc, Indonesia và Malaysia, Việt Nam có trữ lượng khí
thiên nhiên tương đương với Thái Lan, Myanma, Bruney và Bangladesh.

Hình 1.3: Phân bố trữ lượng khí thiên nhiên theo khu vực [thống kê của OPEC]

4

Nếu tốc độ tiêu thụ năng lượng hóa thạch như năm 2006 thì trữ lượng dầu
mỏ, khí thiên nhiên và than đá cịn có thể khai thác được tương ứng trong 40 năm,
70 năm và 200 năm. Đến năm 2050, nguồn dự trữ dầu mỏ trong lòng đất hầu như
cạn kiệt. Khi đó, khí thiên nhiên thay thế dầu mỏ để duy trì nên văn minh “dầu mỏ”
khoảng 1/4 thế kỷ nữa. Than đá là nguồn nhiên liệu hóa thạch cuối cùng mà lồi
người cịn có thể khai thác được kéo dài đến đầu thế kỷ 23.
Ở nước ta, trữ lượng khí thiên nhiên ước chừng khoảng 600 triệu thùng và
khí thiên nhiên ước chừng 6,8Tcf (trillion cubic feet). Như vậy, trữ lượng khí thiên
của nước ta tương đương 1 tỷ thùng dầu, lớn hơn trữ lượng dầu mỏ. Phần lớn khí
thiên sản xuất ở Việt Nam được chuyển trực tiếp đến công nghiệp sản xuất điện hay
các đầu mối tiêu thụ như tổ hợp điện – đạm Phú Mỹ. Hiện khí thiên nhiên chưa
được sử dụng cho các lĩnh vực khác. Tình hình này sẽ thay đổi khi lượng khí thiên
nhiên khai thác được nhiều trong tương lai.
Việt Nam khai thác trung bình 350.700 thùng dầu mỗi ngày (2007) và 141
billion cubic feet (Bef) khí thiên nhiên mỗi năm (2005). Như vậy, với trữ lượng dầu
khí đã xác định và mức độ khai thác như hiện nay thì thời gian cịn có thể khai thác
thương mại đối với dầu ở nước ta là 4,5 năm và đối với khí thiên nhiên là 48 năm.
Từ những phân tích trên đây chúng ta thấy nguồn năng lượng hóa thạch đang
dần cạn kiệt. Chúng ta cần phải có những giải pháp cụ thể để sử dụng hiệu quả và
tiết kiệm nguồn năng lượng hóa thạch này.
1.2.2 Hiệu ứng nhà kính và sự gia tăng nồng độ

trong khí quyển

Nếu sự gia tăng nhiệt độ trong quá khứ gây ra do quá trình tự nhiên thì sự gia
tăng nhiệt độ ngày nay chủ yếu là do hoạt động của con người. Cân bằng nhiệt của
quả đất được đảm bảo khi hệ thống khơng tích lũy năng lượng thặng dư từ Mặt
Trời. Ban ngày bức xạ mặt trời được hấp thụ bởi khí quyển, đại dương và đại lục,
ban đêm các thành phần này chuyển ngược bức xạ ra không gian trong vùng hồng

ngoại. Các tia bức xạ hồng ngoại này bị hấp thụ bởi mây và một số chất khí có mặt
trong khí quyển. Các chất gây hiệu ứng nhà kính phản xạ lại một phần bức xạ này

5


về mặt đất và làm nóng lớp khí quyển dưới cùng: đó là hiệu ứng nhà kính. Khơng
có hiệu ứng này nhiệt độ trung bình của mặt đất là

C thay vì

C như hiện

nay. Hiệu ứng nhà kính là một hiện tượng tự nhiên không thể tránh khỏi trên hành
tinh xanh của chúng ta. Tuy nhiên, nếu tác động của nó vượt qua mức cho phép thì
sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường.
Trong số những chất khí gây ra hiệu ứng nhà kính thì

chiếm vị trí quan

trọng nhất. Từ khi bắt đầu thời kì cơng nghiệp đến nay (khoảng 200 năm), sự phát
vào bầu khí quyển không ngừng gia tăng. Nồng độ

thải

hiện nay đã tăng

35% so với thời kì tiền cơng nghiệp, vượt xa nồng độ của 600.000 năm trước.
Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ Trái
Đất tăng

C, Hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây các nhà khoa

học trên Thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng
thêm 1,5 –

C nếu con người khơng có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiệu

ứng nhà kính. Nếu chúng ta khơng ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính
thì trong vịng 30 năm tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 – 3,5m. Nhiệt dộ trung
bình của Trái Đất sẽ tăng khoảng

C.

1.2.3 Hậu quả của sự gia tăng nhiệt độ khí quyển
Tổ chức Y tế Thế giới ước tính vào năm 2014 rằng mỗi năm ơ nhiễm khơng
khí gây ra cái chết của khoảng 7 triệu người trên toàn thế giới. Ấn Độ có tỷ lệ tử
vong cao nhất do ơ nhiễm khơng khí. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, Ấn Độ cũng có
nhiều ca tử vong do hen suyễn hơn bất kỳ quốc gia nào khác. Trong tháng 12 năm
2013, ô nhiễm khơng khí ước tính giết 500.000 người ở Trung Quốc mỗi năm. Có
sự tương quan giữa tử vong do viêm phổi và ơ nhiễm khơng khí do phát thải xe cơ
giới. Số tử vong hàng năm của người châu Âu do ơ nhiễm khơng khí ước tính là
430.000. Ngun nhân quan trọng của những người chết là Nitơ điơxít và các Ơxít
Nitơ khác (NOx) phát ra từ các phương tiện giao thông đường bộ. Trên khắp Liên
minh châu Âu, ô nhiễm không khí ước tính làm giảm tuổi thọ gần chín tháng.

6


Nguyên nhân gây tử vong bao gồm đột quỵ, bệnh tim, ung thư phổi và nhiễm trùng

phổi.
Sự gia tăng nhiệt độ khí quyển gần mặt đất gây ra những hậu quả nặng nề đối
với môi trường. Ở các vùng châu Phi nhiệt đới, Trung Mỹ, Nam Mỹ, Đông Nam Á
và Úc, cây cối lớn nhanh hơn và chết sớm hơn. Có chừng 20 giống động thực vật
biến mất mỗi ngày do biến đổi khí hậu. Nếu mơi trường tiếp tục bị tác động bởi khơ
hạn, bão lụt thì sự cân bằng hệ thống sinh thái của hành tinh sẽ bị ảnh hưởng nặng
nề.
Khi nhiệt độ tăng lên, các vi khuẩn, vi trùng và các yếu tố truyền bệnh sẽ
phát triển nhanh chóng. Trên thực tế, nguy cơ bệnh tật do biến đổi khí hậu đã diễn
ra trong những năm 1993 – 1995 ở Trung Mỹ sau một giai đoạn nóng bất thường và
độ ẩm tăng. Năm 1996, bệnh viêm màng não đã giết chết hàng nghìn người ở Đơng
Phi sau thời kì khơ hạn khủng khiếp.
Các nghiên cứu cơng bố năm 2005 cho thấy cường độ những cơn bão trong
30 năm qua tăng mạnh nhưng số lượng các cơn bão có giảm đi so với trước đây.
Các nghiên cứu trên cũng cho thấy sự gia tăng cường độ của các trận bão là do nhiệt
độ khí quyển gia tăng.
Khi băng tuyết trên Trái Đất tan hồn tồn thì mực nước biển có thể dâng lên
đến 65m. Tuy nhiên, sự tan băng ở các cực kéo dài đến hàng nghìn năm ngay cả khi
nhiệt độ khí quyển đã ổn định. Dựa trên kết quả tính tốn diễn biến nhiệt độ khí
quyển, người ta dự báo các nguy cơ gia tăng mực nước biển trong thiên niên kỷ tới.
Nguy cơ mực nước biển dâng lên 6m là rất cao trong 1.000 năm nữa. Toàn bộ đồng
bằng Bắc Bộ, Nam Bộ và duyên hải miền Trung của Việt Nam khi đó sẽ chìm ngập
trong nước biển.
Hậu quả của hiện tượng Trái Đất ấm dần lên đến lồi người trong thể kỷ 21
được tóm tắt như sau:
- Giảm sút năng suất sản xuất nông nghiệp ở vùng nhiệt đới và gần nhiệt đới.

7

- Giảm nguồn nước trong hầu hết các vùng nhiệt đới và gần nhiệt đới.
- Giảm lượng nước do tan băng tuyết.
- Gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa lớn, bão, khô hạn, ảnh
hưởng đến canh tác nông nghiệp.
- Gia tăng khả năng cháy rừng mùa khô.
- Mở rộng các vùng bị nhiễm bệnh tả, bệnh sốt rét.
- Lũ lụt lớn gia tăng do mực nước biển dâng cao và do biến đổi khí hậu.
- Gia tăng tiêu thụ năng lượng cho điều hịa khơng khí.
1.3. Cơ sở lý thuyết
1.3.1 Các loại khí thải độc hại từ phương tiện giao thông
1.3.1.1 Carbon Oxyde:
Cacbon monoxit, công thức hóa học là CO, là một chất khí khơng màu,
khơng mùi, bắt cháy và có độc tính cao. Nó là sản phẩm chính trong sự cháy khơng
hồn tồn của cacbon và các hợp chất chứa cacbon trong điều kiện thiếu ôxy và ở
nhiệt độ cao. Cacbon monoxit là chất khí cực kỳ nguy hiểm, nếu hít thở phải một
lượng quá lớn CO sẽ dẫn tới thương tổn do giảm oxy trong máu hay tổn thương hệ
thần kinh cũng như có thể gây tử vong. Nồng độ chỉ khoảng 0,1% cacbon monoxit
trong khơng khí cũng có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Ngộ độc CO
có thể xảy ra ở những trường hợp ngủ trong xe hơi nổ máy trong nhà kín, gara, sản
phụ nằm lị than trong phịng kín, ...
1.3.1.2 Hydrocarbon:
Sự phát sinh hydrocarbure chưa cháy HC trong khí thải động cơ xe máy là do
q trình cháy hỗn hợp khơng hồn tồn hoặc do một phần hỗn hợp nằm ngoài khu
vực lan tràn của màng lửa. Điều này xảy ra do sự không đồng nhất của
hỗn hợp hoặc do sự dập tắt màng lửa ở khu vực gần thành hay trong các không gian
chết, nghĩa là ở khu vực có nhiệt độ thấp, khác với sự hình thành CO và NOx diễn

8

ra trong pha đồng nhất ở những khu vực có nhiệt độ cao.
Nồng độ khí HC tăng nhanh theo sự đậm đặc của hỗn hợp. Tuy nhiên khi độ
đậm đặc của hỗn hợp quá thấp, HC cũng tăng do sự cháy khơng hồn tồn ở một số
chu trình cơng tác. Mặt khác muội than trong buồng cháy cũng là nguyên nhân gây
nên sự gia tăng nồng độ HC.
Khí HC gây hại đến sức khỏe con người như: Gây ung thư, rối loạn hệ thần
kinh và các bệnh về gan, kích thích mũi, mắt, niêm mạc đường hơ hấp. Ngồi ra nó
cịn là chất xúc tác tạo hiện tượng mù quang hóa ...
1.3.1.3 Nitơ Oxide:
Là hợp chất mà phân tử chỉ gồm Nitơ và Oxy, là tên gọi chung để chỉ N2O,
NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5.
Độc tính: Khi lượng khí này tích tụ nhiều trong cơ thể làm cho người ta cảm
thấy chán ăn, đau đầu, mất ngủ, mỏi cơ, thiếu máu và nhiều biểu hiển khác có hại
cho sức khỏe. Theo đường hô hấp NO, NO2 thâm nhập vào phổi con người và tan
vào trong máu sẽ làm giảm khả năng vận chuyển Oxy của các huyết sắc tố làm cho
cơ thể thiếu Oxy. Nếu như khơng khí ẩm ướt, độ ẩm cao thì có thể hình thành khí
Ozone ở mặt đất gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người.
1.3.2. Cơ chế hình thành khí thải độc hại
Q trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu - khơng khí là một trong những yếu tố
quan trọng ảnh hưởng đến công suất, hiệu suất và mức độ phát ô nhiễm của động
cơ. Quá trình cháy lý tưởng của hỗn hợp hydrocacbon với khơng khí chỉ sinh ra
CO2, H2O và N2. Tuy nhiên, do sự không đồng nhất của hỗn hợp cùng như tính chất
phức tạp của các hiện tượng lý hóa diễn ra trong q trình cháy nên trong khí xả
động cơ ln chứa một lượng đáng kể các chất độc hại như Oxyde Nitơ (NOx),
Monoxyde Carbon (CO), các Hydrocarbon chưa cháy (HC), các hạt rắn (hắc ín)...
Nồng độ các chất ô nhiềm này phụ thuộc vào loại động cơ và chế độ vận hành.

9