Nghiên cứu xác lập mạng lưới điểm quan trắc lượng không khí cụm và khu công nghiệp

Nghiên cứu xác lập mạng lưới điểm quan trắc
chất lượng không khí cụm và khu công nghiệp
phục vụ công tác giám sát chất lượng môi
trường không khí Hà Nội giai đoạn 2010 – 2030

Lưu Quang Sáng

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Khoa Môi trường
Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học môi trường; Mã số: 60 85 02
Người hướng dẫn: GS.TS. Phạm Ngọc Hồ
Năm bảo vệ: 2011


Abstract. Xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận cho việc triển khai quy hoạch
mạng lưới điểm quan trắc Chất lượng không khí (CLKK) định kỳ (theo thiết bị thông
dụng và thụ động) tối ưu. Đánh giá chất lượng môi trường không khí Khu công nghiệp
(KCN) và Cụm công nghiệp (CCN) theo phương pháp chỉ tiêu riêng lẻ phương pháp chỉ
tiêu tổng hợp. Dựa vào chuỗi số liệu 04 năm (2007-2010) để tính toán hàm cấu trúc
không gian D(r) đặc trưng cho CLKK của KCN và CCN, trên cơ sở đó xây dựng các sơ
đồ mô phỏng và bản đồ hệ thống điểm quan trắc định kỳ cho KCN và CCN.

Keywords. Khoa học môi trường; Ô nhiễm; Môi trường không khí; Khu công nghiệp;
Quan trắc

Content

1. Tính cấp thiết của đề tài
Ô nhiễm không khí ngày càng được xem là một yếu tố quan trọng có tác động trực tiếp đến
sức khỏe cộng đồng, các nghiên cứu về môi trường và sức khỏe được thực hiện ở một số nước
tiên tiến đã chỉ ra rằng, nguy cơ bệnh tim mạch ở người dân thành thị sống trong bầu không khí

bị ô nhiễm có chiều hướng gia tăng. Dù chỉ tiếp xúc ngắn hạn với không khí bị ô nhiễm cũng có
thể xảy ra biến cố xấu đối với hệ tim mạch như đau thắt ngực, nhồi máu cơ tim và suy tim. Tổ
chức Y tế thế giới WHO ước tính rằng ô nhiễm không khí là nguyên nhân của ba trường hợp tử
vong sớm hàng năm trên toàn thế giới. Các tác nhân gây ô nhiễm như các chất khí NO
2
, O
3
, SO
2
,
bụi kích thước nhỏ và nhiều dung môi hữu cơ dễ bay hơi khác có trong không khí là các thành
phần độc hại đối với sức khỏe con người.
Nhận thức được tầm quan trọng của chất lượng không khí với sức khỏe của người dân đô thị
nên công tác quan trắc ô nhiễm không khí ở các đô thị đã được các nước chú trọng. Số liệu quan
trắc chất lượng không khí khu vực đô thị là số liệu điều tra cơ bản để hỗ trợ cho hoạch định
chính sách quản lý chất lượng không khí. Hà Nội là thủ đô của Việt Nam, với sự mở rộng và
phát triển nhanh chóng của Hà Nội hiện tại, sự gia tăng về số lượng của các KCN và CCN, trên
địa bàn TP Hà Nội đang có 1 khu công nghệ cao; 18 khu công nghiệp tập trung; 45 cụm công
nghiệp vừa và nhỏ thì Hà Nội đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm không khí nghiêm trọng.
Bởi vậy xây dựng hệ thống mạng lưới quan trắc chất lượng không khí cho TP Hà Nội là vấn đề
cấp thiết. Bên cạnh đó hệ thống mạng lưới điểm quan trắc cũ của Hà Nội còn nhiều bất cập,
không đáp ứng được quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa của thủ đô Hà Nội mới.
Chính vì vậy đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xác lập mạng lưới điểm quan trắc chất lượng
không khí cụm và khu công nghiệp phục vụ công tác giám sát chất lượng môi trường không
khí Hà Nội, giai đoạn 2010 - 2030” với mong muốn tạo cơ sở để xây dựng hệ thống điểm quan
trắc chất lượng không khí mới cho TP Hà Nội nhằm nâng cao chất lượng không khí cho TP.
2. Đối tượng, nội dung, mục tiêu và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu:
- Xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận cho việc triển khai quy hoạch mạng lưới điểm
quan trắc CLKK định kỳ (theo thiết bị thông dụng và thụ động) tối ưu.

- Đánh giá chất lượng môi trường không khí KCN và CCN theo phương pháp chỉ tiêu riêng lẻ.
- Đánh giá chất lượng môi trường không khí KCN và CCN theo phương pháp chỉ tiêu tổng hợp.
- Dựa vào chuỗi số liệu 04 năm (2007-2010) để tính toán hàm cấu trúc không gian D(r) đặc trưng
cho CLKK của KCN và CCN, trên cơ sở đó xây dựng các sơ đồ mô phỏng và bản đồ hệ thống
điểm quan trắc định kỳ cho KCN và CCN.
2.2. Đối tượng nghiên cứu của luận văn:
Đối tượng nghiên cứu là các KCN và CCN trên địa bàn Hà Nội. Được hình thành từ đầu
những năm 1990 và đặc biệt phát triển trong những năm gần đây, KCN và CCN có vai trò quan
trọng trong quá trình phát triển kinh tế ở Việt Nam. Các KCN, CCN đã và đang là nhân tố chủ yếu
thúc đẩy tăng trưởng công nghiệp, tăng khả năng thu thút vốn đầu tư trong và ngoài nước vào phát
triển công nghiệp, tạo công ăn việc làm và thu nhập cho người dân. Cùng với sự phát triển của các
KCN và CCN, các khu đô thị mới, các dịch vụ và cơ sở phụ trợ đã không ngừng phát triển.
Tuy nhiên, bên cạnh những đóng góp tích cực, quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa và ô
nhiễm môi trường đang là thách thức lớn của các đô thị Việt Nam, đặc biệt là các đô thị nằm trong
vùng kinh tế trọng điểm như Hà Nội. Đi cùng với sự phát triển của công nghiệp là sự phát sinh của
các nguồn thải độc hại gây ô nhiễm môi trường, tài nguyên thiên nhiên bị khai thác triệt để, môi
trường tự nhiên bị suy thoái.
Hà Nội là một trong những trung tâm kinh tế - xã hội lớn của Việt Nam. Ở đây tập trung
một số lượng lớn các KCN và CCN. Các cơ sở sản xuất công nghiệp của Hà Nội hiện nay có thể
được chia theo 2 thời gian đầu tư xây dựng là: các cơ sở đầu từ hoạt động từ trước 1990 và các
cơ sở đầu tư mới từ 1990. Đối với các cơ sở hoạt động từ trước 1990, do có quy mô nhỏ, hiệu
quả kinh tế thấp, các doanh nghiệp không chú ý hoặc ít chú ý đến công tác bảo vệ môi trường. Ô
nhiễm không khí ở các cơ sở công nghiệp mang tính cục bộ, tập trung nhiều ở các cơ sở công
nghiệp cũ, do các nhà máy ở các cơ sở này sử dụng công nghệ sản xuất lạc hậu hoặc chưa đầu tư
hệ thống xử lý khí thải, một số cơ sở còn nằm xen kẽ với các khu dân cư. Hiện trạng ô nhiễm
không khí tại các KCN và CCN chủ yếu là ô nhiễm bụi, một số KCN và CCN xuất hiện ô nhiễm
CO, SO
2
, NO
2

.
2.3. Nội dung nghiên cứu của luận văn:
- Xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận cho việc triển khai quy hoạch mạng lưới điểm
quan trắc CLKK định kỳ (theo thiết bị thông dụng và thụ động) tối ưu.
- Đánh giá chất lượng môi trường không khí KCN và CCN theo phương pháp chỉ tiêu riêng lẻ.
- Đánh giá chất lượng môi trường không khí KCN và CCN theo phương pháp chỉ tiêu tổng hợp.
- Dựa vào chuỗi số liệu 04 năm (2007-2010) để tính toán hàm cấu trúc không gian D(r) đặc trưng
cho CLKK của KCN và CCN, trên cơ sở đó xây dựng các sơ đồ mô phỏng và bản đồ hệ thống
điểm quan trắc định kỳ cho KCN và CCN.
2.4. Phương pháp nghiên cứu: Để thực hiện được các mục tiêu đề ra, luận văn sử dụng các
phương pháp nghiên cứu sau.
- Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp
Là phương pháp thu thập thông tin cần thiết từ những tài liệu, bản đồ, ảnh, các công trình
nghiên cứu có liên quan đến khu vực nghiên cứu. Tài liệu thu thập phải được xử lý, đưa lên
thành bảng biểu, đồ thị và phân tích, phân loại để từ đó xác định những vấn đề cần đánh giá.
- Phương pháp điều tra, khảo sát đo đạc tại hiện trường
Khảo sát hiện trường để kiểm chứng và hiệu chỉnh các điểm quan trắc trên cơ sở mô hình
được mô phỏng bằng lý thuyết thiết lập mạng lưới điểm quan trắc tối ưu.
- Phương pháp mô hình hóa toán học
Ứng dụng mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong không khí để lựa chọn phương thức đặt
các điểm quan trắc tại hiện trường theo sơ đồ mô phỏng quy hoạch.
- Phương pháp chỉ số chất lượng môi trường
- Phương pháp này dùng để đánh giá chất lượng môi trường theo chỉ tiêu riêng lẻ và tổng
hợp.
- Ứng dụng chỉ số chất lượng môi trường tổng hợp để phân vùng chất lượng môi trường
và đánh giá tính khả biến của chất lượng môi trường đối với từng đối tượng nghiên cứu (KCN,
CCN).
- Ứng dụng cơ sở lý thuyết hàm ngẫu nhiên
Để thiết lập mạng lưới điểm quan trắc tối ưu (hàm tương quan và hàm cấu trúc)
- Ứng dụng kĩ thuật (công nghệ) tin học môi trường và GIS

Để xây dựng đồ thị, biểu đồ và bản đồ phân bố mạng lưới điểm quan trắc cho từng đối
tượng nghiên cứu (KCN, CCN).
- Phương pháp chuyên gia
Lấy ý kiến, góp ý của các chuyên gia nhằm bổ sung, sửa chữa những thiếu sót của khóa
luận.
- Phương pháp chỉ số chất lượng không khí tổng cộng (TAQI)
Để khắc phục những hạn chế nêu trên, GS.TS Phạm Ngọc Hồ (2011) [19, 20], đã xây dựng
phương pháp chỉ số chất lượng môi trường tổng cộng (TEQI) đối với thành phần môi trường (đất,
nước, không khí) bằng chỉ tiêu tổng hợp có trọng số và quy chuẩn về một thông số (chất) tại cùng
một mốc tính toán ban đầu, làm cơ sở cho việc phân cấp đánh giá CLMT. Áp dụng TEQI để đánh
giá CLMT không khí theo chỉ số chất lượng không khí tổng cộng TAQI, nội dung được trình bày
tóm tắt dưới đây.
Thiết lập công thức chỉ số tổng cộng P
j

Phương pháp cho phép xem xét tại một điểm cho trước ứng với một thời điểm t cho trước
thì chất lượng môi trường chịu tác động đồng thời của n chất. Khi đó theo [19], ta có:
nn
j1 ji j1 ji
11 11 11
j i i j
* * *
i=1 i=1
11 11 j1 11 11 j1 11
q C C C
C C C
P = ( W )= ( W ) α
C q C C C C C



(2.4)
n
j1 ji
ji
i=1
11 j1
CC
αW
CC


(2.4’)
ở đây, q
j1
và q
11
được suy ra từ chỉ số chất lượng môi trường q
ji
của chất i, xác định bởi công
thức:
ji
ji
*
ji
C
q=
C
, với C
ji

– nồng độ trung bình từ tổng số mẫu theo thiết bị tự động hoặc lấy mẫu
phân tích của chất i tại điểm quan trắc j;
*
ji
C
- giá trị giới hạn cho phép của chất i tại j theo quy
chuẩn quốc gia của mỗi nước;
P
j
– chỉ tiêu tổng hợp tại điểm j;
α
j
– được gọi là hệ số quy chuẩn tổng cộng tại điểm j bất kỳ;
C
j1
– nồng độ trung bình của chất quy chuẩn ứng với i = 1 tại điểm j;
C
11
– nồng độ trung bình của chất quy chuẩn;
*
11
C

– giá trị giới hạn cho phép của chất quy chuẩn, nó có giá trị như nhau ở mọi điểm j;
'
i
i
n
'
i

i=1
W
W=
W

– trọng số của chất i khảo sát (nó biểu thị tính độc hại của chất i so với chất quy
chuẩn và so với tổng của n các chất khảo sát);
*
'
11
i
*
ji
C
W=
C
, với
*
ji
C
- giá trị giới hạn cho phép của
chất i, nó có giá trị như nhau ở mọi điểm j.
Thiết lập công thức chỉ số chất lượng không khí tổng cộng (TAQI)
a. Thiết lập công thức TAQI
Tách trong tập hợp n trị số q
ji
từ

(2.4) thành 02 nhóm:
Nhóm 1: Gồm m trị số q

ji
có giá trị ≤ 1 (Nhóm thông số có giá trị phù hợp TCCP),
mm
j1 ji
jm ji 11 jm jm i
i=1 i=1
11 j1
CC
P = q =q ×α , α = ×W
CC

(2.5)
Nhóm 2: Gồm k trị số q
ji
có giá trị > 1 (Nhóm thông số có giá trị không phù hợp TCCP),
k
jk ji 11 jk
i=1
P = q = q ×α

,
k
j1 ji
jk i
i=1
11 j1
CC
α= ×W
CC


(2.6)
trong đó m + k = n.
Chuẩn hoá P
jm
và P
jk
về thang đánh giá 100, do P
jm
+ P
jk
= P
j
, nên ta có:
jm
j
P
100
P

và
jk
j
P
100
P

.
Hiện nay có 2 cách tiếp cận xây dựng thang đánh giá: Đánh giá theo chỉ số ô nhiễm (chỉ
số ô nhiễm tăng thì mức độ ô nhiễm tăng, môi trường càng ô nhiễm) và theo chỉ số chất lượng
môi trường (chỉ số chất lượng môi trường giảm thì chất lượng môi trường càng xấu). Ở đây

chúng tôi sử dụng cách tiếp cận thứ 2 để thuận tiện trong việc đối sánh với các chỉ số chất lượng
môi trường đang sử dụng ở nước ngoài. Theo cách tiếp cận này, để đồng nhất trong thang đánh
giá 100, cần thiết lập công thức TAQI tại j bất kỳ như sau:

jk jk 11 jk jk
j j 11 j j
P P q αα
TAQI 100 100 100 (1 ) 100 (1 ) 100 (1 )
P P q αα

           



kk
j1 ji ji
ii
i=1 i=1
11 j1 j1
nn
j1 ji ji
ii
i=1 i=1
11 j1 j1
C C C
WW
C C C
= 100×(1- ) = 100×(1- )
C C C
WW

C C C


(2.7)
b. Tiêu chí xây dựng ngưỡng đánh giá của TAQI
- Ngưỡng đánh giá được thiết lập sao cho các chỉ số TAQI phải thuộc vào một trong các
miền phân cấp.
- Ngưỡng đánh giá phải thỏa mãn thang đo 100 tương ứng với thang đánh giá của TAQI.

Do vậy, ngưỡng đánh giá phải phụ thuộc vào tỷ số
n
k
.100, trong đó k là số các thông số
vượt quy chuẩn, n - tổng số các thông số khảo sát:
A
k
=100 -
n
k
.100 = 100(1-
n
k
) (2.8)
Vì n phải nguyên dương (2 ≤n ≤100), còn k = 0, 1, 2,… nên:
1) Giới hạn trên của thang đánh giá =100, khi k=0, giới hạn dưới của thang = 0, khi k=n;
2) Ngưỡng tốt tương ứng với min(k) = 1 hay A
k
= 100(1-
n
1

) = 100
n
1n 

3) Ngưỡng xấu:
Với n là số chẵn thì k =
2
n
hay A
k
= 100(1 -
n2
n
) = 50;
Với n là số lẻ thì k =
2
1n 
hay A
k
= 100(1 -
n2
1n 
)= 50
n-1
n
;
4) Ngưỡng trung bình sẽ bằng trung bình cộng của 2 ngưỡng tốt và xấu
Với n chẵn ta có A
k
= (100

n
1n 
+50):2=
2
50
(2
n
1n 
+1) = 25
n
2n3 

Với n lẻ ta có A
k
= (100
n
1n 
+100
n2
1n 
):2 = 75
n-1
n

5) Rất xấu tương ứng với max(k) = n – 1 hay A
k
= 100(1 -
n
1n 
)=

n
100

Dựa vào các ngưỡng cơ bản ta có thang đánh giá sau:
Bảng 2.1. Bảng phân cấp CLKK theo TAQI ứng với n chẵn và n lẻ tại điểm j bất kỳ
TAQI (n chẵn)

TAQI (n lẻ)

CLMT Màu
100 ×
n
1n 
< TAQI ≤ 100 100 ×
n
1n 
< TAQI ≤ 100


Rất tốt Xanh lam