ứng dụng kỹ thuật viễn thám đánh giá chất lượng không khí trong thời kỳ dịch covid 19 tại thành phố hồ chí minh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (25.88 MB, 118 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Thị Vân Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Lê Trung Chơn Cán bộ chấm nhận xét 2: TS.BS. Phùng Đức Nhật

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM, ngày 30 tháng 01 năm 2024.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Chủ tịch hội đồng : PGS.TS. Võ Lê Phú

2. Cán bộ phản biện 1 : PGS.TS. Lê Trung Chơn 3. Cán bộ phản biện 2 : TS.BS. Phùng Đức Nhật 4. Ủy viên hội đồng : TS. Lê Thanh Hòa 5. Thư ký hội đồng : TS. Võ Thanh Hằng

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

VÀ TÀI NGUYÊN

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Mã số: 8.85.01.01

I. TÊN ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ TRONG THỜI KỲ DỊCH COVID-19 TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nhiệm vụ: Ứng dụng kỹ thuật viễn thám đánh giá chất lượng khơng khí trong thời kỳ dịch

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 26/10/2022.

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 26/12/2023. V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN THỊ VÂN

Tp. HCM, ngày 04 tháng 03 năm 2024

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS.TS. Trần Thị Vân

CHỦ NGHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Trải qua hành trình nghiên cứu, học tập tại Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh và trong suốt q trình hồn thành đề tài Luận văn này, đầu tiên em xin dành lời cảm ơn sâu sắc và tri ân đến Quý Thầy/Cô của Trường Đại học Bách Khoa nói chung và q Thầy/Cơ của Khoa Mơi trường và Tài Ngun nói riêng đã giúp đỡ, hỗ trợ em rất nhiều trong quá trình học tập tại trường cũng như đã tận tình giảng dạy và truyền đạt rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm hữu ích cho cơng việc hiện tại và trong tương lai của em.

Đặc biệt quan trọng nhất, em xin bày tỏ lòng biết ơn và gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Trần Thị Vân đã trực tiếp hướng dẫn em tận tình, đã đồng hành và hỗ trợ em rất nhiều trong quá trình em thực hiện đề tài luận văn này.

Đồng thời, em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những người thân đã luôn sát cánh, đồng hành, động viên và giúp đỡ em để em có thể hồn thành tốt đề tài luận văn này.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

TÓM TẮT

Cùng với sự phát triển của con người, chất lượng khơng khí đã trở thành mối quan tâm tồn cầu. Ơ nhiễm khơng khí khơng chỉ có hại cho sức khỏe con người mà còn hủy hoại môi trường sống và hệ sinh thái. Đại dịch COVID-19 đã tác động mạnh mẽ đến đời sống và hoạt động của người dân trên toàn thế giới. Trong nỗ lực kiểm soát dịch bệnh, nhiều quốc gia đã áp dụng các biện pháp giãn cách xã hội, bao gồm hạn chế hoạt động công nghiệp và giao thông. Những biện pháp này có thể tác động đến chất lượng khơng khí và tạo cơ hội nghiên cứu và phân tích sự thay đổi chất lượng khơng khí trong q trình giãn cách xã hội. Luận văn trình bày nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật GIS để phân tích ảnh Sentinel-5P đánh giá chất lượng khơng khí trong thời kỳ dịch COVID-19 giai đoạn 2019-2022 tại Thành phố Hồ Chí Minh. Các chỉ tiêu được trích xuất trực tiếp từ ảnh Sentinel-5P để đánh giá chất lượng khơng khí gồm Nitrogen Dioxide (NO2) và Ultraviolet Aerosol Index (UVAI) (đại diện cho bụi PM2.5). Kết quả nghiên cứu phân tích về nồng độ NO2 tại TPHCM kết quả cho thấy NO2

có xu hướng giảm trong thời gian cách ly xã hội, giảm lần lượt là 6%, 8% và 5% so với năm 2019, 2020 và 2022. Tương tự đối với chỉ tiêu UVAI (đại diện cho bụi PM2.5) tại TPHCM cũng có xu hướng giảm trong giai đoạn thành phố thực hiện giãn cách toàn xã hội, lần lượt giảm 32%, 28% và 26% so với năm 2019, 2020 và 2022. Kết quả giảm nồng độ NO2 và UVAI (PM2.5) đã cho thấy tác động mạnh mẽ của hoạt động từ con người có ảnh hưởng đáng kể đến như thế nào đối với mơi trường khơng khí tại TPHCM. Ngồi ra, việc sử dụng ảnh viễn thám Sentinel-5P TROPOMI trong nghiên cứu đã cho thấy được những ưu điểm của ảnh vệ tinh và tiềm của phương pháp sử dụng vệ tinh để giám sát và phân tích, đánh giá chất lượng khơng khí ở Việt Nam, nơi mà các phép đo đạc và các trạm quan trắc trên mặt đất còn rất hạn chế.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

ABSTRACT

Along with human development, air quality has become a global concern. Air pollution is not only harmful to human health but also destroys the living environment and ecosystem. The COVID-19 pandemic has had a strong impact on the lives and activities of people around the world. In an effort to control the epidemic, many countries have applied social distancing measures, including restrictions on industrial activity and traffic. These measures can impact air quality and provide an opportunity to study and analyze air quality changes during social distancing. The thesis presents research on applying GIS techniques to analyze Sentinel-5P images to assess air quality during the COVID-19 epidemic from 2019 to 2022 in Ho Chi Minh City. Indicators extracted directly from Sentinel-5P images to evaluate air quality include Nitrogen Dioxide (NO2) and Ultraviolet Aerosol Index (UVAI) (representing PM2.5 dust). Research results analyzing NO2 concentration in Ho Chi Minh City, the results show that NO2 tends to decrease during the period of social isolation, decreasing by 6%, 8% and 5% respectively compared to 2019, 2020 and 2022. Similarly, the UVAI (representing PM2.5 dust) in Ho Chi Minh City also tends to decrease during the period when the city implements social distancing, decreasing by 32%, 28% and 26% compared to 2019, 2020 and 2022, respectively. The results of reducing NO2 concentration and UVAI (PM2.5) have shown how strong the impact of human activities is on the air environment in Ho Chi Minh City. In addition, the use of Sentinel-5P TROPOMI remote sensing images in the study has shown the advantages of satellite images and the potential of using satellite methods to monitor, analyze and evaluate air quality in Vietnam, where measurements and ground-based monitoring stations are still very limited.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam các kết quả trong đề tài Luận văn này là sản phẩm nghiên cứu do bản thân cá nhân học viên thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Thị Vân. Ngoại trừ những nội dung, thông tin được tham khảo và trích dẫn đầy đủ, các số liệu và kết quả trong luận văn này là hoàn tồn trung thực.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023

Học viên

Bành Hoàng Phúc

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ... 1

1. Đặt vấn đề: ... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu ... 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ... 2

4. Nội dung nghiên cứu ... 2

5. Ý nghĩa của đề tài ... 3

1.2.2. Các yếu tố gây ô nhiễm khơng khí ... 8

1.2.3. Chỉ tiêu Nitrogen Dioxide (NO2) ... 9

1.2.4. Chỉ tiêu Ultraviolet Aerosol Index (UVAI) ... 9

1.2.5. Chỉ số chất lượng không khí AQI (Air Quality Index) ... 10

1.2.6. Ơ nhiễm khơng khí ảnh hưởng đến sức khỏe và mơi trường ... 12

1.3. VỆ TINH SENTINEL-5P ... 12

1.3.1. Giới thiệu ... 12

1.3.3. Ứng dụng của ảnh vệ tinh Sentinel-5P ... 16

1.3.4. Ưu điểm và hạn chế của ảnh Sentinel-5P ... 17

1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ... 18

1.4.1. Các nghiên cứu nước ngoài ... 18

1.4.2. Các nghiên cứu trong nước ... 19

1.5. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ... 22

1.5.1. Vị trí địa lý ... 22

1.5.2. Điều kiện tự nhiên và đặc điểm địa hình ... 23

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

1.5.3. Diện tích và quy mơ dân số của TPHCM ... 24

1.5.4. Điều kiện kinh tế xã hội của TPHCM ... 25

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 27

2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC ... 27

2.1.1. Công nghệ viễn thám ... 27

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 29

2.1. Phương pháp tổng quan tài liệu ... 29

2.2. Phương pháp trích xuất dữ liệu từ nền tảng Google Earth Engine .. 29

2.2.1. Cơ sở lý thuyết tính tốn nồng độ NO2 ... 29

2.2.2. Cơ sở lý thuyết tính tốn chỉ số UVAI ... 31

2.2.3. Các bước trích xuất dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel-5P trên Google Earth Engine ... 33

2.3. Phương pháp thống kê ... 39

2.4. Phương pháp hệ số tương quan ... 40

2.3. DỮ LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ... 41

2.3.1. Dữ liệu viễn thám ... 41

2.3.2. Dữ liệu từ trạm quan trắc Lãnh sự quán Hoa Kỳ ... 41

2.4. QUY TRÌNH THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU ... 41

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 49

3.1. CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ GIAI ĐOẠN 2019-2022 TẠI TPHCM49 3.1.1. Mức độ ô nhiễm Nitrogen Dioxide (NO2) ... 49

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Corona Virus ... 5

Hình 1.2. Chỉ số AQI ... 11

Hình 1.3. Vị trí địa lý của TP. Hồ Chí Minh ... 23

Hình 1.4. Ranh giới hành chính các quận huyện Thành phố Hồ Chí ... 25

Hình 2.1. Ngun lý thu thập dữ liệu ảnh viễn thám ... 28

Hinh 2.2. Nguyên lý tính tốn chỉ số UVAI ... 31

Hình 2.3. Google Earth Engine ... 34

Hình 2.4. Các loại ảnh vệ tinh trên GEE ... 35

HÌnh 2.5. Các loại ảnh Sentinel-5P ... 36

Hình 2.6. Code giới hạn khu vực nghiên cứu TPHCM ... 37

Hình 2.7. Code tính tốn, xử lý ảnh Sentinel-5P ... 38

Hình 2.8. Code xuất ảnh dưới dạng .TIFF và tải ảnh Sentinel-5P ... 38

Hình 2.9. Mở ảnh vệ tinh Sentinel-5P trên phần mềm ArcGIS 10.8 ... 42

Hình 2.10. Cơng cụ chuyển đổi hệ tọa độ ... 42

Hình 2.11. Chuyển đổi hệ tọa độ của ảnh Sentinel-5P sang hệ tọa độ VN-2000 ... 43

Hình 2.12. Mở file ranh giới hành chính của TPHCM ... 43

Hình 2.13. Áp ranh giới hành chính của TPHCM lên ảnh vệ tinh Sentinel-5P ... 44

Hình 2.14. Cắt ảnh vệ tinh Sentinel-5P theo ranh giới TPHCM ... 44

Hình 2.15. Phân loại nồng độ NO2 tại TPHCM ... 45

Hình 2.16. Phân loại chỉ số UVAI tại TPHCM ... 45

Hình 2.17. Tính tốn, phân loại phân bố nồng độ NO2 cho các quận, huyện TPHCM .... 46

Hình 2.18. Tính tốn, phân loại phân bố chỉ số UVAI cho các quận, huyện TPHCM ... 46

Hình 2.19. Thành lập bản đồ phân bố nồng độ NO2 cho TPHCM ... 47

Hình 2.20. Thành lập bản đồ phân bố chỉ số UVAI cho TPHCM ... 47

Hình 2.21. Quy trình các bước thực hiện ... 48

Hình 3.1. Phân bố NO2 trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2019 ... 50

Hình 3.2. Phân bố NO2 trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2020 ... 51

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Hình 3.3. Phân bố NO2 trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2021 ... 52

Hình 3.4. Phân bố NO2 trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2022 ... 53

Hình 3.5. Diễn biến nồng độ NO2 trung bình của các tháng trong năm 2019, 2020, 2021 và 2022 ... 56

Hình 3.6. Nồng độ NO2 trung bình tháng của các quận, huyện TPHCM năm 2019 ... 57

Hình 3.7. Nồng độ NO2 trung bình tháng của các quận, huyện TPHCM năm 2020 ... 62

Hình 3.8. Nồng độ NO2 trung bình tháng của các quận, huyện TPHCM năm 2021 ... 65

Hình 3.9. Nồng độ NO2 trung bình tháng của các quận, huyện TPHCM năm 2022 ... 67

Hình 3.10. Phân bố UVAI trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2019 ... 69

Hình 3.11. Phân bố UVAI trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2020 ... 70

Hình 3.12. Phân bố UVAI trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2021 ... 71

Hình 3.13. Phân bố UVAI trung bình tháng tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 2022 ... 72

Hình 3.14. Chỉ số UVAI trung bình tháng của các năm 2019, 2020, 2021 và 2022 ... 74

Hình 3.15. Chỉ số AQI trung bình tháng của năm 2019, 2020, 2021 và 2022 ... 79

Hình 3.16. Trích xuất dữ liệu cho khu vực chứa tọa độ Lãnh sự quán Hoa Kỳ ... 81

Hình 3.17. Chỉ số UVAI trung bình tháng tại khu vực chứa tọa độ Lãnh sự quán Hoa Kỳ ... 81

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của ảnh Sentinel-5P ... 14 Bảng 2.1. Mức độ tương quan của hệ số tương quan Pearson ... 41 Bảng 3.1 Nồng độ NO2 trung bình tháng của thành phố Hồ Chí Mính ... 54 Bảng 3.2. So sánh sự thay đổi của NO2 trong giai đoạn từ tháng 6 đến tháng 9 năm 2021

so với năm 2019, 2020 và 2022 ... 66 Bảng 3.3. Giá trị chỉ số UVAI trung bình tháng của TPHCM ... 73 Bảng 3.4. Giá trị chỉ số chất lượng khơng khí AQI trung bình tháng của TPHCM ... 79 Bảng 3.5. So sánh sự thay đổi của chi tiêu bụi PM2.5 trong giai đoạn giãn cách xã hội so

với năm 2019, 2020 và 2022 khi quan sát bằng chỉ số UVAI ... 80 Bảng 3.6. So sánh sự thay đổi của chi tiêu bụi PM2.5 trong giai đoạn giãn cách xã hội so

với năm 2019, 2020 và 2022 khi quan sát bằng chỉ số AQI ... 80 Bảng 3.7. Kết quả chỉ số UVAI trung bình tháng của khu vực có tọa độ Lãnh sự quán Hoa

Kỳ ... 82 Bảng 3.8. Hệ số tương quan giữa chỉ số UVAI và AQI ... 83

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Satellites

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề:

Ơ nhiễm khơng khí đang là vấn đề báo động của nhiều thành phố, quốc gia trên quy mơ tồn cầu. Riêng bụi mịn (bụi siêu vi) PM2.5 là loại bụi gây nguy cơ tử vong cao nhất trong số các loại hạt gây ơ nhiễm khơng khí. PM2.5 là yếu tố gây nguy cơ tử vong cao thứ 6 trên toàn thế giới, là nguyên nhân cướp đi 4 triệu sinh mạng mỗi năm trên toàn thế giới (Trang Ly, 2020).

Năm 2019, chất lượng khơng khí tại hai thành phố lớn của Việt Nam là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có khác thường so với các năm trước, ô nhiễm cục bộ tăng lên, theo nhận định của đại diện Bộ Tài nguyên và Môi trường trong cuộc họp báo thường kỳ diễn ra tháng 10/2019. Theo phân tích của Bộ Tài ngun và Mơi trường, ngun nhân gây ơ nhiễm khơng khí tại Hà Nội do: phát thải từ hoạt động giao thông, phát triển bùng nổ về xây dựng, thói quen sử dụng than tổ ong... Đặc biệt, trong tháng 9/2019, ơ nhiễm khơng khí, ơ nhiễm bụi mịn PM2.5 tăng cao cịn do có ít mưa nhất trong vòng 6 năm qua. Trong tháng 9/2019, xảy ra hiện tượng nghịch nhiệt, bụi lơ lửng, không thốt được lên cao (trong điều kiện bình thường, khơng khí thốt lên cao để phát thải). Bên cạnh đó, thời điểm này vào vụ thu hoạch lúa, tình trạng đốt rơm rạ đã ảnh hưởng đến khơng khí nội đô (Trang Ly, 2020).

Bắt đầu từ những tháng cuối năm 2019, virus corona đã bắt đầu xuất hiện và gây tác động lớn đến sức khỏe con người trên toàn cầu và trở thành dịch bệnh nguy hiểm với tên gọi

đến đời sống và hoạt động của con người trên tồn thế giới. Trong nỗ lực kiểm sốt dịch bệnh, nhiều quốc gia đã áp dụng các biện pháp cách ly, giãn cách xã hội, bao gồm các biện pháp như giới hạn các hoạt động sinh hoạt hàng ngày, các hoạt động sản xuất công nghiệp, kinh doanh, cũng như hạn chế về du lịch và giao thơng vận tải. Những biện pháp này có tác động đến chất lượng khơng khí và tạo ra cơ hội để nghiên cứu và phân tích sự biến đổi của chất lượng khơng khí trong q trình giãn cách xã hội.

Ở Việt Nam, virus corona bắt đầu xâm nhập từ những tháng đầu năm 2020. Trước tình hình diễn biến phức tạp của dịch COVID-19, dịch đã lây lan nhanh chóng và gây ra hàng nghìn ca tử vong, Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM), là trung tâm kinh tế lớn nhất và đông dân nhất của Việt Nam, đã phải áp dụng một loạt biện pháp giãn cách xã hội toàn thành phố theo Chỉ thị 15/CT-TTg và 16/CT-TTg để kiểm soát sự lây lan diện rộng và nhanh chóng

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

của virus COVID-19. Ca nhiễm COVID-19 đầu tiên được ghi nhận tại TPHCM vào ngày 23/1/2020 và sau đó đối mặt với đợt bùng dịch đầu tiên vào ngày 23/01/2020 (Bộ Y Tế, 2020). Việc giảm thiểu gần như tối đa các hoạt động sinh hoạt hàng ngày, giao thông vận tải và sản xuất công nghiệp ảnh hưởng đến sự thay đổi chất lượng khơng khí trong khu vực này. Hiểu rõ về tác động của các biện pháp giãn cách xã hội ảnh hưởng đến chất lượng khơng khí như thế nào là một trong những công tác quan trọng và cần thiết để hỗ trợ công tác quản lý môi trường, quản lý dịch bệnh từ đó nâng cao hiệu suất công tác bảo vệ sức khỏe cộng đồng hiệu quả hơn.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng kỹ thuật viễn thám đánh giá chất lượng khơng khí trong thời kỳ dịch COVID-19 tại TPHCM.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: các chỉ tiêu chất lượng khơng khí được trích xuất từ ảnh

vệ tinh Sentinel-5P bao gồm NO2 và chỉ số UVAI (đại diện cho bụi PM2.5).

- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.

- Giới hạn của đề tài: Ảnh Sentinel-5P trên nền tảng Google Earth Engine.

- Thời gian nghiên cứu: từ năm 2019 – 2022. Đây là thời gian trước, trong giai đoạn

giãn cách xã hội do dịch COVID-19 tại TPHCM được thực hiện. Dữ liệu ảnh Sentinel-5P trung bình tháng của TPHCM được thu thập trong cùng thời gian.

- Hạn chế của đề tài: Do các trạm quan trắc tại TPHCM không lưu dữ liệu trong

quá khứ và chỉ có trạm quan trắc của Lãnh sự quán Hoa Kỳ có dữ liệu về chỉ số AQI, vì vậy học viên tiến hành đối chiếu kiểm chứng kết quả chỉ số UVAI (đại diện cho bụi mịn PM2.5) thu thập từ ảnh viễn thám với chỉ số AQI là kết thực địa thu được từ trạm quan trắc.

4. Nội dung nghiên cứu

(1) Tổng quan về các phương pháp đánh giá chất lượng khơng khí trong thời kỳ dịch COVID-19.

(2) Phương pháp đánh giá chất lượng khơng khí sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel-5P. (3) Phân tích chất lượng khơng khí tại TPHCM trong thời kỳ COVID-19.

(4) Kiểm tra đối chứng kết quả thu được từ ảnh vệ tinh Sentinel-5P với kết quả thu được từ trạm quan trắc chất lượng khơng khí của Lãnh sự quán Hoa Kỳ tại TPHCM.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

5. Ý nghĩa của đề tài 5.1. Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu là một hướng mới, chưa có nghiên cứu nào được thực hiện tại Việt Nam. Đề tài sử dụng vệ tinh Sentinel-5P, một vệ tinh quan sát Trái Đất của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA), để giám sát chất lượng khơng khí. Vệ tinh Sentinel-5P có độ phân giải cao, có thể cung cấp dữ liệu về các chất gây ơ nhiễm khơng khí ở độ cao thấp, bao gồm nitơ dioxide (NO2), và các hạt bụi (PM2.5) từ chỉ số UVAI. Đề tài cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng các chính sách và biện pháp giảm thiểu ơ nhiễm khơng khí ở TPHCM.

5.2. Ý nghĩa thực tiễn

Góp phần nâng cao hiểu biết về chất lượng khơng khí của TPHCM. Cung cấp các thơng tin về chất lượng khơng khí của TPHCM, bao gồm: Nồng độ các chất gây ô nhiễm khơng khí (NO2, PM2.5 và PM10) tại các khu vực khác nhau của thành phố; Sự biến đổi nồng độ các chất gây ơ nhiễm khơng khí theo thời gian; Mối liên hệ giữa ơ nhiễm khơng khí và các yếu tố môi trường khác. Các thông tin này sẽ có giá trị thực tiễn đối với các cơ quan quản lý nhà nước, các tổ chức, doanh nghiệp, và người dân TPHCM.

6. Đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu này đóng góp vào việc hiểu rõ hơn về tình trạng ơ nhiễm khơng khí và tác động của các biện pháp giãn cách xã hội do COVID-19 đến chất lượng khơng khí. Kết quả của nghiên cứu này có thể cung cấp thơng tin hữu ích cho các nhà quản lý mơi trường và chính sách công cộng để đưa ra các biện pháp cải thiện chất lượng khơng khí và bảo vệ mơi trường sống và sức khỏe của cộng đồng. Ngoài ra, nghiên cứu cũng đóng góp vào việc khai thác và tận dụng ưu điểm của dữ liệu quan trắc không gian trong việc phân tích chất lượng khơng khí, đặc biệt là trong bối cảnh giãn cách xã hội do dịch bệnh.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Virus này có thể lây bệnh từ những giọt bắn ra từ miệng hoặc mũi của người bị nhiễm bệnh khi họ nói chuyện, ho, hắt hơi,... Khi bị nhiễm bệnh, thời gian đầu người bệnh sẽ khơng có biểu hiện triệu chứng gì, chính vì thế yếu tố này gây ra một khó khăn rất lớn trong việc kiểm soát và ngăn ngừa việc lây nhiễm COVID-19 giữa người với người. Virus đặc biệt rất dễ lây lan diện rộng nếu ở nơi tập trung đơng người.

Mỗi người khi nhiễm COVID- 19 thì sẽ chịu những ảnh hưởng về sức khỏe nặng, nhẹ khác nhau tùy theo mỗi trường hợp. Tuy nhiên, khi nhiễm COVID-19, người bệnh đều có những triệu chứng như sau: sốt, ho, mệt mỏi, mất vị giác hoặc khứu giác, đau họng, đau đầu, tiêu chảy,… và nặng nhất là tử vong.

So sánh với các đại dịch khác trong lịch sử nhân loại, COVID-19 có những đặc điểm riêng biệt. So với cúm Tây Ban Nha năm 1918, một trong những đại dịch gây ra tỷ lệ tử vong cao nhất trong lịch sử (Trilla và cộng sự, 2008), COVID-19 có tỷ lệ tử vong thấp hơn, nhưng tốc độ lan truyền nhanh hơn và gây ra tác động thiệt hại về kinh tế nặng nề hơn. Cúm Tây Ban Nha đã gây ra sự hủy diệt hàng loạt và thay đổi mạnh mẽ cuộc sống xã hội (Trilla và cộng sự, 2008).

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

So sánh với dịch SARS năm 2002, dịch SARS cũng xuất phát từ một loại virus Corona chủng mới tại khu chợ thú Trung Quốc, sau đó lan truyền nhanh chóng qua các quốc gia khác qua con đường tiếp xúc gần với người nhiễm bệnh. Chủng virus này được gọi là SARS-CoV (Cherry, 2004). SARS lây truyền chủ yếu qua tiếp xúc trực tiếp với người nhiễm bệnh hoặc qua tiếp xúc với các bộ phận cơ thể nhiễm virus, chẳng hạn như tiết niệu, dãn tràn hoặc hạt bắn nước bọt. Điều này đồng nghĩa với khả năng lây truyền thấp hơn khi so sánh với COVID-19. SARS thường xuất hiện với triệu chứng sổ mũi, ho, sốt cao, đau họng và khó thở. Triệu chứng nhiễm bệnh thường xuất hiện sau một thời gian tiếp xúc với người nhiễm bệnh và trung bình vào ngày thứ 2 đến 7 sau khi nhiễm virus. Trong khi COVID-19 cũng có các triệu chứng tương tự nhưng người mắc khơng có triệu chứng gì trong thời gian ủ bệnh, khiến cho sự lây lan bệnh diễn ra nhanh và khó kiểm sốt hơn. SARS đã gây ra tác động kinh tế và xã hội, nhưng phạm vi tác động không rộng lớn và nặng nề như COVID-19. Kinh tế nhiều quốc gia đã phục hồi một cách nhanh chóng sau khi đại dịch được kiểm sốt (Cherry, 2004).

Hình 1.1 – Coronavirus (Nguồn: World Health Organization, 2020)

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Các nhà khoa học của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) đã quan sát thấy các thay đổi của chất lượng khí quyển trong thời kỳ CODID-19 tại Châu Á (Helen, 2020). Sự bùng phát của COVID-19 đang tạo ra những thay đổi lớn trong các hoạt động kinh tế tồn cầu, bao gồm các ngành cơng nghiệp và giao thông vận tải cũng như trong cuộc sống hàng ngày của người dân về công việc, trường học, mua sắm và giải trí. Nhiều quan sát vệ tinh quan sát cho thấy lệnh phong tỏa giãn cách xã hội quy mô lớn ở Trung Quốc vào đầu năm đã giúp giảm đáng kể tình trạng ơ nhiễm khí quyển. Những quan sát này làm nổi bật vai trò quan trọng của các hoạt động của con người trong việc góp phần thay đổi mơi trường của chúng ta, đồng thời mang lại cơ hội để hiểu, xác minh và định lượng tác động của các hoạt động giãn cách xã hội khác nhau.

Các nhà khoa học của NASA đã theo dõi những thay đổi về chất lượng khơng khí bằng vệ tinh Sentinel-5P ở các nước và các thành phố lớn trên thế giới. Các nhà khoa học của NASA cũng đang tận dụng các thiết bị dựa trên không gian khác từ các đối tác quốc tế để nghiên cứu những thay đổi về NO2 trong thời kỳ đại dịch COVID-19. Các thiết bị này bao gồm Công cụ giám sát TROPOspheric (TROPOMI) trên vệ tinh Copernicus Sentinel-5P của Ủy ban Châu Âu. Ra mắt vào năm 2016, TROPOMI cung cấp các quan sát có độ phân giải cao hơn OMI.

Tại Châu Á, các nhà khoa học NASA quan sát thấy rằng lượng khí carbon monoxide (CO) tầng khí quyển ở miền đơng Trung Quốc trong thời kỳ phong tỏa giãn cách xã hội (từ 01/02/2020 đến 10/03/2020) bằng cách sử dụng dữ liệu của NASA ảnh Terra/MOPITT và ảnh Sentinel-5P/TROPOMI của Cơ quan Vũ trụ Châu ÂU (ESA). Các nhà khoa học nhận thấy mức giảm CO cao nhất khoảng 30 đến 45% so với giai đoạn sau Tết Nguyên đán từ năm 2019 sang năm 2020. Kết quả quan sát bằng ảnh MODIS cho thấy CO ở khu vực thành phố Bắc Kinh, Thành Đô, Thượng Hải, Vũ Hán đã giảm trung bình khoảng 6%, với mức giảm cục bộ hơn 46%. Tương tự khi quan sát bằng ảnh vệ tinh Sentinel-5P TROPOMI, kết quả cho thấy CO ở khu vực các thành phố Bắc Kinh, Thành Đô, Thượng Hải, Vũ Hán đã giảm trung bình khoảng 9% và giảm cục bộ trong khu vực lên tới 33%.

Tương tự những thay đổi đáng kể cũng được quan sát thấy ở chỉ tiêu NO2, các nhà khoa học NASA nhận thấy mức giảm NO2 cao nhất là giảm khoảng 70% so với giai đoạn

nhiều so với chỉ tiêu CO phản ánh các nguồn và thời gian tồn tại khác nhau của hai chất gây ô nhiễm. Thời gian tồn tại của CO là vài tháng vào mùa đơng, do đó các phép đo bao gồm

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

sự đóng góp từ CO được vận chuyển trên tồn cầu. Thời gian tồn tại của NO2 là vài giờ đến vài ngày, vì vậy các quan sát cho thấy NO2 là nguồn phát thải trực tiếp ra mơi trường khơng khí tại các thành phố lớn ở Trung Quốc nhiều hơn so với CO.

Tại Ấn Độ, các nhà khoa học của NASA cũng quan sát thấy nồng độ các chất ơ nhiễm trong khơng khí có dấu hiệu giảm. Vào ngày 24 tháng 3 năm 2020, Thủ tướng Modi đã ra lệnh ở nhà trên toàn quốc đối với 1,3 tỷ công dân Ấn Độ nhằm làm chậm sự lây lan của COVID-19. Kết quả là lượng nhiên liệu được tiêu thụ ít hơn và do đó, lượng ơ nhiễm khơng khí thải ra ít hơn ở Ấn Độ cũng như ở các nước láng giềng, bao gồm Pakistan, Nepal, Bangladesh và Sri Lanka. Dữ liệu vệ tinh về chỉ tiêu NO2 từ thiết bị giám sát O3 Aura (OMI) cho thấy mức ơ nhiễm NO2 trung bình từ ngày 25 tháng 3 đến ngày 25 tháng 4 giảm trên diện rộng, giảm khoảng 30-60%, diễn ra ở hầu hết các nước ở khu vực Nam Á. Có thể thấy như mức độ ơ nhiễm NO2 giảm trung bình khoảng 45% ở Lahore, Pakistan, 45% ở Dhaka và 55% ở Delhi, Ấn Độ.

Tại Thành phố Los Angeles, Mỹ, các nhà khoa học của NASA đã quan sát thấy rằng nồng độ nitơ dioxide đã giảm hơn 30% trong thời gian cao điểm ngừng hoạt động liên quan đến COVID. Các thành phố lớn khác trên thế giới cũng có mức giảm tương tự.

Các thành phố trên khắp khu vực Nam Mỹ cũng trải qua sự sụt giảm tương tự về lượng mức độ ô nhiễm NO2. Thành phố Lima, Peru có mức giảm đáng kể nhất, với nồng độ NO2 giảm khoảng 70% so với mức bình thường.

Chất lượng khơng khí cũng được cải thiện đáng kể, thể hiện qua chỉ tiêu độ sâu quang học khí dung (AOD) giảm mạnh, bao gồm cả bụi PM10 và bụi PM2.5. Chỉ tiêu AOD là chỉ tiêu cho thấy độ ô nhiễm bụi trong khí quyển.

Những dữ liệu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về lượng khí thải ô nhiễm ở các thành phố lớn trên thế giới cũng như mức độ hoạt động của con người đang làm thay đổi bầu khí quyển. Tuy nhiên, để định lượng những thay đổi về ơ nhiễm khơng khí, cần phải phân tích định lượng thêm một cách cẩn thận để tính đến sự khác biệt trong lấy mẫu vệ tinh và những hiện tượng thay đổi hàng năm về khí tượng, bao gồm ảnh hưởng của độ che phủ của mây và các nguồn ô nhiễm khác như cháy rừng.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

1.2. CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ 1.2.1. Khái niệm

Chất lượng khơng khí đóng vai trị vơ cùng quan trọng trong việc đảm bảo sự sống cịn và phát triển của mọi lồi sống trên hành tinh. Khơng khí là nguồn cung cấp oxy quan trọng cho sự tồn tại và phát triển của mọi loài sống trên Trái Đất. Tuy nhiên, với sự phát triển công nghiệp, sự tăng trưởng dân số và sự gia tăng các hoạt động con người, ô nhiễm khơng khí đã trở thành một trong những vấn đề chính thách thức mà con người đang phải đối mặt.

Chất lượng khơng khí phụ thuộc vào nồng độ các chất ơ nhiễm có trong khơng khí, bao gồm các khí như khí nitơ dioxide (NO2), khí sulfur dioxide (SO2), khí ozone (O3), khí carbon monoxide (CO) và các hạt bụi và hạt mịn có kích thước nhỏ (PM2.5 và PM10). Những chất ơ nhiễm này có khả năng xâm nhập sâu vào hệ hô hấp con người, gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như viêm phổi, hen suyễn, bệnh tim mạch và ung thư phổi. Ngoài ra, chúng cịn có tác động tiêu cực đến mơi trường, gây ra sự mất cân bằng trong hệ sinh thái và ảnh hưởng đến sự phát triển của các loài động vật và thực vật.

Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ơ nhiễm khơng khí là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong và mất mát sức khỏe trên toàn cầu. Năm 2019, khoảng 7 triệu người đã mất mạng do các bệnh lý liên quan đến ơ nhiễm khơng khí. Sự tiếp xúc dài hạn với khơng khí ơ nhiễm cũng làm gia tăng mức độ và nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và thậm chí là tăng tỷ lệ tử vong do các bệnh này (Vu và cộng sự, 2020). Vì vậy, việc nghiên cứu và quản lý chất lượng không khí là vơ cùng quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và duy trì mơi trường sống bền vững.

1.2.2. Các yếu tố gây ô nhiễm không khí

Có rất nhiều ngun nhân gây ra ơ nhiễm khơng khí, trong đó các hoạt động của con người là ngun nhân chính gây ra ơ nhiễm khơng khí. Các hoạt động công nghiệp, giao thông, nông nghiệp và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch đều đóng góp vào việc tạo ra khí thải ơ nhiễm và hạt bụi vào khơng khí. Đặc biệt, các hoạt động giao thơng đường bộ được coi là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng nhất tại các thành phố đông đúc (Ryu và cộng sự, 2021). Các phương tiện giao thơng khơng chỉ thải ra khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính mà đồng thời cịn phát thải các chất ô nhiễm như NO2 và bụi, đặc biệt tình trạng phát thải diễn ra nhiều hơn khi xảy ra tình trạng tắc nghẽn giao thơng.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

1.2.3. Chỉ tiêu Nitrogen Dioxide (NO2)

NO2 (Nitrogen Dioxide) là một trong những chất ơ nhiễm khơng khí phổ biến và có hại cho sức khỏe con người. Nó thuộc về nhóm các oxit của nitơ (NOx), mà bao gồm cả NO (nitric oxide) và NO2.

NO2 là một khí màu nâu đỏ với một mùi khá khó chịu. Chất này được tạo ra chủ yếu thơng qua quá trình đốt nhiên liệu trong các phương tiện giao thông, nhà máy sản xuất, và các hoạt động cơng nghiệp khác. Ngồi ra, nó cũng có thể được sinh ra từ các quá trình tự nhiên như cháy rừng và hoạt động núi lửa.

NO2 là một trong các chất gây ơ nhiễm khơng khí chính và có thể góp phần vào sự hình thành của sương mù (smog) và khơng khí bị ơ nhiễm. Khi NO2 tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và các hạt bụi trong khơng khí, nó có thể tạo ra ozon (O3), một thành phần khác của ơ nhiễm khơng khí.

Sự tiếp xúc lâu dài với NO2 có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe, bao gồm các vấn đề về hô hấp, tác động đến hệ tim mạch, và sự kích thích của mắt. NO2 cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các hạt bụi mịn PM2.5, một loại bụi mịn có khả năng xâm nhập sâu vào phổi và gây hại cho sức khỏe (Vu và cộng sự, 2020). Vì vậy, giám sát, theo dõi và kiểm sốt nồng độ NO2 trong khơng khí là một công tác rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe của con người, sinh vật và cải thiện chất lượng khơng khí.

1.2.4. Chỉ tiêu Ultraviolet Aerosol Index (UVAI)

Chỉ số UVAI (Ultraviolet Aerosol Index) là một chỉ số được sử dụng trong việc đo lường mức độ ơ nhiễm khơng khí và khả năng phản xạ ánh sáng tử ngoại (UV) từ hạt bụi và các hạt vi khí nhỏ trong khơng khí. Chỉ số này thường được tính tốn từ dữ liệu quan sát được từ các thiết bị cảm biến vệ tinh như Sentinel-5P, MODIS, TOMS, và các hệ thống quan sát khác.

Chức năng chính của chỉ số UVAI là cung cấp thơng tin về mức độ ô nhiễm hạt bụi và các hạt vi khí trong khơng khí, bao gồm các chất bẩn hữu cơ và khoáng, hỗn hợp của chúng, và khả năng của chúng trong việc phản xạ ánh sáng tử ngoại. Cụ thể, UVAI phản ánh sự khác biệt trong khả năng hấp thụ và phản xạ tia tử ngoại bởi các hạt trong khơng khí so với mức độ hấp thụ và phản xạ trong khơng khí sạch.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Giá trị UVAI thường nằm trong khoảng từ -2 đến +2, với các giá trị âm thường cho thấy mức độ ô nhiễm cao hơn và khả năng phản xạ UV kém hơn, trong khi các giá trị dương cho thấy khơng khí trong lành và khả năng phản xạ tốt hơn.

UVAI có ứng dụng quan trọng trong việc theo dõi chất lượng khơng khí, dự báo thời tiết, nghiên cứu môi trường và sức khỏe con người. Nó có thể được sử dụng để đánh giá tác động của ơ nhiễm khơng khí lên sức khỏe và môi trường, cũng như để theo dõi các biến đổi trong chất lượng khơng khí theo thời gian và trong các khu vực khác nhau.

Mức giá trị của Ultraviolet Aerosol Index (UVAI) trong ảnh từ Sentinel-5P có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau như môi trường, địa điểm và thời gian của ảnh. Tuy nhiên, thông thường, giá trị UVAI nằm trong khoảng từ -2 đến +2. Dưới đây là một sự phân loại tổng quan về giá trị UVAI theo ESA (European Space Agency):

• UVAI < -2: Chất lượng khơng khí tốt, ít bụi bẩn và ơ nhiễm hạt bụi. Điều này thường xảy ra ở các khu vực sạch và khơng khí trong lành.

• -2 ≤ UVAI ≤ -1: Chất lượng khơng khí tương đối tốt, có một số bụi bẩn và ơ nhiễm hạt bụi, nhưng vẫn chấp nhận được cho sức khỏe.

• -1 ≤ UVAI ≤ 0: Chất lượng khơng khí trung bình, có mức độ ơ nhiễm bình thường và có thể gây ra một số vấn đề cho những người có vấn đề về sức khỏe như người bệnh phổi hoặc bệnh tim mạch.

• 0 ≤ UVAI ≤ 1: Chất lượng khơng khí kém, ơ nhiễm nghiêm trọng và có thể gây ra vấn đề sức khỏe đối với mọi người.

• UVAI > 2: Chất lượng khơng khí rất kém, ơ nhiễm nghiêm trọng và rất có thể gây ra vấn đề sức khỏe đối với tất cả mọi người.

1.2.5. Chỉ số chất lượng khơng khí AQI (Air Quality Index)

Để đo lường và đánh giá chất lượng khơng khí, các tiêu chuẩn đo lường đã được phát triển để đưa ra mức độ ơ nhiễm khơng khí được chia thành các phạm vi phân loại. Các tổ chức như Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã đưa ra các tiêu chuẩn và chỉ số để đo lường chất lượng khơng khí và phân loại mức độ ô nhiễm từ tốt đến rất xấu.

Chỉ số chất lượng khơng khí (AQI) là một hệ thống đo đạc được sử dụng để đánh giá mức độ ơ nhiễm khơng khí và ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người. Chỉ số AQI thường được tính dựa trên một số các chất gây ơ nhiễm như khí CO, SO2, NO2, O3, PM2.5 và

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

PM10. Chúng được phân loại thành các loại ô nhiễm khác nhau và gán các mức độ đánh giá từ "tốt" đến "nguy hại" tương ứng với mỗi mức độ ô nhiễm.

Khi AQI vượt quá mức cao, nó có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe như viêm phổi, viêm phế quản, và các vấn đề hô hấp khác, đặc biệt là đối với những người có vấn đề sức khỏe như hen suyễn hoặc bệnh phổi mạn tính.

Chỉ số AQI có thang đo từ 0 đến 500, với mỗi khoảng đo đạc phản ánh một mức độ ô nhiễm khác nhau. Dưới đây là cụ thể về các mức độ và ảnh hưởng tương ứng:

• 0-50: Chất lượng khơng khí tốt, khơng gây ảnh hưởng đáng kể đối với sức khỏe con người.

• 51-100: Chất lượng khơng khí trung bình, ở mức chấp nhận được đối với sức khỏe con người.

• 101-150: Chất lượng khơng khí kém, có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe, đặc biệt là nhóm nhạy cảm như trẻ em và người già.

• 151-200: Chất lượng khơng khí xấu, có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng hơn đến sức khỏe con người.

• 201-300: Chất lượng khơng khí rất xấu. có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng hơn đến sức khỏe con người.

• 301-500: Chất lượng khơng khí ơ nhiễm ở mức nguy hại, có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

Hình 1.2 – Chỉ số AQI

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

1.2.6. Ơ nhiễm khơng khí ảnh hưởng đến sức khỏe và mơi trường

Ơ nhiễm khơng khí gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng và ảnh hưởng đến môi trường sống và hệ sinh thái. Sự ơ nhiễm khơng khí đã trở thành một trong những yếu tố chính gây tử vong và mất mát sức khỏe trên toàn cầu. Theo WHO, hàng triệu người mỗi năm mất mạng vì những bệnh lý liên quan đến ơ nhiễm khơng khí.

Chất ơ nhiễm trong khơng khí có khả năng xâm nhập vào hệ hô hấp con người, gây ra viêm phổi, hen suyễn, bệnh mạch vành và nhiều bệnh lý khác (Chen và cộng sự, 2018). Hạt bụi và hạt mịn kích thước nhỏ có thể xâm nhập vào hệ tuần hồn và gây ra tổn thương đến các cơ quan trong cơ thể.

Những hiệu ứng của ơ nhiễm khơng khí cũng không chỉ giới hạn trong phạm vi sức khỏe con người mà cịn ảnh hưởng đến mơi trường sống và hệ sinh thái. Sự gia tăng ơ nhiễm khơng khí có thể gây ra biến đổi khí hậu và làm tăng tác động của hiệu ứng nhà kính, ảnh hưởng đến khí hậu tồn cầu và thay đổi điều kiện mơi trường sống của các lồi động vật và thực vật.

1.3. VỆ TINH SENTINEL-5P 1.3.1. Giới thiệu

Vệ tinh Sentinel-5P là một công nghệ tiên tiến trong việc quan sát chất lượng khơng khí và giám sát ô nhiễm môi trường. Được phát triển bởi Chương trình Không gian Châu Âu (ESA) và Cơ quan Không gian Châu Âu (EUMETSAT), vệ tinh Sentinel-5P là một phần của chương trình Sentinel, mang đến những cải tiến đáng kể trong việc đo lường các thành phần khơng khí quan trọng và giám sát sự thay đổi trong chất lượng khơng khí từ trên khơng. Được phóng vào ngày 13 tháng 10 năm 2017, ảnh Sentinel-5P sở hữu một hệ thống đo lường quang phổ siêu phân giải, giúp cung cấp thông tin chi tiết về nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí. Thiết bị đo lường chính trên vệ tinh Sentinel-5P là TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument), nó có khả năng quét quang phổ rộng, giúp xác định nồng độ các chất ô nhiễm khơng khí như NO2, SO2, CO, O3, và các hạt mịn PM2.5 và PM10. TROPOMI trên Sentinel-5P hoạt động trong vùng tầng khí quyển từ bề mặt đến độ cao 13,5 km, nhờ vào khả năng quan sát từ trên cao và ở nhiều thời điểm khác nhau trong ngày, Sentinel-5P có khả năng giám sát chất lượng khơng khí một cách toàn diện và chi tiết hơn bao giờ hết. Hơn nữa, Sentinel-5P có thể cung cấp dữ liệu liên tục và có sẵn trực tuyến,

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

giúp nghiên cứu viên và các nhà quản lý mơi trường theo dõi chất lượng khơng khí và đưa ra các biện pháp quản lý hiệu quả.

1.3.2. Đặc điểm của ảnh vệ tinh Sentinel-5P

Vệ tinh Sentinel-5P hoạt động ở cao độ quỹ đạo có giá trị khoảng 824 km tính từ mặt nước biển và thực hiện một vòng quay quanh trái đất mất khoảng 94 phút. Vệ tinh Sentinel-5P hồn thành một vịng quay hồn chỉnh sau mỗi 14 ngày. Sentinel-5P trang bị một cảm biến quang học gồm nhiều các kênh màu (band) khác nhau (Bảng 1.1). Đặc điểm của ảnh Sentinel-5P là:

- Độ phân giải và đa dạng band phổ màu: Sentinel-5P trang bị một cảm biến quang học có nhiều band phổ màu khác nhau với độ phân giải thích nghi cho các ứng dụng khác nhau. Điều này cho phép bạn thu thập dữ liệu chính xác về chất lượng khơng khí và khí quyển từ một loạt góc độ.

- Khả năng quan sát toàn cầu: Vệ tinh Sentinel-5P hoạt động ở độ cao quỹ đạo, cho phép nó quan sát toàn cầu và thu thập dữ liệu từ khắp nơi trên hành tinh, giúp bạn theo dõi ô nhiễm khơng khí và biến đổi khí hậu trên tồn cầu.

- Khả năng cập nhật thường xuyên: Sentinel-5P thực hiện quan sát hàng ngày, đảm bảo dữ liệu liên tục và tốc độ cập nhật nhanh chóng. Điều này rất hữu ích cho các ứng dụng địi hỏi thơng tin thời gian thực về chất lượng khơng khí.

- Ứng dụng đa dạng: Dữ liệu từ Sentinel-5P có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm quản lý chất lượng khơng khí, theo dõi ơ nhiễm khơng khí, dự báo biến đổi khí hậu, nghiên cứu khoa học về khí quyển và mơi trường, và hỗ trợ quyết định trong lĩnh vực chính trị và chính sách.

- Hiệu suất và độ tin cậy: Sentinel-5P là một phần của chương trình Copernicus của ESA, nơi có một hệ thống kiểm tra và duyệt dữ liệu chặt chẽ để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của thông tin thu thập.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của ảnh Sentinel-5P

Band phổ màu Bước sóng

Độ phân giải khơng gian

(nm)

Pixel mặt đất

Band 1 – Ultraviolet

Được sử dụng để đo lường các thành phần khí quyển như khí ozon (O3) và khí động học.

3.5km Band 2 – Ultraviolet

Được sử dụng để đo lường các thành phần khí quyển như khí ozon (O3) và khí động học.

Band 3 – Ultraviolet

Được sử dụng để đo lường các thành phần khí quyển như khí ozon (O3) và khí động học.

Band 4 – Ultraviolet

Được sử dụng để đo lường các thành phần khí quyển như khí ozon (O3) và khí động học.

Band 5 – Visible

Sử dụng để quan sát các thành phần khí quyển và các chỉ tiêu chất lượng khơng khí như chất bụi (PM10, PM2.5), khí nitơ

formaldehyde

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

(HCHO), và các hợp chất hữu cơ khác.

Band 6 – Visible to Near-Infrared (VIS-NIR)

680 – 775

Sử dụng để quan sát các thành phần khí quyển và các chỉ tiêu chất lượng khơng khí như chất bụi (PM10, PM2.5), khí nitơ

formaldehyde

(HCHO), và các hợp chất hữu cơ khác.

Band 7 – Visible to Near-Infrared (VIS-NIR)

775 – 875

Sử dụng để quan sát các thành phần khí quyển và các chỉ tiêu chất lượng khơng khí như chất bụi (PM10, PM2.5), khí nitơ

formaldehyde

(HCHO), và các hợp chất hữu cơ khác.

Band 8 –

Dùng để đo lường sự hấp thụ của khí quyển trong dải NIR và thu thập thơng tin về các khí quyển hóa học.

Band 9 –

Dùng để đo lường sự hấp thụ của khí quyển trong dải NIR và thu thập thông tin về các khí quyển hóa học.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Band 10 – Wave Infrared (SWIR)

Short-1590 – 1675

Sử dụng để quan sát các chỉ tiêu chất lượng không khí như chỉ tiêu khí sulfur

methan (CH4), và các hợp chất hữu cơ khác. Band 11 – Short-

Wave Infrared (SWIR)

1675 – 1750

Dùng để theo dõi các biến đổi khí quyển và sự tương tác giữa ánh sáng và khí quyển.

(Nguồn: Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, 2020)

1.3.3. Ứng dụng của ảnh vệ tinh Sentinel-5P 1.3.3.1. Đo lường nồng độ chất ơ nhiễm

Ảnh Sentinel-5P đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường nồng độ các chất ơ nhiễm khơng khí. TROPOMI trên ảnh Sentinel-5P có khả năng quét quang phổ siêu phân giải, giúp xác định nồng độ các chất ô nhiễm như NO2, SO2, CO, O3 và các hạt mịn PM2.5

và PM10. Nhờ vào khả năng quan sát từ trên cao và trên diện rộng, ảnh Sentinel-5P có thể đo lường các chất ơ nhiễm khơng khí trên một diện tích lớn và cung cấp thơng tin chi tiết về tình trạng ơ nhiễm khơng khí trong khơng gian và thời gian.

Thông qua việc đo lường nồng độ chất ô nhiễm khơng khí, ảnh Sentinel-5P giúp xác định những vùng có chất lượng khơng khí xấu nhất và những nguồn gốc chính gây ra ơ nhiễm. Điều này rất hữu ích trong việc đề xuất các biện pháp quản lý môi trường nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của ô nhiễm không khí đối với sức khỏe con người và môi trường.

1.3.3.2. Giám sát sự thay đổi của chất lượng khơng khí

Ảnh Sentinel-5P cung cấp khả năng giám sát thay đổi trong chất lượng khơng khí từ trên không, giúp nghiên cứu viên và các nhà quản lý mơi trường theo dõi tình hình chất lượng khơng khí theo thời gian và phát hiện những biến đổi khơng khí đột ngột như ơ nhiễm do cháy rừng, đổ bể dầu, hay tình trạng ơ nhiễm nghiêm trọng do các sự kiện khẩn cấp khác. Thông qua việc giám sát thay đổi trong chất lượng khơng khí, ảnh Sentinel-5P cung cấp thông tin quan trọng để phân tích hiệu quả của các biện pháp quản lý mơi trường và các

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

chính sách giảm thiểu ơ nhiễm khơng khí. Ngồi ra, nhờ vào tính liên tục và khả năng cung cấp dữ liệu trực tuyến, ảnh Sentinel-5P giúp nghiên cứu viên và các nhà quản lý môi trường theo dõi kịp thời các biến đổi khơng khí và đưa ra các quyết định nhanh chóng và hiệu quả để bảo vệ mơi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.3.3.3. Xây dựng mơ hình dự báo chất lượng khơng khí

Sử dụng dữ liệu từ ảnh Sentinel-5P, có thể xây dựng mơ hình dự báo chất lượng khơng khí, giúp dự đốn tình hình chất lượng khơng khí trong tương lai dựa trên các yếu tố như điều kiện thời tiết, hoạt động công nghiệp và giao thông, và các biện pháp quản lý môi trường. Mô hình dự báo chất lượng khơng khí sẽ giúp cảnh báo các tình huống ơ nhiễm khơng khí nghiêm trọng và đưa ra các biện pháp phòng ngừa kịp thời để giảm thiểu tác động tiêu cực của ô nhiễm khơng khí đối với sức khỏe con người và mơi trường.

Ngồi ra, việc xây dựng mơ hình dự báo chất lượng khơng khí cũng hỗ trợ trong việc nghiên cứu tác động của các biện pháp giãn cách xã hội và các chính sách quản lý mơi trường đối với chất lượng khơng khí. Điều này rất quan trọng trong thời điểm đại dịch COVID-19 khi giãn cách xã hội đã tạo ra cơ hội để nghiên cứu các biện pháp quản lý môi trường để giảm thiểu tác động tiêu cực của ơ nhiễm khơng khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

1.3.4. Ưu điểm và hạn chế của ảnh Sentinel-5P 1.3.4.1. Ưu điểm

Ảnh Sentinel-5P mang đến nhiều ưu điểm vượt trội trong việc nghiên cứu chất lượng khơng khí và giám sát ô nhiễm môi trường. Các ưu điểm chính bao gồm:

Siêu phân giải: TROPOMI trên vệ tinh Sentinel-5P có khả năng quét quang phổ siêu phân giải, giúp xác định chính xác và chi tiết nồng độ các chất ơ nhiễm khơng khí.

Quan sát từ trên cao và trên diện rộng: vệ tinh Sentinel-5P có khả năng quan sát từ trên cao và trên diện rộng, giúp đo lường chất lượng khơng khí trên một diện tích lớn và cung cấp thơng tin tồn diện về tình trạng ơ nhiễm khơng khí.

Dữ liệu liên tục và trực tuyến: Ảnh Sentinel-5P cung cấp dữ liệu liên tục và có sẵn trực tuyến, giúp nghiên cứu viên và các nhà quản lý mơi trường theo dõi chất lượng khơng khí và đưa ra các biện pháp quản lý hiệu quả.

1.3.4.2. Hạn chế

Mặc dù ảnh Sentinel-5P mang đến nhiều ưu điểm trong việc nghiên cứu chất lượng không khí, nhưng cũng tồn tại một số hạn chế:

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

• Điều kiện thời tiết: Ảnh Sentinel-5P phụ thuộc vào điều kiện thời tiết để có thể quan sát và đo lường chất lượng khơng khí từ trên không. Trong những ngày mưa, sương mù hoặc có lớp mây dày đặc, khả năng quan sát của ảnh Sentinel-5P sẽ bị hạn chế.

• Giới hạn trong việc xác định nguồn gốc ô nhiễm: Mặc dù ảnh Sentinel-5P có thể đo lường nồng độ các chất ô nhiễm không khí, nhưng việc xác định chính xác nguồn gốc của ô nhiễm không phải lúc nào cũng dễ dàng. Các yếu tố khác như gió và điều kiện địa hình cũng ảnh hưởng đến sự phân bố các chất ơ nhiễm khơng khí.

1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.4.1. Các nghiên cứu nước ngoài

Trong bối cảnh đại dịch COVID-19 đang lan rộng trên toàn cầu, giãn cách xã hội đã trở thành một trong những biện pháp chính để kiểm sốt sự lây lan của virus. Trong quá trình giãn cách xã hội, hoạt động công nghiệp và giao thông đã giảm sút đáng kể, dẫn đến sự giảm thiểu mức độ ô nhiễm không khí. Điều này tạo ra cơ hội quý giá để nghiên cứu và đánh giá tác động của giãn cách xã hội đối với chất lượng khơng khí và sức khỏe con người.

Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằng trong giai đoạn giãn cách xã hội do COVID-19, nồng độ các chất ơ nhiễm khơng khí đã giảm đáng kể tại nhiều khu vực, đặc biệt là các thành phố lớn và khu vực có mật độ dân số cao. Các chất ô nhiễm như NO2, SO2, CO và hạt bụi mịn PM2.5 đã giảm đáng kể, đồng thời cải thiện chất lượng khơng khí và giảm tỷ lệ các bệnh liên quan đến ô nhiễm khơng khí. Nghiên cứu của Shi và cộng sự (2020) về “Impact of COVID-19 on Air Quality in China” đã phân tích tác động của giãn cách xã hội đối với chất lượng khơng khí tại Trung Quốc trong thời gian đại dịch COVID-19. Nghiên cứu này nhấn mạnh rằng việc hạn chế hoạt động công nghiệp và giao thông đã giảm đáng kể ơ nhiễm khơng khí và cải thiện chất lượng khơng khí trong các thành phố lớn của Trung Quốc.

Nhóm tác giả Venter và cộng sự (2020) đã tiến hành đã sử dụng dữ liệu từ vệ tinh Sentinel-5P để đánh giá ảnh hưởng của biện pháp giãn cách xã hội đối với chất lượng không khí ở Nam Phi trong giai đoạn dịch COVID-19. Nghiên cứu này đã áp dụng các phương pháp thống kê và mơ hình hóa dữ liệu để đánh giá sự thay đổi của nồng độ các chất gây ô nhiễm khơng khí. Kết quả cho thấy rằng việc thực hiện giãn cách xã hội đã giúp mức độ ô nhiễm khơng khí dẫn giảm đáng kể trong ở các khu vực nghiên cứu.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Năm 2020, một nghiên cứu đã được thực hiện bằng việc sử dụng dữ liệu từ vệ tinh Sentinel-5P để đánh giá ảnh hưởng của biện pháp giãn cách xã hội đối với chất lượng khơng khí ở Ý trong giai đoạn dịch COVID-19 của tác giả Collivignarelli và cộng sự. Nghiên cứu này đã sử dụng mơ hình hóa dữ liệu và phân tích thống kê để xác định mối liên hệ giữa biện pháp giãn cách xã hội và sự thay đổi nồng độ các chất gây ơ nhiễm khơng khí. Kết quả cho thấy rằng việc thực hiện giãn cách xã hội đã góp phần cải thiện chất lượng khơng khí ở các khu vực nghiên cứu.

Nghiên cứu của Yao và cộng sự năm 2020 tập trung vào việc sử dụng dữ liệu từ vệ tinh Sentinel-5P để đánh giá ảnh hưởng của biện pháp giãn cách xã hội đối với chất lượng khơng khí ở thành phố Milano, Italia. Nghiên cứu này đã sử dụng phương pháp kỹ thuật số hóa dữ liệu và mơ hình hóa để xác định sự thay đổi trong nồng độ các chất gây ơ nhiễm khơng khí trong thời gian giãn cách xã hội. Kết quả cho thấy rằng giãn cách xã hội đã góp phần cải thiện chất lượng khơng khí ở thành phố Milano.

Một nghiên cứu khác đã sử dụng dữ liệu từ vệ tinh Sentinel-5P để đánh giá ảnh hưởng của biện pháp giãn cách xã hội đối với chất lượng khơng khí ở thành phố Bắc Kinh, Trung Quốc (Liu và cộng sự, 2021). Nghiên cứu này đã áp dụng phương pháp hồi quy tuyến tính để xác định mối liên hệ giữa các biện pháp giãn cách xã hội và sự thay đổi nồng độ ô nhiễm không khí. Kết quả cho thấy rằng giãn cách xã hội đã dẫn đến giảm đáng kể trong các chất gây ơ nhiễm khơng khí tại thành phố Bắc Kinh.

Dantas và cộng sự đã thực hiện một nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ vệ tinh 5P để đánh giá ảnh hưởng của biện pháp giãn cách xã hội đối với chất lượng khơng khí ở thành phố São Paulo, Brazil. Nghiên cứu này đã sử dụng mơ hình hóa dữ liệu và phân tích thống kê để xác định sự thay đổi trong nồng độ ô nhiễm khơng khí trong thời gian thực hiện giãn cách xã hội. Kết quả cho thấy rằng giãn cách xã hội đã dẫn đến giảm mạnh các chất gây ô nhiễm khơng khí tại thành phố São Paulo.

Sentinel-1.4.2. Các nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam cũng có các nghiên cứu điển hình về giám sát chất lượng khơng khí tại TPHCM. Dưới đây là một số nghiên cứu tiêu biểu về giám cát chất lượng khơng khí cho

TPHCM:

Tác giả Trương Xuân Ngô và cộng sự (2021) đã thực hiện nghiên cứu về ô nhiễm không khí tại Việt Nam trong quá trình giãn cách xã hội do đại dịch COVID-19. Trong

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

nghiên cứu này, học viên đã phân tích các chỉ tiêu NO2 của vệ tinh TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) và chỉ tiêu NO2 thu thập từ vệ tinh OMI (Ozone Monitoring Instrument) thu được từ các ảnh của vệ tinh Sentinel-5P và ảnh của vệ tinh Aura. Dữ liệu được thu thập trong giai đoạn cách ly xã hội từ ngày 1 tháng 4 năm 2020 đến ngày 22 tháng 4 năm 2020 ở Việt Nam. Trong giai đoạn cách ly xã hội, NO2 trung bình tồn quốc giảm lần lượt là 9,3% đối với dữ liệu thu thập từ vệ tinh TROPOMI và 7,2% đối với vệ tinh OMI so với cùng kỳ các năm trước. Mức giảm ở miền Bắc mạnh hơn ở miền Nam và kéo dài thêm một tháng sau thời gian nới lỏng giãn cách xã hôi. Nồng độ NO2 giảm trong thời gian giãn cách được quan sát thấy rõ ở các khu vực đơ thị có mật độ dân số dày đặc, mật độ giao thơng và khu cơng nghiệp. Phân tích sâu hơn về mật độ NO2 tại TPHCM cho thấy xu hướng giảm của NO2 trong thời gian cách ly xã hội (lần lượt là 16,62% và 11,77% so với tháng trước và cùng kỳ năm 2019). Trong giai đoạn cách ly xã hội, nồng độ NO2 quan sát được ở TPHCM giảm 26% so với khi thành phố hoạt động bình thường. Việc giảm NO2 đã cho thấy tác động mạnh mẽ của hoạt động con người đối với ô nhiễm không khí ở khu vực nghiên cứu.

Tác giả Đặng H. Hải Anh và Trịnh Trọng Anh (2022) đã thực hiện nghiên cứu về những tác động tích cực của biện pháp giãn cách xã hội do COVID-19 đến ơ nhiễm khơng khí ở Việt Nam. Nhóm nghiên cứu đã biên soạn một cơ sở dữ liệu mới, phong phú từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả dữ liệu ơ nhiễm khơng khí qua vệ tinh trong năm, từ tháng 1 năm 2020 đến tháng 1 năm 2021, bao gồm cả giai đoạn trước khi giãn cách do đại dịch và sau đại dịch. Bằng cách sử dụng phương pháp Thiết kế gián đoạn hồi quy, nhóm tác giả nhận thấy nồng độ NO2 giảm từ 24% đến 32% sau 2 tuần kể từ khi phong tỏa vì COVID-19. Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy rằng biện pháp hạn chế các hoạt động giao thông, vận tải, di chuyển của con người là một biện pháp tiềm năng để giúp cải thiện chất lượng khơng khí.

Tác giả Phạm Danh Phan Hồng và cộng sự (2022) thực hiện một nghiên cứu sử dụng

trung vào việc xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tính dựa trên mối quan hệ giữa các phép đo nồng độ khối lượng PM2.5 trên mặt đất và các giá trị độ sâu quang học sol khí vệ tinh (AOD). Các phép đo PM2.5 được thu thập từ 25 trạm mặt đất được đặt trong nội thành trong khi các giá trị AOD trong khí quyển được trích xuất từ các hình ảnh dải màu xanh lục và xanh lam của Máy đo quang phổ hình ảnh có độ phân giải vừa phải (MODIS). Khoảng thời gian quan sát từ ngày 1/1/2020 đến ngày 31/5/2020. Nhờ đó, mơ hình hồi quy tuyến tính đa biến được

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

xây dựng từ tập dữ liệu con quan sát từ 20 trạm mặt đất. Mối tương quan giữa các phép đo nồng độ khối lượng PM2.5 và các giá trị AOD của dải màu xanh lam và dải màu xanh lục của MODIS là tương đối cao, 0,85 và RMSE là 6,439 (μg/m3). Tập dữ liệu con còn lại gồm các quan sát từ 5 trạm mặt đất đã được sử dụng để xác thực mơ hình và nó cho thấy hệ số tương quan là 0,88 và RMSE là 5,567 (μg/m3). Kết quả của mơ hình dự kiến sẽ được áp dụng để triển khai các hệ thống giám sát chất lượng khơng khí thu được từ quan sát vệ tinh và tìm hiểu sự phân bố khơng gian địa lý của nồng độ khối lượng PM2.5 tại TPHCM.

Tác giả Tô Thị Hiền và cộng sự (2019) đã thực hiện một nghiên cứu về giám sát chỉ tiêu bụi mịn PM2.5 cho TPHCM giai đoạn 2017-2018. Bài viết này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về tình trạng ơ nhiễm bụi mịn trong khơng khí đơ thị của TPHCM, thành phố đông dân nhất Việt Nam. Các mẫu bụi mịn (PM2.5) được thu thập hàng ngày tại năm địa điểm tiếp xúc từ tháng 3 năm 2017 đến tháng 3 năm 2018. Dữ liệu PM10 (hàng ngày) và dữ liệu PM2.5

(hàng giờ) theo thời gian thực được ghi và thu thập đồng thời tại một lề đường địa điểm. Mức độ ô nhiễm hạt hàng ngày (tức là PM2.5 và PM10) được xác định bằng phương pháp đo trọng lượng bằng máy lấy mẫu đồng bộ lấy mẫu và dữ liệu PM2.5 thời gian thực được đo bằng liên tục.

Năm 2021, một nghiên cứu về ảnh hưởng của các biện pháp giãn cách xã hội do dịch COVID-19 đến chất lượng khơng khí tại Hà Nội được thực hiện bởi nhóm tác giả Nguyễn Thị Phương Mai và cộng sự. Nghiên cứu này nghiên cứu tác động của việc phong tỏa cục bộ đối với các chất gây ô nhiễm khơng khí xung quanh chính và nồng độ ngun tố của chúng liên quan đến bụi mịn PM2.5 tại Hà Nội. Ngoài mẫu bụi mịn PM2.5 được thu thập tại 3 khu đô thị ở Hà Nội, nồng độ PM2.5, NO2, O3, SO2 hàng ngày được thu thập từ trạm quan trắc chất lượng khơng khí xung quanh tự động tại đường Nguyễn Văn Cừ để phân tích mức độ ô nhiễm trước đó. (10 tháng 3 - 31 tháng 3) và trong thời gian khóa một phần (ngày 1 tháng 4, ngày 22 tháng 4) với dữ liệu “hiện tại” thu được vào năm 2020 và dữ liệu “quá khứ” thu được vào năm 2014, 2016 và 2017. Kết quả cho thấy NO2, bụi mịn PM2.5, Nồng độ O3

và SO2 thu được từ trạm quan trắc chất lượng không khí xung quanh tự động đã giảm lần lượt là 75,8%, 55,9%, 21,4% và 60,7% so với dữ liệu trước đây. Ngoài ra, nồng độ PM2.5 tại các điểm lấy mẫu đã giảm 41,8% trong thời gian phong tỏa một phần. Hơn nữa, có mối quan hệ nghịch biến giữa chiều cao lớp ranh giới (BLH) và PM2.5 trung bình hàng ngày tại Hà Nội. Kết quả của các giá trị hệ số làm giàu (EF) và phân tích thành phần chính (PCA) kết

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

luận rằng mức độ ô nhiễm bụi mịn PM2.5 trước khi phong tỏa cục bộ bị ảnh hưởng bởi các hoạt động công nghiệp nhiều hơn so với bị ảnh hưởng bởi các biện pháp phong tỏa cục bộ.

Năm 2023, tác giả Nguyen Tran Huong Giang và Hoang Cong Huy đã thực hiện một nghiên cứu về ảnh hưởng của các biện pháp cách ly xã hội do dịch COVID-19 lên chỉ tiêu bụi mịn PM2.5 ở một số tỉnh thành tại Việt Nam. Nghiên cứu này nhằm nghiên cứu và phân tích chất lượng khơng khí tại một số tỉnh, thành phố trong cả nước tập trung vào chỉ tiêu bụi mịn PM2.5. Hơn nữa, tác động của việc giãn cách xã hội do dịch bệnh COVID-19 gây ra đối với mức độ ô nhiễm bụi mịn PM2.5 cũng đã được nghiên cứu. Với ý tưởng này, các thống kê mô tả, biểu đồ Box và Whisker, ma trận tương quan, biến đổi theo thời gian và phân tích xu hướng đã được nhóm tiến hành thực hiện tính tốn. Chương trình dựa trên R và gói R “openair” đã được sử dụng để tính tốn. Dữ liệu PM2.5 hàng giờ được lấy từ 8 địa điểm giám sát chất lượng khơng khí quốc gia. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các tỉnh, thành phố phía Bắc có lượng ơ nhiễm PM2.5 nhiều hơn so với miền Trung và miền Nam. Nồng độ PM2.5 tại mỗi điểm quan trắc có sự khác biệt đáng kể. Trong số các địa điểm giám sát, các địa điểm phía bắc cho thấy mối tương quan PM2.5 cao với nhau hơn các địa điểm khác. Sự biến đổi theo mùa được quan sát thấy với nồng độ PM2.5 cao vào mùa khô và nồng độ PM2.5 thấp vào mùa mưa. Biến động nồng độ PM2.5 trong tuần không quá khác biệt. Sự biến đổi trong ngày được thể hiện nồng độ PM2.5 tăng cao vào giờ cao điểm và giảm dần vào buổi chiều. Chủ yếu có xu hướng giảm nồng độ PM2.5 trong giai đoạn nghiên cứu. Đại dịch COVID-19 đã góp phần làm giảm PM2.5. Trong những tháng thực hiện giãn cách xã hội để phòng chống dịch, nồng độ bụi mịn PM2.5 giảm nhưng hầu hết sẽ tăng vào những tháng tiếp theo. Nghiên cứu này cung cấp những đánh giá cập nhật và có giá trị về chất lượng khơng khí PM2.5 gần đây ở Việt Nam.

1.5. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.5.1. Vị trí địa lý

TPHCM nằm ở miền Nam của đất nước Việt Nam, cách trung tâm thành phố Hà Nội khoảng 1730km tính theo đường bộ. Ngồi ra trung tâm TPHCM nằm cách bờ biển Đông khoảng 50 km theo đường chim bay, khoảng cách không quá xa. Nơi đây là đầu mối giao thông nối liền các tỉnh trong vùng và là cửa ngõ quốc tế. Với hệ thống cảng và sân bay lớn nhất cả nước, cảng Sài Gòn với năng lực hoạt động 10 triệu tấn /năm. Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất với hàng chục đường bay chỉ cách trung tâm thành phố 7km.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

TPHCM có toạ độ 10°10’ – 10°38’ Bắc và 106°22’ – 106°54’ Đơng, phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông Bắc và Đông giáp tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu, Đông Nam giáp Biến Đông và tỉnh Tiền Giang, Nam và Tây giáp tỉnh Long An.

Hình 1.3: Vị trí địa lý của TP. Hồ Chí Minh

1.5.2. Điều kiện tự nhiên và đặc điểm địa hình

Về địa hình của TPHCM, nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Đơng Nam Bộ và Đồng bằng sơng Cửu Long. Chính yếu tố đó đã tạo cho thành phố địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đơng. Vùng cao của thành phố nằm ở phía bắc – Đơng Bắc và một phần của phía Tây Bắc, cao trung bình 10 đến 25m. Nằm xen kẽ với vùng địa hình cao này có một số gị đồi, cao nhất lên tới 32m như: đồi Long Bình ở Thủ Đức,…

Còn vùng trũng của thành phố nằm ở phía tây nam và đơng nam, có độ cao trung bình khoảng 1m, nơi thấp nhất có thể là 0,5m. Các khu vực trung tâm, một phần thành phố Thủ Đức, tồn bộ huyện Hóc Mơn và Quận 12 có độ cao trung bình khoảng 5m đến 10m. TPHCM nằm ở tọa độ có 10°10′ – 10°38′ Bắc và 106°22′ – 106°54′ Đơng. Phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Bình Dương, phía tây giáp với tỉnh Tây Ninh và tỉnh Long An, phía đơng giáp với Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu, phía nam giáp với biển Đơng và tỉnh Tiền Giang.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Về khí hậu thời tiết: Trong năm, thành phố có hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 tới tháng 11 (khí hậu nóng ẩm, nhiệt độ cao mưa nhiều), cịn mùa khơ từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau (khí hậu khơ, nhiệt độ cao và mưa ít). Lượng mưa trung bình của thành phố đạt 1949 mm/năm, tập trung nhiều nhất vào các tháng từ 5 tới 11, chiếm khoảng 90%, đặc biệt hai tháng 6 và 9. Lượng mưa phân bố không đều, khuynh hướng tăng theo trục Tây Nam – Đông Bắc. Các quận nội thành và các huyện phía bắc có lượng mưa cao hơn khu vực cịn lại Nhiệt độ trung bình năm của thành phơ khoảng 27°C, cao nhất lên tới 40°C, thấp nhất xuống 13,8°C. Số giờ nắng trung bình từ 160 tới 270 giờ nắng/tháng. • Độ ẩm: độ ẩm trung bình đạt 79,5%/năm, vào mùa mưa độ ẩm khơng khí lên cao (khoảng 80%) và xuống thấp vào mùa khô (khoảng 74,5%).

• Hướng gió: Tp.HCM chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính là gió mùa Tây – Tây Nam và Bắc – Đơng Bắc. Gió Tây – Tây Nam từ Ân Độ Dương, tốc độ trung bình 3,6 m/s, vào mùa mưa. Gió Gió Bắc – Đơng Bắc từ biển Đơng, tốc độ trung bình 2,4 m/s, vào mùa khơ. Ngồi ra cịn có gió mậu dịch theo hướng Nam – Đông Nam vào khoảng tháng 3 tới tháng 5, trung bình 3,7 m/s (Cổng thơng tin TPHCM)

1.5.3. Diện tích và quy mơ dân số của TPHCM

TPHCM là một trong hai thành phố lớn nhất Việt Nam, là nơi tập trung dân cư đông nhất cả nước với dân số khoảng 9,166 triệu người vào năm 2021 (Theo kết quả điều tra dân số sơ bộ năm 2021). Tính đến tháng 1/2023 dân số TPHCM đạt 9.320.866 người, mật độ dân số trung bình 4,292 người/km² (cao nhất cả nước) (World Population Review, 2023). Tổng diện tích của toàn TPHCM khoảng 2.095,6 km’, được chia thành 1 thành phố (Thành phố Thủ Đức), 16 quận và 5 huyện (Hình 2.4). Nơi đây là đầu mối giao thơng quan trọng của Việt Nam và Đông Nạm Á bao gồm cả đường đường bộ, đường sắt, đường thủy và đường hàng khơng. Bên cạnh đó, thành phố cũng là một trong những trung tâm kinh tế, chính trị, giáo dục, khoa hoc – kỹ thuật và du lịch quan trọng của nước ta. Một trong những lý do giúp TPHCM trở nên năng động và hiện đại nhất nước ta đó là nhờ với vị trí là tâm điểm của Đông Nam Á, TPHCM là một đầu mối giao thông quan trọng cả về đường bộ, đường thủy và đường hàng không. Nhờ điều này mà thành phố đã giúp nối liền các tỉnh trong vùng và trở thành một cửa ngõ quốc tế cực kỳ quan trọng của Việt Nam điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của TPHCM có nhiều thuận lợi thu hút nhiều nguồn lực đến sống, làm việc, và học tập.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Hình 1.4 – Ranh giới hành chính các quận huyện TPHCM

1.5.4. Điều kiện kinh tế xã hội của TPHCM

Năm 2020, TPHCM có GRDP theo giá hiện hành ước tính là 1.372 ngàn tỷ đồng, theo giá so sánh 2010 đạt 991.424 tỷ đồng (số liệu địa phương cung cấp, Tổng cục Thống kê sẽ công bố GRDP đánh giá lại), tăng 1,39% so với năm 2019, đóng góp trên 22% GDP và 27% tổng thu ngân sách cả nước. GRDP bình quân đầu người ước năm 2020 là 6.328 USD/người, xếp thứ 4 trong số các tỉnh thành cả nước, nhưng so với năm 2019 là giảm. Thu nhập bình quân đầu người năm 2019 sơ bộ là 6,758 triệu VND/tháng, cao thứ hai cả nước sau Bình Dương. Nhờ điều kiện tự nhiên, TPHCM trở thành một đầu mối giao thông của Việt Nam và Đông Nam Á, bao gồm cả đường bộ, đường sắt, đường thủy và đường hàng không. Vào năm 2019, thành phố đón khoảng 8,6 triệu khách du lịch quốc tế. Các lĩnh vực giáo dục, truyền thông, thể thao, giải trí, TPHCM đều giữ vị thế hàng đầu. TPHCM là một thành phố trẻ trung, sôi động với nhịp sống hiện đại…Bên cạnh đó, TP.HCM cịn được xem là đầu tàu kinh tế, trung tâm thương mại và trung tâm tài chính, cửa ngõ giao lưu quốc tế của cả nước

Chính vì TPHCM có vai trị, vị thế và sức ảnh hưởng, đóng góp to lớn cho nền kinh tế, sự phát triển của Việt Nam nên việc xây dựng mơ hình dự đốn kịch bản COVID-19 cho TPHCM đóng góp một phần rất quan trọng để giảm thiểu tác động của COVID-19 đến kinh

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

tế, con người, hỗ trợ Chính phủ đưa ra các quyết định, hướng xử lý kịp thời giúp phân phối hiệu quả thiết bị y tế, thuốc men, cơ sở vật chất chữa trị ở Việt Nam.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC 2.1.1. Công nghệ viễn thám

Viễn thám là một ngành khoa học có lịch sử phát triển từ rất lâu, có mục đích nghiên cứu thơng tin về một vật hoặc một hiện tượng thơng qua việc phân tích dữ liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, ảnh hồng ngoại và ảnh radar. Sự phát triển của khoa học viễn thám được bắt đầu từ mục đích quân sự với việc nghiên cứu phim và ảnh, được chụp lúc đầu từ khinh khí cầu và sau đó là trên máy bay ở các độ cao khác nhau (Nguyễn Ngọc Thạch, 2005).

Viễn thám là khoa học nghiên cứu các phương pháp thu thập, đo lường và phân tích thơng tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. Do các tính chất của vật thể có thể được xác định thơng qua năng lượng bức xạ hay phản xạ từ vật thể nên viễn thám cịn là một cơng nghệ nhằm xác định và nhận biết đối tượng hoặc các điều kiện môi trường thông qua những đặc trưng riêng về sự phản xạ và bức xạ. Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định. Thông tin viễn thám trong dải phổ phản xạ có liên quan trực tiếp đến năng lượng phản xạ từ các đối tượng nhờ sự phân dị bức xạ của các đối tượng khác nhau trên ảnh vệ tinh. Nó bị ảnh hưởng bởi các đặc tính vật lý hóa học của vật thể trong trường năng lượng điện từ và thay đổi theo bước sóng. Nhìn chung, các thơng tin này phản ảnh 3 nhóm đối tượng là đất, nước và thực vật ở các trạng thái khác nhau tùy thuộc vào thời điểm bay chụp. Mỗi loại đối tượng có hành vi phản xạ khác nhau với sóng điện từ tại các bước sóng khác nhau. Thực vật có phản xạ phổ cao nhất ở bước sóng màu lục (0,5µm-0,6µm) trong vùng nhìn thấy, do đó có màu xanh lục. Nhưng các đặc trưng phản xạ phổ của thực vật nổi bật nhất ở vùng hồng ngoại gần (0,7µm-1,4µm), là vùng bước sóng mà thực vật có phản xạ cao nhất. Mức độ phản xạ của thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, có thể kể đến là lượng chorophyl1 (chất diệp lục), độ dày tán lá và cấu trúc tán lá. Nước có phản xạ chủ yếu nằm trong vùng nhìn thấy (0,4µm-0,7µm) và phản xạ mạnh ở dải sóng lam (0,4µm-0,5µm) và lục (0,5µm -0,6µm). Giá trị phản xạ của nước phụ thuộc chủ yếu vào thành phần, độ đục và độ rối. Đất có phần trăm phản xạ tăng dần theo chiều tăng của chiều dài bước sóng. Phần trăm phản xạ của đất chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm và màu của đất, Phản xạ phố của cùng một loại đối tượng cũng có thể được thể hiện khác nhau trên cùng một ảnh do có nhiều yếu

</div>