Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt rơm rạ vùng Tây Nam Bộ (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN
VÀ MÔI TRƯỜNG
4702Thao@

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI CÁC
CHẤT KHÍ Ô NHIỄM TỪ HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ
VÙNG TÂY NAM BỘ
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HỒ HƯƠNG THẢO

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÁT THẢI CÁC
CHẤT KHÍ Ô NHIỄM TỪ HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ
VÙNG TÂY NAM BỘ

HỒ HƯƠNG THẢO
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 8440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. ĐÀO THANH DƯƠNG
TS. PHẠM THỊ MAI THẢO
HÀ NỘI, NĂM 2018


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn chính 1: TS. Đào Thành Dương

Cán bộ hướng dẫn chính 2: TS. Phạm Thị Mai Thảo

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Thị Hà

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Lương Quang Huy

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 4 tháng 9 năm 2018

i


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là một phần trong đề tài: “Nghiên cứu xác định hệ số phát thải khí
nhà kính từ hoạt động đốt hở các phụ phẩm nông nghiệp (trấu, rơm rạ) vùng Tây
Nam Bộ do TS. Phạm Thị Mai Thảo làm chủ nhiệm đề tài. Tôi xin cam đoan các
nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là công sức của cá nhân tôi, hoàn toàn
trung thực chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình này.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Hồ Hương Thảo

ii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS.
Đoàn Thành Dương và TS. Phạm Thị Mai Thảo là người trực tiếp hướng dẫn khoa
học, tận tình giúp đỡ và định hướng giúp tôi hoàn thành luận văn của mình.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo Phạm Hồng Phương, cô giáo Trịnh Thị
Thắm, thầy giáo Lê Văn Sơn, thầy giáo Nguyễn Thành Trung và các thành viên
trong nhóm nghiên cứu đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của tập thể các Thầy, Cô giáo trong Khoa Môi
trường thuộc Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Tôi xin ghi nhận
và biết ơn sự giúp đỡ quý báu của các Thầy, Cô.
Tôi xin trân trọng cám ơn Lãnh đạo Chính quyền địa phương và bà con
nông dân tỉnh An Giang đã nhiệt tình hỗ trợ, hợp tác và giúp đỡ tôi thực hiện luận
văn.
Trong thời gian nghiên cứu và làm luận văn, tôi cũng đã nhận được sự hỗ
trợ, tạo điều kiện và giúp đỡ từ phòng thí nghiệm Viện công nghệ Môi trường –
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi xin trân trọng cám ơn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới đề tài: “Nghiên cứu xác định hệ số phát thải khí
nhà kính từ hoạt động đốt hở các phụ phẩm nông nghiệp (trấu, rơm rạ) vùng Tây
Nam Bộ” – Mã số Mã số: TNMT. 2017.05.18 đã hỗ trợ kinh phí để tôi hoàn thành
luận văn.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình

đã động viên, chia sẻ và tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành luận văn
của mình.
Hà Nội, ngày 17 tháng 9 năm 2018
Học viên cao học

Hồ Hương Thảo

iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH................................................................................................................. ix
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................................3
3. Nội dung nghiên cứu ..............................................................................................3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .................................................................................................... 4
1.1. Tổng quan về rơm rạ ............................................................................................4
1.1.1. Nguồn gốc của rơm rạ .......................................................................................4
1.1.2. Hiện trạng sử dụng rơm rạ trên Thế giới ..........................................................5
1.1.3. Hiện trạng rơm rạ ở Việt Nam ..........................................................................6
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ..................................8
1.2.1. Một số nghiên cứu xác định hệ số phát thải từ hoạt động đốt sinh khối trên thế
giới...............................................................................................................................9
1.2.2. Một số nghiên cứu xác định hệ số phát thải từ hoạt động đốt sinh khối tại Việt
Nam ...........................................................................................................................19

1.3. Tổng quan về vùng Tây Nam Bộ .......................................................................22
1.3.1. Điều kiện tự nhiên vùng Tây Nam Bộ ............................................................22
1.3.2. Điều kiện kinh tế xã hội ..................................................................................23
1.4. Tổng quan về tỉnh An Giang ..............................................................................25
1.4.1. Điều kiện tự nhiên tỉnh An Giang [1] .............................................................25
1.4.2. Điều kiện kinh tế xã hội [1].............................................................................26
CHƯƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 27
2.1. Đối tượng và phạm vi ........................................................................................27
2.2. Thời gian nghiên cứu.........................................................................................27
2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................27
2.3.1. Phương pháp khảo sát thực địa .......................................................................27

iv


2.3.2. Phương pháp xác định nồng độ các chất ô nhiễm ngoài hiện trường .............30
2.3.3. Phương pháp xác định nồng độ các chất ô nhiễm trong phòng thí nghiệm ....37
2.3.4. Phương pháp phân tích độ ẩm và hàm lượng cacbon .....................................41
2.3.5. Phương pháp xác định hệ số phát thải ............................................................44
2.3.6. Phương pháp so sánh.......................................................................................47
2.3.7. Phương pháp xử lý số liệu và viết báo cáo .....................................................47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................... 48
3.1. Đặc điểm môi trường không khí xung quanh tại các cánh đồng trước khi có
hoạt động đốt .............................................................................................................48
3.2. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm MTKK từ hoạt động đốt rơm rạ ngoài hiện
trường ........................................................................................................................49
3.2.1. Nồng độ các chất ô nhiễm MTKK ..................................................................49
3.2.2. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm ngoài hiện trường .......................................61
3.3. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm MTKK từ hoạt động đốt rơm rạ trong phòng
thí nghiệm..................................................................................................................68

3.3.1. Nồng độ các chất ô nhiễm MTKK ..................................................................68
3.3.2. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm trong phòng thí nghiệm ..............................80
3.4. So sánh nồng phát thải trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường ..............85
3.4.1. Nồng độ môi trường không khí trước khi có hoạt động đốt ...........................85
3.4.2. Nồng độ phát thải trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường. ..................87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 89

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rơm rạ …………………………………... 3
Bảng 1.2. Thành phần và các hỗn hợp chủ yếu của tro trong rơm lúa nước,
3
vỏ trấu và rơm lúa mì …………………………………………………………
Bảng 1.3. Lượng rơm rạ phát sinh theo từng khu vực ……………………….. 6
Bảng 1.4. Hệ số phát thải EF (lb/ton) từ hoạt động đốt phế phẩm nông
nghiệp ………………………………………………………………………...

8

Bảng 1.5. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm tại Ấn Độ ………………..…. 9
Bảng 1.6. Hệ số phát thải từ hoạt động đốt rơm rạ lúa mì …………………… 11
Bảng 1.7. Hệ số phát thải EF (g/kg) của các chất khí gây ÔNMT từ hoạt
động đốt thực vật ……………………………………………………………..

13

Bảng 1.8. Hệ số phát sinh các chất ô nhiễm khi đốt rơm lúa gạo, lúa mì và

ngô

14

Bảng 1.9. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm trong nghiên cứu của
Butchaiah Gadde ……………………………………………………………..

13

Bảng 1.10. Hệ số phát thải một số chất ô nhiễm môi trường không khí …….

14

Bảng 1.11. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ nghiên cứu của Daniela... 16
Bảng 1.12. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ nghiên cứu của
Muhammad Irfan ……………………………………………………………..

17

Bảng 1.13. Hệ số phát thải của PM, CO, CO2, SO2 từ các nguồn dân sinh sử
dụng nhiên liệu sinh khối ………………………………………………….

19

Bảng 1.14. Cấu tạo thiết bị đo nhanh Testo350 XL

21

Bảng 2.1 Tọa độ địa điểm lấy mẫu …………………………………………..

29

Bảng 2.2. Các thông tin về quá trình đốt …………………………………….

30

Bảng 2.3. Thông tin về điều kiện khí tượng và các chất khí ô nhiễm ……….

36

Bảng 2.4. Khối lượng rơm đốt trong phòng thí nghiệm ……………………..

41

Bảng 3.1. Đặc điểm không khí xung quanh ngoài đồng ruộng ………………

48

Bảng 3.2. Quy đổi nồng độ CO2 tại vị trí 1 ………………………………….

49

Bảng 3.3. Quy đổi nồng độ CO2 tại vị trí 2 ………………………………….

49

Bảng 3.4. Quy đổi nồng độ CO2 tại vị trí 3 ………………………………….

49

Bảng 3.5. Quy đổi nồng độ CO2 trung bình tại 3 vị trí ………………………

50

Bảng 3.6. Quy đổi nồng độ CO tại vị trí 1 …………………………………… 52
Bảng 3.7. Quy đổi nồng độ CO tại vị trí 2 …………………………………… 52

vi


Bảng 3.8. Quy đổi nồng độ CO tại vị trí 3 …………………………………… 52
Bảng 3.9. Quy đổi nồng độ CO trung bình tại 3 vị trí ………………………

53

Bảng 3.10. Quy đổi nồng độ SO2 tại vị trí 1 …………………………………

55

Bảng 3.11. Quy đổi nồng độ SO2 tại vị trí 2 …………………………………

55

Bảng 3.12. Quy đổi nồng độ SO2 tại vị trí 3 …………………………………

55

Bảng 3.13. Quy đổi nồng độ SO2 trung bình tại 3 vị trí ……………………..

56

Bảng 3.14. Quy đổi nồng độ NO2 tại vị trí 1 ………………………………...

57

Bảng 3.15. Quy đổi nồng độ NO2 tại vị trí 2 ………………………………...

58

Bảng 3.16. Quy đổi nồng độ NO2 tại vị trí 3 ………………………………...

58

Bảng 3.17. Quy đổi nồng độ NO2 trung bình tại 3 vị trí …………………….

58

Bảng 3.18. Nồng độ phát thải ngoài hiện trường …………………………….

61

Bảng 3.19. Hiệu suất cháy MCE của rơm rạ tại vị trí quan trắc ……………... 62
Bảng 3.20. Hàm lượng cacbon trong rơm rạ và tro ………………………….. 62
Bảng 3.21. Lượng C bị đốt cháy (gC/kg) …………………………………….

63

Bảng 3.22. Hệ số phát thải của CO2 (g/kg) …………………………………..

63

Bảng 3.23. Tỷ lệ phát thải của chất X đối với CO …………………………… 64
Bảng 3.24. Tỷ lệ phát thải của chất X đối với CO2 ………………………….

65

Bảng 3.25. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm ngoài hiện trường ……………..

67

Bảng 3.26. So sánh hệ số phát thải các chất ô nhiễm với các nghiên cứu khác

68

Bảng 3.27. Quy đổi nồng độ CO2 mẫu VT1 …………………………………

69

Bảng 3.28. Quy đổi nồng độ CO2 mẫu VT2 …………………………………

69

Bảng 3.29. Quy đổi nồng độ CO2 mẫu VT3 …………………………………

69

Bảng 3.30. Quy đổi nồng độ CO2 trung bình của 3 mẫu …………………….

70

Bảng 3.31. Quy đổi nồng độ CO mẫu VT1 …………………………………..

71

Bảng 3.32. Quy đổi nồng độ CO mẫu VT2 ………………………………….. 71
Bảng 3.33. Quy đổi nồng độ CO mẫu VT3 …………………………………..

71

Bảng 3.34. Quy đổi nồng độ CO trung bình của 3 mẫu ……………………...

72

Bảng 3.35. Quy đổi nồng độ SO2 mẫu VT1 ………………………………….

73

Bảng 3.36. Quy đổi nồng độ SO2 mẫu VT2 ………………………………….

74

Bảng 3.37. Quy đổi nồng độ SO2 mẫu VT3 …………………………….……

74

Bảng 3.38. Quy đổi nồng độ SO2 trung bình của 3 mẫu ……………………..

74

vii

Bảng 3.39. Quy đổi nồng độ NO2 mẫu VT1 …………………………………

76

Bảng 3.40. Quy đổi nồng độ NO2 mẫu VT2 …………………………………

76

Bảng 3.41. Quy đổi nồng độ NO2 mẫu VT3 …………………………………

76

Bảng 3.42. Quy đổi nồng độ NO2 trung bình của 3 mẫu …………………….

77

Bảng 3.43. Nồng độ phát thải trong phòng thí nghiệm ………………………

79

Bảng 3.44. Các thông số cho tính toán HSPT khí CO2 ………………………

81

Bảng 3.45. Các thông số cho tính toán HSPT khí CO ……………………….. 81
Bảng 3.46. Các thông số cho tính toán HSPT khí SO2 ………………………

82

Bảng 3.47. Các thông số cho tính toán HSPT khí NO2 ……………………...

82

Bảng 3.48. Các thông số cho tính toán HSPT bụi TSP ………………………

83

Bảng 3.49. Hệ số phát thải các chất ô nhiễm trong phòng thí nghiệm (g/kg)

83

Bảng 3.50. So sánh hệ số phát thải các chất ô nhiễm với các nghiên cứu khác

84

Bảng 3.51. Đặc điểm yếu tố vi khí hậu trước khi có hoạt động đốt ………….

85

Bảng 3.52. Nồng độ các chất ô nhiễm trước khi có hoạt động đốt ………….

86

Bảng 3.53. Nồng độ phát thải NHT và PTN …………………………………

87

viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Gốc rạ ……………………………………………………………… 3
Hình 1.2. Rơm ………………………………………………………………..

3

Hình 1.3. Sơ đồ tháp đốt ……………………………………………………... 10
Hình 1.4. Sơ đồ của hệ thống thí nghiệm: (a) bếp lò, (b) khoang chứa khí và 12
các thiết bị liên quan ………………………………………………………….
Hình 1.5. (a) Bản vẽ minh họa buồng đốt; (b) Bên trong buồng đốt; (c) soil
15
đặt trong khay đốt; (d) mía được đặt trong khay đốt …………………………
Hình 1.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: (a) sơ đồ mạch, (b) tháp đốt thực tế ……... 17
Hình 1.7. Sơ đồ tiến hành thí nghiệm ………………………………………... 19
Hình 1.8. Thiết bị đo nhanh Testo 350 XL …………………………………..

21

Hình 1.9. Thiết bị đo bụi Sibata GT-331 …………………………………….. 23
Hình 1.10. Bản đồ vùng đồng bằng sông Cửu Long …………………………

24

Hình 1.11. Bản đồ tỉnh An Giang ……………………………………………

27

Hình 2.1. Địa điểm lấy mẫu tại cánh đồng Ấp An Hòa – Châu Thành ………

30

Hình 2.2. Địa điểm lấy mẫu tại cánh đồng Ấp An Bình – Thoại Sơn ……….. 31
Hình 2.3. Địa điểm lấy mẫu tại cánh đồng Ấp An Tức – Tri Tôn …………… 31
Hình 2.4. Thông số đầu vào mô hình Noaa …………………………………..

32

Hình 2.5. Hướng gió ngày 25/3/2018 tại VT1 theo mô hình NOAA ………... 33
Hình 2.6. Hướng gió ngày 25/3/2018 tại VT2 theo mô hình NOAA ……...… 33
Hình 2.7. Hướng gió ngày 27/3/2018 tại VT3 theo mô hình NOAA ………... 34
Hình 2.8. Thu mẫu ngoài hiện trường đem về phòng thí nghiệm ……………

35

Hình 2.9. Đóng gói và bảo quản mẫu ………………………………………..

35

Hình 2.10. Lắp đặt thiết bị đo và đo nhanh mẫu nền ………………………...

35

Hình 2.11. Đốt hở rơm rạ ngoài cánh đồng ………………………………….

38

Hình 2.12. Sơ đồ mô tả quá trình xử lý mẫu …………………………………

39

Hình 2.13. Xử lý mẫu trước khi tiến hành thí nghiệm ……………………….

39

Hình 2.14. Sơ đồ hệ thống lò đốt …………………………………………….

40

Hình 2.15. Mô hình lò đốt thực tế ……………………………………………

40

Hình 2.16. Đốt rơm trong lò ………………………………………………….

41

Hình 2.17. Đo nhanh khí thải từ lò …………………………………………...

41

Hình 3.1. Nồng độ CO2 ngoài hiện trường …………………………………..

51

ix


Hình 3.2. Nồng độ khí CO ngoài hiện trường ………………………………

54

Hình 3.3. Nồng độ khí SO2 ngoài hiện trường ………………………………

57

Hình 3.4. Nồng độ khí NO2 ngoài hiện trường ………………………………

59

Hình 3.5. Nồng độ khí TSP ngoài hiện trường ………………………………

60

Hình 3.6. Nồng độ CO2 trong phòng thí nghiệm …………………………….

70

Hình 3.7. Nồng độ CO trong phòng thí nghiệm ……………………………...

73

Hình 3.8. Nồng độ SO2 trong phòng thí nghiệm ……………………………..

75

Hình 3.9. Nồng độ NO2 trong phòng thí nghiệm …………………………….

78

Hình 3.9. Nồng độ bụi TSP trong phòng thí nghiệm ………………………… 79

x


Luận văn đủ ở file: Luận văn full