Nghiên cứu, đánh giá lắng đọng axit ở vùng đồng bằng sông hồng việt nam

I H C QU C GIA HÀ N I
TRUNG TÂM NGHIÊN C U TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TR

NG

*************************

PH M TH THU HÀ

NGHIÊN C U, ÁNH GIÁ L NG
VÙNG

NG AXÍT

NG B NG SÔNG H NG VI T NAM

LU N ÁN TI N S KHOA H C MÔI TR

HÀ N I, N M 2014

NG


I H C QU C GIA HÀ N I
TRUNG TÂM NGHIÊN C U TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TR

NG

*************************

PH M TH THU HÀ

NGHIÊN C U, ÁNH GIÁ L NG
NG AXÍT
VÙNG
NG B NG SÔNG H NG VI T NAM
LU N ÁN TI N S KHOA H C MÔI TR

Chuyên ngành:

Môi tr

Mã s :

Chuyên ngành đào t o thí đi m

Ng

ih

ng trong phát tri n b n v ng

ng d n khoa h c:

1. PGS.TS. Hoàng Xuân C
2. GS.TS Lê Tr ng Cúc

HÀ N I - N m 2014

NG

L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi.
Các s li u, k t qu nêu trong lu n án là trung th c và ch a t ng đ
công b trong b t k công trình nào khác.

Hà N i, ngày 15 tháng 10 n m 2014
Nghiên c u sinh

Ph m Th Thu Hà

c ai


L IC M

hoàn thành b n Lu n án này, tôi xin đ

N

c g i l i c m n sâu s c t i PGS.TS

Hoàng Xuân C , GS.TS. Lê Tr ng Cúc nh ng ng

i th y đã t n tình h

ng d n,

đ ng viên nh c nh và đóng góp nh ng ý ki n quý báu đ tôi hoàn thành Lu n án.
Tôi xin chân thành c m

Nguyên và Môi tr
Sinh Thái Môi tr

n các th y cô giáo

Trung tâm Nghiên c u Tài

ng, các th y cô giáo Khoa Môi tr

ng, các th y cô B môn

ng đã đóng góp ý ki n, t o m i đi u ki n thu n l i cho tôi trong

quá trình nghiên c u, c ng nh hoàn thành m i th t c trong quá trình h c t p và
b o v Lu n án.
Tôi xin chân thành c m n Trung tâm Khí t
Trung tâm Quan Tr c và Mô hình hóa Môi tr
Khí t

ng Th y v n và Môi tr

ng, Trung tâm Môi tr

ng Th y V n, phòng Phân tích Trung Tâm, khoa Nông h c -

nghi p I Hà N i và phòng thí nghi m Vi n KH & CNMTN i, khoa Sinh h c tr

ng

ng - Vi n

i h c Nông

i h c Bách Khoa Hà

i h c Khoa h c T nhiên và khoa Sinh h c tr

HSP 1 Hà N i, gia đình bà Ph m Th Ng ng

H iD

ng,

ng

ng đã t o m i đi u ki n

thu n l i cho tôi trong quá trình thu th p s li u, làm th c nghi m đ hoàn thành
Lu n án.
Cu i cùng, tôi xin g i l i c m n đ c bi t t i gia đình c a tôi, các đ ng nghi p,
b n bè đã giúp đ và c v tôi trong su t th i gian h c t p và th c hi n Lu n án.
Hà N i, ngày 15 tháng 10 n m 2014
Nghiên c u sinh

Ph m Th Thu Hà


M CL C
L I CAM OAN
L IC M N
M CL C

..........................................................................................................i

DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH

VI T T T ...............................................iv

DANH M C CÁC B NG .......................................................................................v
DANH M C CÁC HÌNH ........................................................................................vii

M

U ........................................................................................................... 1

CH

NG 1. T NG QUAN TÀI LI U ........................................................... 6

1.1. M t s v n đ chung liên quan đ n l ng đ ng axít ..........................................6
1.1.1. Khái ni m l ng đ ng axít ...........................................................................6
1.1.2. Nguyên nhân và c ch gây l ng đ ng axít ................................................7
1.1.3. Các quá trình v n chuy n, chuy n hóa và l ng đ ng axít ........................10
1.1.4. Cách nh n bi t l ng đ ng axít ..................................................................13
1.2. T ng quan tình hình nghiên c u n c ngoài liên quan đ n
l ng đ ng axít .................................................................................................13
1.2.1. Tình hình l ng đ ng axít trên th gi i ......................................................13
1.2.2. nh h ng c a l ng đ ng axít đ n các h sinh thái, các công trình
ki n trúc và s c kh e con ng i ................................................................16
1.2.3. Nh ng n l c trong ho t đ ng ki m soát l ng đ ng axít .........................33
1.3. T ng quan tình hình nghiên c u trong n

K t lu n ch
CH
2.1.

NG 2.
it

c liên quan đ n l ng đ ng axít ....36

ng 1 ...............................................................................................40
IT

NG VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U .............. 43

ng nghiên c u .....................................................................................43


2.2. Ph m vi nghiên c u ........................................................................................43
2.3. Ph

ng pháp nghiên c u ................................................................................44

2.3.1. Ph

ng pháp đi u tra kh o sát th c đ a và thu th p s li u .....................45

2.3.2. Ph

ng pháp tính toán các đ c tr ng l ng đ ng axít ...............................45

2.3.3. Ph

ng pháp b trí thí nghi m .................................................................47

2.3.4. Ph

ng pháp phân tích trong phòng thí nghi m ........................................1

2.3.5. Ph

ng pháp phân tích và x lý s li u .....................................................2

2.3.6. Ph

ng pháp mô hình hóa môi tr

ng .......................................................3

2.3.7. Ph ng pháp xây d ng ph n m m qu n lý c s d li u và đánh giá
hi n tr ng l ng đ ng axít ............................................................................5

K t lu n ch
CH

ng 2 ............................................................................................. 6

NG 3. K T QU VÀ TH O LU N .................................................... 7

3.1. ánh giá hi n tr ng và t i l ng l ng đ ng axít m t s khu v c
đ ng b ng sông H ng (Hà N i, H i Phòng, H i D ng, Ninh Bình) ............7
3.1.1. Hi n tr ng m a axít ....................................................................................7
3.1.2. T i l

ng l ng đ ng axít...........................................................................24

3.2. ánh giá nh h ng c a m a axít đ n m t s tính ch t đ t tr ng
đ u Cô ve (Phaseolus vulgaris L.) .................................................................39
3.2.1. Ch t l

ng đ t làm thí nghi m .................................................................39

3.2.2. nh h

ng c a m a axít đ n đ chua c a đ t .........................................39

3.2.3. nh h

ng c a m a axít đ n hàm l

ng ch t h u c c a đ t (OM) ......41

3.2.4. nh h

ng c a m a axít đ n hàm l

ng N, P, K d tiêu trong đ t .........42

3.2.5. nh h ng c a m a axít đ n CEC và hàm l ng các cation
Ca2+, Mg2+ trao đ i trong đ t .....................................................................44
3.2.6. nh h

ng c a m a axít đ n hàm l

ng SO42- trong đ t........................47

3.2.7. nh h

ng c a m a axít đ n hàm l

ng Al3+, Fe3+, Mn2+ trong đ t .......48


3.3. ánh giá nh h ng c a m a axít đ n s sinh tr ng và phát tri n c a
cây đ u Cô ve (Phaseolus vulgaris L.) ............................................................1
3.3.1. T l n y m m .............................................................................................1
3.3.2. Th i gian n y m m .....................................................................................3
3.3.3. Th i gian di p l c hóa lá m m (TGDLHLM) ............................................4
3.3.4. Chi u cao thân ............................................................................................6
3.3.5. S nhánh/cây ...............................................................................................7
3.3.6. C

ng đ quang h p ..................................................................................2

3.3.7. C

ng đ thoát h i n

3.3.8. Hàm l
3.4.

c ............................................................................4

ng di p l c ....................................................................................6

xu t m t s gi i pháp đóng góp cho vi c ki m soát l ng đ ng axít ...........9

3.4.1. Kh n ng ng d ng mô hình Rains -Asia 7.52.2 đ nghiên c u
đánh giá, d báo m c đ phát th i khí SO2 và l ng l ng đ ng S t i
vùng đ ng b ng sông H ng Vi t Nam ......................................................10
3.4.2. Xây d ng ph n m m qu n lý c s d li u và đánh giá hi n tr ng
l ng đ ng axít vùng đ ng b ng sông H ng Vi t Nam ..........................23
3.4.3

xu t gi i pháp gi m thi u s phát th i các ch t khí gây
l ng đ ng axít.............................................................................................34

K t lu n ch

ng 3 ........................................................................................... 40

K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................................... 41
DANH M C CÔNG TRÌNH KHOA H C C A TÁC GI
LIÊN QUAN

N LU N ÁN ....................................................................... 44

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................... 46

CÁC PH L C C A LU N ÁN .................................................................. 62


DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH
Ca2+T

Canxi trao đ i

CEC

Dung tích trao đ i cation

CEETIA

Trung tâm K thu t Môi tr

CT

Công th c

CSDL

C s d li u

C

i ch ng

BSH

ng b ng sông H ng

DSH
EANET

VI T T T

ng đô th và Khu công nghi p

a d ng sinh h c
M ng l

EEC

i quan tr c l ng đ ng axít vùng ông Nam Á

y ban kinh t Châu Âu

HST

H sinh thái

Kdt

Kali d tiêu

KTTV

Khí T

LM

L

M N

M uđ tn n

Mg2+T

Magie trao đ i

Ndt

Nit d tiêu

nss

non-sea-salt

OM

Ch t h u c

Pdt

Ph t pho d tiêu

TB

Trung bình

TGDLHLM

Th i gian di p l c hóa lá m m

Tp

Thành ph

TS

T n su t

SPAD

Single-photon avalanche diode, a solid-state electronic

ng Th y V n

ng m a

photodetector


DANH M C CÁC B NG
B ng 1.1. Ng

ng pH đ i v i s t n t i c a m t s loài sinh v t ............................18

B ng 2.1. Các công th c thí nghi m .........................................................................50
B ng 2.2. S đ b trí thí nghi m .............................................................................51
B ng 3.1. Giá tr pH n

c m a trung bình n m c a 5 tr m thu c đ ng

b ng sông H ng giai đo n 2006 - 2012 ....................................................................10
B ng 3.2. K t qu tính toán t l n ng đ các thành ph n hóa h c
n

c m a t i tr m Láng - Hà N i giai đo n 2006 – 2012 ........................................19

B ng 3.3. K t qu tính toán t l n ng đ các thành ph n hóa h c n

cm a

t i tr m Ph Li n - H i Phòng giai đo n 2006 – 2012 ..............................................20
B ng 3.4. K t qu tính toán t l n ng đ các thành ph n hóa h c n
t i tr m Tp H i D

cm a

ng giai đo n 2006 – 2012 .........................................................20

B ng 3.5. K t qu tính toán t l n ng đ các thành ph n hóa h c n

cm a

t i tr m Tp Ninh Bình giai đo n 2006 – 2012 ..........................................................20
B ng 3.6. K t qu tính toán t l n ng đ các thành ph n hóa h c n

cm a

t i tr m Cúc Ph

ng - Ninh Bình giai đo n 2006 – 2012 ........................................21

B ng 3.7. T i l

ng l ng

t c a S và N

Hà N i, H i D

ng,

H i Phòng và Ninh Bình ...........................................................................................30
B ng 3.8. N ng đ trung bình c a các khí SO2, NOx
H iD

Hà N i,

ng, H i Phòng, Ninh Bình giai đo n 2006 – 2012 ......................................33

B ng 3.9. T i l

ng l ng khô c a S và N

H i Phòng, Ninh Bình và Cúc Ph

Hà N i, H i D

ng,

ng giai đo n 2006 – 2012 ................................34


B ng 3.10. T i l

ng l ng đ ng S và N

Cúc Ph

ng - Ninh Bình

giai đo n 2006-2012 ..................................................................................................37
B ng 3.11. Các k ch b n cho tr

c ...........................................................................11

B ng 3.12. M c tiêu th n ng l

ng theo t ng lo i nhiên li u ................................12

B ng 3.13. Danh m c kí hi u các lo i nhiên li u .....................................................13
B ng 3.14. M c tiêu th n ng l

ng theo t ng ngành .............................................14

B ng 3.15. Danh m c kí hi u các l nh v c/lo i hình s d ng n ng l
B ng 3.16. N ng l

ng ...............14

ng tiêu th b i nhiên li u trong t ng ngành

vào n m 2015 ............................................................................................................15
B ng 3.17. M c phát th i SO2 theo t ng lo i nhiên li u ...........................................16
B ng 3.18. M c phát th i SO2 t các lo i hình ho t đ ng s n xu t ..........................17
B ng 3.19. M c phát th i SO2 t s d ng nhiên li u theo
t ng ngành n m 2015 ................................................................................................18
B ng 3.20. Chi phí gi m thi u phát th i SO2 t vi c s d ng nhiên li u .................18
B ng 3.21. Các k ch b n cho tr

c ...........................................................................19

B ng 3.22. L

ng l ng đ ng S theo k ch b n bl_cle vào n m 2015 ........................20

B ng 3.23. L

ng l ng đ ng S theo k ch b n bl_no_control vào n m 2015 ............21

B ng 3.24. T l ph n tr m h sinh thái b nh h

ng .............................................22

B ng 3.25. Các file c s d li u v l ng đ ng axít t i khu v c nghiên c u ...........26

B ng 3.26. Danh m c m t s b ng trong c s d li u
s d ng trên ph n m m .............................................................................................28
B ng 3.27. B ng d li u c a l ng

t NO3- trong n

c m a trong CSDL ..............33


DANH M C CÁC HÌNH
Hình 1.1. Ngu n g c gây l ng đ ng axít .................................................................10
Hình 1.2. S suy gi m pH c a h Gårdsjön, Th y i n ........................................21
Hình 1.3. S suy gi m s n l

ng cá H i trong các con sông b axít hóa

phía Nam c a Na Uy .............................................................................................21
Hình 1.4. Gi i pháp gi m s axít hóa trong các h
Hình 1.5. M t khu r ng
Hình 1.6. S thi t h i r ng
Hình 1.7. B c t
c-đ

Th y i n ............................21

c n m 1970 ................................................................24
c do m a axít n m 1986 .......................................24

ng đá trong lâu đài Herten, Qu n Ruhr,

c kh c n m 1702. nh ch p n m 1908 ....................................................32

Hình 1.8. B c t

ng đá trong lâu đài Herten, Qu n Ruhr

c. nh ch p

n m 1969 ..................................................................................................................32
Hình 2.1. Các ph

ng pháp nghiên c u chính đ

Hình 3.1 (a, b, c, d, e). T l m a axít (%)

c s d ng trong lu n án .............44

m t s khu v c

thu c đ ng b ng sông H ng - Vi t Nam giai đo n 2006 - 2012 ................................9
Hình 3.2 (a, b, c, d, e). Bi n đ ng pH qua các tháng c a các tr m
thu c khu v c đ ng b ng sông H ng giai đo n 2006 - 2012 ...................................12
Hình 3.3. N ng đ TB c a các ion chính trong n

cm at im ts

khu v c thu c đ ng b ng sông H ng giai đo n 2006 - 2012 ...................................14
Hình 3.4. Giá tr pH và n ng đ các ion chính trong mùa m a và mùa
khô (mg/l) t i các tr m c a m t s khu v c thu c đ ng b ng
sông H ng giai đo n 2006 - 2012 .............................................................................17

Hình 3.5. T l xu t hi n m a axít (%) theo mùa t i m t s
tr m khu v c thu c đ ng b ng sông H ng giai đo n 2006 - 2012 ...........................18
Hình 3.6 (a, b, c, d, e). So sánh s bi n thiên c a giá tr pH và pAi
t i các tr m thu c khu v c đ ng b ng sông H ng giai đo n 2006 - 2012 ................23
Hình 3.7 (a, b, c, d, e). T i l

ng l ng

t c a các ion t i 5 tr m

thu c đ ng b ng sông H ng - Vi t Nam qua các n m giai đo n 2006 - 2012 .........26
Hình 3.8. S đ tính l ng

t axít .............................................................................30

Hình 3.9. T i l

ng l ng S và N ............................................................................35

Hà N i, H i D

ng, H i Phòng, Ninh Bình giai đo n 2006-2012 ...........................35

Hình 3.10. T i l

ng l ng đ ng S, N

H i Phòng, Ninh Bình và Cúc Ph

Hà N i, H i D

ng,

ng giai đo n 2006-2012 ...................................37

Hình 3.11. Giá tr pH c a đ t tr ng cây đ u Cô ve ...................................................39
Hình 3.12. Hàm l

ng ch t h u c (OM) trong đ t tr ng cây đ u Cô ve ................41

Hình 3.13. Hàm l

ng N, P và K d tiêu trong đ t tr ng đ u Cô ve ........................43

Hình 3.14. Hàm l

ng Ca2+T , Mg2+T và CEC c a đ t tr ng đ u Cô ve ................45

Hình 3.15. Tri u ch ng quan sát đ

c c a cây đ u Cô ve thí nghi m .....................46

Hình 3.16. Hàm l

ng SO42- trong đ t tr ng đ u Cô ve ...........................................48

Hình 3.17. Hàm l

ng Al3+, Fe3+, Mn2+ trong đ t tr ng đ u Cô ve ..........................49

Hình 3.18. T l n y m m c a đ u Cô ve

các công th c thí nghi m ......................1

Hình 3.19. Th i gian n y m m c a cây đ u Cô ve

các công th c thí nghi m ........3

Hình 3.20. Th i gian DLHLM c a cây đ u Cô ve

các công th c thí nghi m .........5

Hình 3.21. Chi u cao cây đ u Cô ve

th i k khi cây có 5-7 lá, b t đ u

ra hoa và ra qu ...........................................................................................................6


Hình 3.22. S nhánh/cây đ u Cô ve
Hình 3.23. C

th i k b t đ u ra hoa .....................................8

ng đ quang h p c a cây đ u Cô ve

th i k khi cây

có 5-7 lá, b t đ u ra hoa và ra qu ...............................................................................2
Hình 3.24. C

ng đ thoát h i n

c c a cây đ u Cô ve

th i k khi

cây có 5-7 lá, b t đ u ra hoa và ra qu ........................................................................4
Hình 3.25. M i quan h gi a c

ng đ thoát h i n

c và c

ng đ

quang h p c a cây đ u Cô ve......................................................................................5
Hình 3.26. Ch s SPAD c a cây đ u Cô ve

ve

th i k khi cây

có 5-7 lá, b t đ u ra hoa và ra qu ...............................................................................6
Hình 3.27. M i t

ng quan gi a ch s SPAD và c

ng đ quang h p

c a cây đ u Cô ve .......................................................................................................8
Hình 3.28. Bi u đ bi u di n m c tiêu th n ng l

ng theo t ng

lo i nhiên li u ............................................................................................................12
Hình 3.29. M c phát th i SO2 theo t ng lo i nhiên li u ...........................................16
Hình 3.30. Chi phí gi m thi u s phát th i SO2 trong các ngành s n xu t ...............19
Hình 3.31. L

ng l ng đ ng S theo k ch b n bl_cle vào n m 2015

Vi t Nam và m t s qu c gia trong khu v c .........................................................20
Hình 3.32. L

ng l ng đ ng S theo k ch b n bl_no_control vào n m 2015

Vi t Nam và m t s qu c gia trong khu v c .........................................................21
Hình 3.33. T l ph n tr m h sinh thái b nh h
theo các k ch b n khác nhau

ng..............................................22

Vi t Nam n m 2015 .................................................22

Hình 3.34: Giao di n công c l p trình C#.NET 2010 ............................................24

Hình 3.35. Ph

ng pháp truy nh p c s d li u c a MS Access

và SQL server ............................................................................................................25
Hình 3.36. C a s chính c a ph n m m đ

c thi t k .............................................25

Hình 3.37: Ch c n ng l a ch n đ a bàn nghiên c u và đ c CSDL ..........................29
b ng cách l a ch n trên b n đ .................................................................................29
Hình 3.38. Danh m c các bi u đ /đ th trong ph n m m .......................................30
Hình 3.39. T l m a axít

Cúc Ph

ng .................................................................30

Hình 3.40. M i quan h gi a pH và pAi

Hà N i qua các n m .............................31

Hình 3.41. T i l

ng l ng

t NO3- trong n

cm a

Hình 3.42. T i l

ng l ng

t các ion trong n

Hình 3.43. T i l

ng l ng đ ng c a S t i Hà N i....................................................32

cm a

Hà N i ...............................31
Hà N i ............................32

Hình 3.44. S đ h th ng h p th SO2 b ng đá vôi ................................................37
Hình 3.45. S đ x lý SO2 b ng amoniac ...............................................................39


M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
L ng đ ng axít (Acid deposition) hi n đang là m t trong nh ng v n đ nhi m
b n môi tr

ng nghiêm tr ng nh t không ch vì m c đ

chúng t i cu c s ng c a con ng

c a chúng đã v

nh h

ng m nh m c a

i và các h sinh thái mà còn vì quy mô tác đ ng

t ra kh i ph m vi ki m soát c a m i qu c gia và nhân lo i đang

ph i xem xét nh ng nh h

ng c a chúng

L ng đ ng axít là m t hi n t

quy mô khu v c và toàn c u.

ng đã đ

c phát hi n t lâu song đ

nhi u nh t t kho ng nh ng n m 80 cho t i nay do tác h i c a chúng gây ra
qu c gia, khu v c trên th gi i. L ng đ ng axít đ

c chú ý
nhi u

c t o thành trong đi u ki n khí

quy n b ô nhi m do s phát th i quá m c các khí SO2, NOx t các ngu n th i công
nghi p và các ngu n ô nhi m khác, có kh n ng lan xa t i hàng tr m, hàng ngàn
kilomet. B i v y, có th ngu n phát th i sinh ra t qu c gia này song l i có nh
h

ng t i nhi u qu c gia khác do s chuy n đ ng quy mô l n trong khí quy n.

Thu t ng “L ng đ ng axít” bao g m c hai hình th c: l ng khô (dry deposition) và
l ng

t (wet deposition). L ng

mù, h i n

t th hi n d

i nhi u d ng nh m a, tuy t, s

ng

c có tính axít, còn l ng khô bao g m các khí (gases), các h t b i

(particulates) và các son khí (aerosols) có tính axít. M a axít là m t d ng th hi n
c a l ng
ng

t [31, 44, 83]. C ng c n nói thêm r ng, trong gi i chuyên môn đôi khi

i ta dùng thu t ng "L ng đ ng axít" (Acid deposition), thay vì m a axít (Acid

rain). Hai thu t ng này khác nhau

ch "l ng đ ng axít" là s l ng đ ng c a axít

trong khí quy n xu ng b m t trái đ t (k c d ng khô [các h t b i] hay d ng

t

[m a axít]), còn "m a axít" ch thu n túy nói v s l ng đ ng axít trong khí quy n
xu ng b m t trái đ t

d ng

t. Theo đ nh ngh a c a U ban Kinh t Châu Âu

(EEC) thì m a có ch a các axít H2SO4 và HNO3 v i pH ≤ 5,5 là m a axít [51, 62].
Tuy v y, quy đ nh v giá tr gi i h n c a pH ng v i m a axít
nhau có khác nhau, ví d

M quy đ nh m a axít là n

nh ng n

c khác

c m a có pH ≤ 5,0 còn


nhi u qu c gia trên th gi i nh
Nam thì n

Hi n t

, Inđônêxia, Hàn Qu c, Thái Lan,.. Vi t

n

c m a có pH < 5,6 là m a axít [42, 99].
ng l ng đ ng axít th

ng x y ra

các khu v c có m c đ công nghi p

hoá cao nh Châu Âu, B c M và hi n nay ph m vi tác đ ng c a nó đã m r ng ra
khu v c Châu Á [106]. L ng đ ng axít gây ra nh ng h u qu nghiêm tr ng v
ng

i và c a nh làm h h i mùa màng, gi m n ng su t cây tr ng, phá h y các

r ng cây, đe d a cu c s ng c a các loài sinh v t
các công trình ki n trúc, xây d ng và nh h
ng

i. Thi t h i hàng n m trên toàn c u

132]. Nh ng tác đ ng tiêu c c này th

d

in

c và trên c n, phá ho i

ng nghiêm tr ng t i s c kh e con

c tính t i hàng t đô la M [104, 126,

ng kéo dài và khó kh c ph c. B i v y, hi n

nay l ng đ ng axít là v n đ mà toàn nhân lo i quan tâm và vi c duy trì ch t l
môi tr

ng sinh thái nh m h

ng

ng t i phát tri n b n v ng đang là yêu c u đ t ra đ i

v i toàn th gi i c ng nh đ i v i m i m t qu c gia.
Vi t Nam, m c dù quá trình công nghi p hoá và đô th hoá ch a

m c cao

nh trên th gi i và khu v c, nh ng đang có ti m n ng l ng đ ng axít cao, m t m t
là do m c t ng tr

c, m t khác các ch t axít đ

c

v n chuy n đ n t các qu c gia lân c n c ng đang trên đà phát tri n kinh t do n

c

ta có đ

ng m nh v kinh t c a đ t n

ng biên gi i đ t li n và bi n r t l n [14, 16, 17]. M t s nghiên c u c a

các tác gi trong n

c đã kh ng đ nh r ng l ng đ ng axít th c t đã x y ra

ta, và tình hình l ng đ ng axít đang x y ra

h uh t

n

c

các t nh thành trong c n

c,

ch y u t i nh ng thành ph đông dân và t p trung nhi u khu công nghi p [13, 17,
24, 133]. Chính vì v y, hi n t
hi n tr ng môi tr

ng l ng đ ng axít đã đ

c đ c p trong các báo cáo

ng toàn qu c c a các n m g n đây.

ng b ng sông H ng là vùng kinh t tr ng đi m, giàu ti m n ng và là m t
trong 5 vùng quan tr ng c a c n

c bao g m 11 t nh, thành ph [8].

ây là n i

di n ra nhi u ho t đ ng kinh t sôi n i, có nhi u khu công nghi p phát tri n m nh,
n i s d ng nhi u ph

ng ti n giao thông và là n i tiêu th nhi u lo i nhiên li u

hóa th ch. Các ho t đ ng phát tri n kinh t - xã h i trong vùng gây gia t ng đáng k
s phát th i các khí gây l ng đ ng axít c ng nh nh ng v n đ v ô nhi m không


khí [8, 14, 36]. Cùng v i đó l
nh h

hay gián ti p s
s ng c a con ng

ng l ng đ ng axít s là r t l n, và m t cách tr c ti p

ng t i các h sinh thái, các công trình ki n trúc và cu c

i. Do đó, vi c nghiên c u đánh giá l ng đ ng axít là r t quan

tr ng trong xây d ng l trình ki m soát s phát th i các khí gây l ng đ ng axít, góp
ph n c i thi n ch t l

ng không khí không nh ng cho t i ch mà còn toàn c u, c ng

nh nh m làm gi m chi phí trong vi c x lý các thi t h i do l ng đ ng axít gây ra
đ i v i môi tr

ng, các công trình ki n trúc và s c kh e c a con ng

phát tri n b n v ng đ t n

i, h

ng t i

c và khu v c trong quá trình phát tri n kinh t , xã h i.

V i xu t phát đi m này, chúng tôi đã th c hi n đ tài: "Nghiên c u, đánh giá l ng
đ ng axít

vùng đ ng b ng sông H ng Vi t Nam".

2. M c tiêu nghiên c u
-

ánh giá hi n tr ng và t i l

- Nghiên c u nh h
tr

ng l ng đ ng axít

khu v c nghiên c u.

ng c a m a axít đ n m t s tính ch t c a đ t, s sinh

ng và phát tri n c a cây đ u Cô ve (Phaseolus vulgaris L.).
xu t m t s gi i pháp đóng góp cho vi c ki m soát l ng đ ng axít

-

khu v c

nghiên c u.
3. N i dung nghiên c u
3.1.

ánh giá hi n tr ng và t i l

ng l ng đ ng axít

khu v c nghiên c u bao

g m:
ánh giá t n su t m a axít, giá tr pH và n ng đ các ion chính trong n

-

c

m a, s bi n đ i ion theo mùa, các thành ph n chính làm thay đ i giá tr pH
trong n

c m a, bi n lu n s trung hòa tính axít trong n

c m a thông qua

ch s pAi.
ánh giá t i l

n

c m a, t i l

ng l ng đ ng axít (t i l

ng l ng

ng l ng đ ng c a S và N)

t c a các ion chính trong

khu v c nghiên c u.

3.2. Nghiên c u nh h
tr

ng c a m a axít đ n m t s tính ch t c a đ t, s sinh

ng và phát tri n c a cây đ u Cô ve bao g m:
- Nghiên c u, đánh giá nh h
su t m a, l

ng ph i h p c a 3 thành t m a axít (pH, t n

ng m a) đ n tính ch t c a đ t tr ng đ u Cô ve thông qua m t s

ch tiêu pHKCl, pHH2O, CEC, Ca2+, Mg2+ trao đ i (Ca2+T , Mg2+T ), ch t h u c
(OM), N, P, K d tiêu ( Ndt, Pdt, Kdt), Al3+, Fe3+, SO42-, Mn2+.
- Nghiên c u, đánh giá nh h
su t m a và l

ng ph i h p c a 3 thành t m a axít (pH, t n

ng m a) đ n m t s ch tiêu sinh tr

ng và phát tri n c a cây

đ u Cô ve (t l n y m m, th i gian n y m m, th i gian di p l c hóa lá m m,
chi u cao cây, s nhánh/cây, c
ch s SPAD và c

ng đ quang h p, hàm l

ng đ thoát h i n

ng di p l c thông qua

c), trên c s đó xác đ nh đ

h gi a các thành t c a m a axít v i các ch tiêu sinh tr

c m i quan

ng và phát tri n c a

cây đ u Cô ve.
xu t m t s gi i pháp đóng góp cho vi c ki m soát l ng đ ng axít

3.3.

khu

v c nghiên c u:
- Kh n ng ng d ng mô hình Rains - Asia 7.52.2 trong nghiên c u đánh giá, d
báo m c đ phát th i, chi phí gi m thi u phát th i khí SO2, l
và t l ph n tr m h sinh thái b

nh h

ng l ng đ ng S

ng t i vùng đ ng b ng sông H ng

Vi t Nam.
- Xây d ng ph n m m qu n lý c s d li u và đánh giá hi n tr ng l ng đ ng axít
khu v c nghiên c u.
xu t gi i pháp gi m thi u s phát th i các ch t khí gây l ng đ ng axít.

-

4. Ý ngh a khoa h c và th c ti n c a đ tài
- Hi n nay các nghiên c u v l ng đ ng axít, đ c bi t là v kh n ng nh h
c a l ng đ ng axít đ n các h sinh thái

Vi t nam còn r t m i m .

ng
tài

nghiên c u có ý ngh a khoa h c và giá tr th c ti n, góp ph n b sung vào s
l

ng các nghiên c u còn ít v l ng đ ng axít

Vi t Nam.


- K t qu nghiên c u c a lu n án đã đ a ra m t b c tranh t ng th v hi n
tr ng, t i l

ng l ng đ ng axít

c a l ng

t (m a axít) đ n cây tr ng

xây d ng đ

khu v c nghiên c u và nghiên c u nh h

ng

khu v c nghiên c u. Lu n án c ng

c ph n m m qu n lý c s d li u và đánh giá hi n tr ng l ng

đ ng axít cho khu v c nghiên c u.
- K t qu nghiên c u s là tài li u tham kh o cho các c quan qu n lý v môi
tr

ng, các nhà ho ch đ nh chính sách, các nhà khoa h c v môi tr

ng,...

trong vi c ki m soát s phát th i các ch t khí gây l ng đ ng axít, ki m soát
kh n ng nh h

ng c a l ng đ ng axít đ n các h sinh thái trong khu v c

nghiên c u nh m làm gi m chi phí trong vi c x lý các thi t h i do l ng đ ng
axít gây ra đ i v i môi tr
t ng n ng su t cây tr ng.

ng, c ng nh đ xu t các gi i pháp thích h p đ
tài c ng là tài li u tham kh o cho các nghiên c u

ti p theo v l ng đ ng axít.
5. Nh ng đóng góp m i c a Lu n án
- Phân tích, đánh giá m t cách có h th ng hi n tr ng và t i l
axít
-

ng l ng đ ng

khu v c nghiên c u trong giai đo n 7 n m liên t c (t n m 2006-2012).

ây là nghiên c u khoa h c đ u tiên trong n

c đánh giá nh h

ng c a m a

axít đ i v i cây đ u Cô ve, góp ph n b sung c s lý lu n v m i quan h
gi a nh h

ng c a m a axít đ n s sinh tr

ng, phát tri n c a cây tr ng nông

nghi p và s thay đ i m t s tính ch t hóa h c c a đ t tr n
-

ng d ng ph n m m Rains-Asia 7.52.2 trong đánh giá hi n tr ng và ki m soát

l ng đ ng axít đã cho th y mô hình này là kh thi và có kh n ng s d ng phù
h p trong đánh giá phát th i, phân b l ng đ ng S và t l ph n tr m h sinh
thái b nh h

ng

khu v c nghiên c u.

- L n đ u tiên xây d ng đ

c ph n m m qu n lý c s d li u và đánh giá hi n

tr ng l ng đ ng axít cho khu v c nghiên c u.


CH

NG 1. T NG QUAN TÀI LI U

1.1. M t s v n đ chung liên quan đ n l ng đ ng axít
1.1.1. Khái ni m l ng đ ng axít
Vào n m 1872, m t nhà nghiên c u hoá h c ng

i Anh tên là Robert Angus

Smith đã khám phá ra m i liên h gi a tính axít trong n
Manchester và khí SO2 đ
ng

c m a g n thành ph

c phát th i ra khi đ t cháy than. Robert Angus Smith là

i đ u tiên s d ng thu t ng "m a axít" trong cu n sách đ

c xu t b n n m

1872 có tiêu đ “Không khí và m a: S kh i đ u c a ngành khí hóa h c khí h u”,
nh m mô t b n ch t c a m a có tính axít

xung quanh thành ph công nghi p

Manchester, V

ng qu c Anh và ông c ng nêu các quan đi m c b n liên quan đ n

m a axít mà đ

c xem là m t ph n các hi u bi t c a chúng ta ngày nay [16, 123,

139]. B y n m sau, m t nghiên c u

Châu Âu đã có nh ng b ng ch ng c ng c

thêm s khám phá c a nhà nghiên c u ng

i Anh. Quá trình đ t cháy than, d u, khí

t nhiên, than bùn sinh ra khí SO2 và NO2, trong khí quy n các khí này có th
chuy n thành axít H2SO4 và HNO3. Các axít này có th r i xu ng b m t trái đ t

theo n

c m a, tuy t, m a đá, s

“m a axít” trong th i gian đó đã đ

ng mù, s

ng khói [51]. Chính vì v y, c m t

c s d ng r ng rãi trên kh p th gi i đ mô t

các ki u ô nhi m khác nhau do quá trình đ t cháy nhiên li u hoá th ch.
Tuy nhiên, theo th i gian cùng v i s ti n b trong khoa h c, r t nhi u nghiên
c u c a các nhà khoa h c cho th y các v t ch t axít có th đ
quy n vào các h th ng sinh thái n

c và đ t b ng nhi u cách, đó là: s l ng t h i

m c a nh ng ch t tham gia trong m a, tuy t và s
th c v t, đ t và n

c l ng t t khí

c m t; s l ng t d

ng mù; s h p th các khí b i

i d ng khô c a nh ng h t [140]. Do đó,

khái ni m ch có m a axít gây axít hóa cho các thành ph n c a môi tr
đ y đ mà khái ni m v l ng đ ng axít (l ng khô và l ng
ti t đ
th

ng là ch a

t) theo đi u ki n th i

c xem là khái ni m chu n trong nghiên c u hóa h c n

c m a. L ng khô

ng x y ra g n các ngu n đi m phát th i, trong khi đó l ng

t ch y u x y ra

t i nh ng khu v c n m theo h

ng gió cách xa ngu n th i hàng nghìn km [62, 141].


L ng đ ng axít (Acid deposition) đ

c đ nh ngh a là m t quá trình mà các ch t

nhi m b n có tính axít trong khí quy n r i xu ng b m t trái đ t. Các ch t nhi m
b n đó gây tác h i đ i v i con ng
ki n trúc và khi hòa tan trong n
các sinh v t trong n

i, cây tr ng, v t nuôi, n mòn các công trình

c s gây nh h

ng l n đ n môi tr

ng s ng c a

c [42, 44].

1.1.2. Nguyên nhân và c ch gây l ng đ ng axít
Con ng

i t xa x a đã bi t s d ng các ngu n tài nguyên thiên nhiên nh m

ph c v cho l i ích c a mình thông qua vi c ch t o ra các công c s d ng ngu n
tài nguyên n ng l

ng trên Trái

t. Các ngu n n ng l

ng chính đ

c t o ra do

quá trình đ t các nhiên li u hóa th ch có th k đ n nh than đá, d u và khí t
nhiên. M t m t, làm cho cu c s ng tr nên d dàng h n, m t khác gây ra ô nhi m
do gi i phóng các ch t đ c h i vào môi tr

ng. Vi c đ t nhiên li u hóa th ch trong

công nghi p và giao thông, quá trình công nghi p hóa và đô th hóa đã t ng d n
n ng đ c a khí và h t b i ô nhi m trong không khí d n đ n ô nhi m khí quy n [5,
61, 97]. Hi n nay, l ng đ ng axít đang đ
môi tr

c nhìn nh n nh m t trong nh ng v n đ

ng toàn c u nghiêm tr ng nh t do ô nhi m không khí.

V n đ l ng đ ng axít xu t phát t vi c phát th i oxít l u hu nh, oxít nit và
các thành ph n khác có m t trong khí quy n [112, 136]. Các khí SO2 và NOx trong
khí quy n đ

c sinh ra có ngu n g c t nhiên và nhân t o. Các ngu n t nhiên phát

th i khí SO2 là t đ i d

ng và núi l a. Các ngu n nhân t o phát th i khí SO2 là t

vi c đ t các lo i nhiên li u hóa th ch trong s n xu t n ng l

ng nh than đá, d u

m ; quá trình luy n kim s t và các kim lo i khác nh Zn và Cu; s n xu t axít
sunfuric; ho t đ ng t p trung axít

trong công nghi p d u khí và m t vài quy trình

công nghi p khác [15, 61]. Các ngu n t nhiên chính c a NOx bao g m các quá
trình sinh h c (đ c bi t là ho t đ ng c a vi sinh v t), s m sét, phun trào núi l a.
Trong quá trình phân h y các h p ch t ch a nit trong đ t, vi sinh v t đã chuy n
hóa nit d

i d ng h p ch t thành N2O.

ngu n g c thiên nhiên và chúng đ

ây là m t quá trình chính sinh ra NOx có

c chuy n hóa thành nitrat [15]. S m - sét gây

tia l a đi n giúp hình thành ph n ng gi a nit và oxy có trong khí quy n t o thành


NOx. Ngu n nhân t o phát th i NOx là t ho t đ ng s n xu t trong các nhà máy
nhi t đi n, các khu công nghi p và vi c s d ng ph

ng ti n giao thông. Ngoài ra,

m t s các ho t đ ng công nghi p và nông nghi p khác c ng th i ra h p ch t nit
nh s n xu t phân đ m; ho c bón phân đ m d n đ n N đ

c gi i phóng ra d

i

d ng NOx ho c NH3 bay vào không khí, ho c có th t ho t đ ng đ t sinh kh i, khí

th i máy bay, v..v...[18, 51]. N ng đ c a NOx phát th i trong không khí nh h n
c a SO2, tuy nhiên nh ng đóng góp c a nó trong vi c hình thành m a axít đang gia
t ng [9, 15, 132]. Các khí SO2 và NOx t n t i trong khí quy n, tr i qua nhi u ph n
ng hóa h c khác nhau, k t h p v i h i n

c

trong khí quy n t o thành axít

sunfuric (H2SO4), axít nitric (HNO3), sau đó chúng tr l i b m t đ t theo nhi u
cách khác nhau.
* C ch hình thành axít H2SO4:
Quá trình đ t cháy l u hu nh trong khí oxi s sinh ra l u hu nh điôxít.
S + O2

SO2

Ph n ng hoá h p gi a l u hu nh điôxít và các h p ch t g c hiđrôxyl.
SO2 + OH

HOSO2

Ph n ng gi a h p ch t g c HOSO2 và O2 s cho ra h p ch t g c HO2 và
SO3 (l u hu nh triôxít).
HO2· + SO3

HOSO2· + O2

L u hu nh triôxít SO3 s ph n ng v i n
SO3(k) + H2O(l)

c và t o ra axít sunfuric H2SO4.

H2SO4(l)

* C ch hình thành axít HNO3:
N 2 + O2
2NO + O2

2NO
2NO2

3NO2 (k) + H2O (l)

2HNO3 (l) + NO (k)

Các axít sunfuric H2SO4 và axít nitric HNO3 là thành ph n ch y u trong các
d ng l ng đ ng axít (m a, s

ng mù và tuy t axít ...). Quá trình l ng đ ng axít di n


ra theo hai hình th c bao g m l ng

t và l ng khô. Ban đ u l ng đ ng axít th

ng

x y ra xung quanh các khu công nghi p. Nh ng v i s gia t ng s d ng các ng
khói cao

các nhà máy nhi t đi n và khu công nghi p, các ch t ô nhi m phát th i

vào không khí lan truy n r ng rãi theo vùng và th m chí trên quy mô toàn c u [53,
ó là do có th ngu n phát th i sinh ra t qu c gia này song l i có nh h

79].

ng

t i nhi u qu c gia khác do s v n chuy n c a hoàn l u khí quy n, d n t i quy mô
tác đ ng c a l ng đ ng axít di n ra trên di n r ng h n. L ng khô toàn c u ít đ
bi t đ n ch y u là do d li u không đ y đ . Trái l i v i l ng
th đo tr c ti p nên do đó ph i đ

c

c

t, l ng khô khó có

c tính thông qua n ng đ trong không khí và

t c đ l ng. Các tính toán cho th y, t l ph n tr m c a l ng khô x y ra r t khác
nhau trên th gi i t 10% đ n 100%. L ng khô SO42- và NO3- l n nh t t i g n các
ngu n đi m chính và vùng phát th i lan truy n r ng, th
l ng

t. Cách xa ngu n th i theo chi u gió, đ c bi t là

l ng

t chi m u th h n l ng khô [83, 85, 132].

ng l n h n nhi u so v i
các v trí ngoài bi n kh i,

N n công nghi p phát tri n đang là m i đe d a cho môi tr
ng

i. Các n

c công nghi p hàng n m th i ra m t kh i l

hu nh. Trong đó, M đ

ng s ng c a con

ng kh ng l oxít l u

c xem là m t trong s nh ng qu c gia có phát th i SO2

hàng đ u th gi i, do đó t nh ng n m 1950 n
axít [127, 119]. Ch trong n m 1977, n

c M đã xu t hi n các tr n m a

c M đã th i vào b u khí quy n 31 tri u

t n oxít l u hu nh và 22 tri u t n oxít nit . 80% oxít l u hu nh là do ho t đ ng c a

các thi t b t o n ng l

ng, 15% là do ho t đ ng đ t cháy c a các ngành công

nghi p khác nhau và 5% t các ngu n khác. Còn đ i v i oxít nit , 1/3 là do ho t
đ ng c a các máy phát n ng l
chuy n hóa thành n ng l

ng, 1/3 khác là do ho t đ ng đ t nhiên li u đ

ng và ph n còn l i c ng do các ngu n khác nhau. S li u

t các nghiên c u cho th y trung bình m i n m n
SO2 [129]. Trung Qu c và Nga c ng là nh ng c

c M th i ra g n 18 tri u t n

ng qu c có m c đ phát th i SO2

l n trên th gi i [51, 99]. Hình 1.1 bi u di n ngu n g c gây l ng đ ng axít.


Hình 1.1. Ngu n g c gây l ng đ ng axít [62]
1.1.3. Các quá trình v n chuy n, chuy n hóa và l ng đ ng axít
L ng khô và l ng

t là nh ng quá trình làm gi m n ng đ m t s ch t có trong

khí quy n khi chúng ti p xúc v i m t đ m do các quá trình khác nhau, ph thu c
vào l

t khí t

ng ch t ô nhi m có m t trong khí quy n, đ c tr ng c a các ch t đó, các y u
ng và th i ti t c ng nh vào các đ c tính b m t t i n i x y ra các quá

trình này [18].
S hình thành l ng đ ng axít (l ng axít khô và

t) đ

c bao g m các quá trình

sau:
a) Quá trình th i
Các ch t khí nh l u hu nh đioxít (SO2), các nit oxít (NOx) b th i vào khí
quy n khi chúng ta đ t cháy các nguyên li u hóa th ch (nh d u và than) trong các
nhà máy ho c các ho t đ ng giao thông s d ng xe có đ ng c (ôtô, xe máy) và các
quá trình công nghi p khác.
b) Quá trình khu ch tán và lan truy n [15]
Các ch t khí, son khí sau khi vào khí quy n ch u các tác đ ng c a đi u ki n khí
quy n tuân th các quy lu t đ ng l c, nhi t đ ng l c khu ch tán, lan truy n trong
không gian.


c) Quá trình v n t i đi xa
Trong khí quy n ngoài s khu ch tán, các ch t th i còn ch u s v n t i đi xa
theo chi u gió, đ ng th i d

i tác đ ng c a s c hút trái đ t, các thành ph n h t

nguyên g c ho c hình thành trong khí quy n, tùy theo kích th

c đ h t c ng b t

đ u quá trình l ng k t khi r i ngu n th i. Các h t son khí còn có vai trò làm h t
nhân ng ng k t trong quá trình hình thành mây và v n chuy n cùng mây.
các ch t khí, c ng x y ra hi n t

ng t

iv i

ng ng: h p th trong mây, chuy n hóa hóa

h c [17, 51, 68].
d) Quá trình chuy n hóa hóa h c trong đi u ki n khí quy n [97]
Trong khí quy n, d

i tác đ ng c a ánh sáng m t tr i, đ

m và s có m t c a

các ch t son khí trong vai trò xúc tác, các ch t khí tham gia các quá trình chuy n
hóa hóa h c làm thay đ i v thành ph n ch t c ng nh v l

ng. Nh ng ngu n ô

nhi m khí nit đioxít (SO2), các nit oxít (NOx) s chuy n hóa thành axít
sunfuric (H2SO4), axít nitric (HNO3) và r i xu ng m t đ t. ó chính là quá trình
l ng đ ng axít.

e) Quá trình l ng đ ng axít
Quá trình l ng đ ng axít có th di n ra d
* L ng

t (wet deposition): L ng

i hai hình th c:

t là quá trình lo i b các ch t ô nhi m ra

kh i khí quy n và đ a xu ng m t đ t b ng m a, tuy t, h t s

ng ng ng k t trên các

b m t, trên th c v t. Axít sunfuric (H2SO4), axít nitric (HNO3) đ
v ih in

c trong nh ng đám mây và r i xu ng m t đ t d

m a, tuy t, s

ng mù [18]. Khi trong n

c m a có m t l

g i là m a axít. M a axít là m t d ng th hi n c a l ng
- Có th chia quá trình l ng

c ng ng t cùng

i các hình th c nh
ng l n axít, ta th

ng

t.

t thành 2 giai đo n:

+ Quá trình hình thành mây, các son khí có vai trò là h t nhân ng ng k t, các
h tn

c ng ng t t o thành mây h p th các ch t khí nh h

giáng th y, quá trình này đ
có th đ

ng t i tính axít c a

c g i là quá trình “ rainout”. Các ch t này trong mây

c v n chuy n đi xa hàng tr m km [16].