Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt rơm rạ vùng tây nam bộ

BỘ TÀI NGU4Y7Ê02NTVhaÀo@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
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

3


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
.......................................................................................4

rơm

rạ

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
..................................8

hình

nghiên

cứu

thuộc

lĩnh

vực

của

đề

tài

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
..............................................................................25

An

Giang

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
4


2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................27

2.3.1. Phương pháp khảo sát thực địa .......................................................................27

5


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

6

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
17
Muhammad Irfan ……………………………………………………………..
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

7


Bả 5
ng
Bả 25
ng

Bả 35
ng
Bả
ng
Bả

55
55

ng
Bả
ng
Bả

55
65

ng
Bả
ng
Bả

75
85

ng
Bả
ng
Bả

85
86

ng
Bả
ng
Bả

16
26

ng
Bả
ng
Bả

26
36

ng
Bả
ng
Bả

36
46

ng
Bả
ng

Bả

56
76

ng
Bả
ng
Bả

86
96

ng
Bả
ng
Bả

96
97

ng
Bả
ng
Bả

07
17

ng

Bả
ng
Bả

17
17

ng
Bả
ng
Bả

27
37

ng
Bả
ng
Bả

47
47

ng 4

vii


Bả 7
ng

Bả 67
ng
Bả 67
ng
Bả
ng
Bả

67
77

ng
Bả
ng
Bả

98
18

ng
Bả
ng
Bả

18
28

ng
Bả
ng

Bả

28
38

ng
Bả
ng
Bả

38
48

ng
Bả
ng
Bả

58
68

ng 7

8


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 …………………………………..

9

51


Hì 5

nh
Hì 45
nh
Hì 75
nh
Hì
nh
Hì

96
07

nh
Hì
nh
Hì

07
37

nh
Hì
nh
Hì

57
87

nh 9

10


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ĐBSCL

: Đồng bằng sông Cửu Long

EF

: Hệ số phát thải

GDP

: Tốc độ tăng trưởng kinh tế

GHG

: Khí nhà kính

HSPT

: Hệ số phát thải

KH&CN

: Khoa học và công nghệ

MTKK

: Môi trường không khí

NHT

: Ngoài hiện trường

IIP

: Chỉ số sản xuất công nghiệp

IPCC

: Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu

PTN

: Phòng thí nghiệm

UBND

: Ủy ban nhân dân

US.EPA

: Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ

WHO

: Tổ chức Y tế Thế giới

11


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là quốc gia có sản lượng xuất khẩu gạo lớn trên thế giới, trong đó
đồng bằng Tây Nam Bộ đóng vai trò sản xuất quan trọng. Với khoảng 4,3 triẹu ha
lúa (chiếm khoảng 55% diẹn tích trồng lúa ở Viẹt Nam), vùng Tây Nam Bọ cung
cấp khoảng 25,9 triẹu tấn lúa nam 2015 và khoảng 39,5 triẹu tấn nam 2020 [1],
đáp ứng nhu cầu luong thực của 130 triẹu dân vào nam 2050. Tuy nhiên, sản xuất
lúa gạo đã tạo ra luợng rom rạ lớn (26,2 triệu tấn/năm) [2].
Rơm rạ thường được người dân mang về nhà đánh đống để đun nấu, làm
thức an cho gia súc, lợp nhà, lót chuồng, làm phân bón... [3]. Phương pháp x ử lý
phổ biến là đốt trực tiếp trên đồng ruộng, chiếm đến 98% [2]. Việc đốt rơm rạ sẽ
phát sinh ra khói, bụi không chỉi gây tác động đến môi trường không khí mà còn
ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh, lượng khí thải phát sinh cũng góp
phần làm tăng hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến vấn đề đốt rơm rạ ngoài
đồng ruộng tại vùng Tây Nam Bộ, tuy nhiên chỉ dừng lại ở mức độ xác định tải
lượng ô nhiễm từ hoạt động này. Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu xác định hệ số
phát thải các chất khí ô nhiễm từ hoạt động đốt rơm rạ vùng Tây Nam Bộ” được
thực hiện nhằm xác định hệ số phát thải các chất ô nhiễm môi trường không khí từ
việc thải bỏ rơm rạ. Phạm vi vùng Tây Nam Bộ bao gồm 13 tỉnh, thành phố, đặc
điểm thời tiết khí hậu có sự tương đồng và do hạn chế về thời gian nên nghiên cứu
này chỉ lựa chọn An Giang là tỉnh đại diện để tiến hành nghiên cứu và đánh giá.
Đề tài này là nội dung số 2 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. Sơ đồ nghiên cứu tổng thể của cả đề tài được thể hiện trong hình dưới
đây:

1


(1): Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí
gây ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động đốt
hở trấu vùng Tây Nam Bộ

(2): Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí
gây ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động đốt
rơm rạ trên đồng ruộng vùng Tây Nam Bộ

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

(3): Điều tra, khảo sát về lượng phát sinh theo mùa và
phương thức sử dụng trấu cho các mục đích khác nhau
tại các tỉnh/thành phố vùng Tây Nam Bộ phục vụ kiểm
kê khí nhà kính

(4): Điều tra, khảo sát về lượng phát sinh theo mùa và
phương thức sử dụng rơm rạ cho các mục đích khác

nhau tại các tỉnh/thành phố vùng Tây Nam Bộ phục vụ
kiểm kê khí nhà kính

Mã số: TNMT.
2017.05.18

(5): Kiểm kê lượng khí thải phát sinh từ việc đốt rơm
rạ trên đồng ruộng và đốt trấu tại các nhà máy xay xát
vào các mùa vụ khác nhau tại 13 tỉnh thành vùng đồng
bằng sông Cửu Long

(6): Đánh tác động ô nhiễm môi trường không khí do
hoạt động đốt trấu xung quanh khu vực thải của nhà
máy xay xát

(7): Đánh tác động ô nhiễm môi trường không khí do
hoạt động đốt rơm rạ trên đồng ruộng


2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường không
khí (TSP, CO2, CO, NO2, SO2…) do hoạt động đốt hở rơm rạ trên đồng ruộng tại
tỉnh An Giang.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường
không khí từ hoạt động đốt rơm ngoài hiện trường
- Chọn 3 vị trí có hoạt động đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng.
- Xác định các điều kiện khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió, tốc độ gió)
- Đo nhanh các thông số ô nhiễm (TSP, CO2, CO, NO2, SO2) của mẫu khí từ hoạt
động đốt hở rơm rạ ngoài đồng ruộng.

- Xử lý số liệu, tính toán hệ số phát thải từ các kết quả đo được.
3.2. Nghiên cứu xác định hệ số phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường
không khí từ hoạt động đốt rơm rạ trong phòng thí nghiệm
- Lấy 3 mẫu rơm rạ (cùng thời điểm thu mẫu khí ô nhiễm ngoài hiện trường) trên
đồng ruộng.
- Xử lý mẫu rơm rạ gồm tách cân trọng lượng tươi, xác định ẩm độ và thiết lập
điều kiện đốt trong phòng thí nghiệm tương tự ngoài hiện trường để thu khí ô
nhiễm.
- Đo nhanh các thông số ô nhiễm (TSP, CO2, CO, NO2, SO2) từ hoạt động đốt rơm
rạ trong phòng thí nghiệm. Xác định hàm lượng bụi TSP thu được từ giấy lọc bụi
trong thiết bị đo.
- Xử lý số liệu, tính toán hệ số phát thải từ các kết quả đo được.


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về rơm rạ
1.1.1. Nguồn gốc của rơm rạ
Rơm rạ là phụ phẩm từ hoạt động sản xuất lúa gạo, trong đó rơm là phần thân
của cây lúa đã được phơi khô sau khi thu hoạch, còn rạ là phần là gốc cây lúa còn
lại sau khi gặt và cắt phần thân. Sau khi thu hoạch lúa, rơm rạ được sử dụng làm
thức ăn cho gia súc, dùng để lót chuồng trại, lợp nhà, đốt tạo ra tro để bón ruộng,..

Hình 1.1. Gốc rạ

Hình 1.2. Rơm

Gốc rạ và rơm có chứa nhiều cellulose, lignin, hemicellulose, các hợp chất trich
ly, và nhiều thành phần khác.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của rơm rạ [5]
C

T
Đ
C H á
L T T
h
ộ
el e c
ig r ổ
à
lu m h
ni o n
n
ẩ
T lo7 ic4ợ 1 1 n6 1 g1
ỷ
, 2, 2 8 , 2, 0
Theo thống kê, 98% rơm rạ được đốt trực tiếp trên cánh đồng [2]. Việc đốt rơm
rạ không được khuyến khích do khi đốt rơm rạ sẽ làm mất dinh dưỡng của đất:
100% N, 25% P, 20% K và mất khoảng 5-60% S [8].


Bảng 1.2. Thành phần và các hỗn hợp chủ yếu của tro trong rơm lúa nước, vỏ
trấu và rơm lúa mì [6]
V R
ơ ỏ ơ
m liệu m
% nhiên
khô
C
15,86

16,22
17
ac
,7
C
65,47
63,52
75
hấ
,2
Tr 18,67
20,26
7,
o
02
T
100,0
100,0
10
ổ
0 00,
Thành phần
hỗn hợp của
Si 74,67
91,42
55
O
,3
C 3, 3, 6,
a 0 2 14

M 1,
<0,01
1,
g 7
06
N 0, 0, 1,
a2 9 2 71
K
12,30
3, 25
7 ,6
2
1.1.2. Hiện trạng sử dụng rơm rạ trên Thế giới
R

(1). Mỹ
Bang California là nơi sản xuất lúa gạo lớn của nước Mỹ, hàng năm khu vực này
sinh ra trên 1 triệu tấn rơm [6]. Sau khi thu hoạch, rơm rạ thường được đốt ngoài
đồng sau đó được cày trộn với đất trồng. Tuy nhiên, đến năm 1997, mới chỉ có
13.500 tấn rơm được sử dụng ở bên ngoài, khoảng 98% rơm không đốt tiếp tục
được cày trở lại đất. Đến năm 2000 cũng chỉ có khoảng 2% rơm rạ được sử dụng
thương mại.
Những giải pháp sử dụng rơm rạ được nghiên cứu bao gồm làm thức ăn cho gia
súc, làm ván sợi ép, sản xuất năng lượng, chuyển hóa thành si-rô đường và protein
men, và làm bột giấy để làm giấy và các sản phẩm công nghiệp khác.
(2). Trung Quốc
Tại miền Trung và Nam Trung Quốc, hằng năm có 230 triệu tấn rơm lúa được
sản sinh ra. Rơm thường được coi là các sản phẩm dư thừa hoặc sản phẩm phụ của
việc thu hoạch mùa vụ. Mặc dù đã có một số phương pháp để tái sử dụng rơm rạ,
một lượng lớn vẫn chưa được sử dụng, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và an

toàn, ví dụ như ô nhiễm và cháy nổ. Mặt khác, rơm rạ là vật liệu hữu cơ và có thể
được sử dụng để sản xuất biogas thông qua phân hủy kị khí, vì vậy mang lại một
cách mới để tận dụng rơm rạ và giảm thiểu ô nhiễm.
(3). Nhật Bản
Tại Nhật Bản, rơm lúa hiện được sử dụng và tiêu hủy theo các cách sau: để cày
xới lại vào đất trên đồng 61,5%, làm thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh
10,1%, lợp mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ trên ruộng 4%, đồ
thủ công từ rơm 1,3%, các loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6%. Chỉ có 4,6%, tỷ lệ tiêu
hủy thông qua đốt cháy hiện tại, là có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng.
Cách chính để phân hủy rơm rạ hiện tại ở Nhật vẫn là bón lại cho đồng. Hiện tại,
60% rơm rạ được sản xuất ra theo cách cắt khúc tự động bằng các máy gặt liên hợp,
được trải lên ruộng và sau đó được cày lẫn vào với đất.
(4). Thái Lan
Tại Thái Lan, hàng năm có từ 8-14 triệu tấn chất thải rơm rạ được đốt ngoài đồng
sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường. Việc đầu tư cho các phương pháp
tận dụng rơm rạ tỏ ra tốn kém và hiệu quả không cao nên phương pháp phổ biến
nhất là đốt ngay tại đồng ruộng để chuẩn bị cho canh tác vụ sau. Việc đốt rơm rạ lộ
thiên phổ biến nhất ở các vùng thuộc miền Trung nước này. Tuy nhiên, theo các nhà
nghiên cứu, nếu được quản lý tốt rơm rạ này có thể là nguồn cung cấp năng lượng
đáng kể.
Hiện nay tại Thái Lan việc sử dụng rơm rạ mang tính thương mại để sản xuất
năng lượng vẫn chưa phát triển. Do thiếu các biện pháp khuyến khích, hỗ trợ, nên
người nông dân chưa thấy được lợi ích của việc thu gom và sử dụng rơm rạ trong
công nghiệp. Thái Lan cũng đang nghiên cứu các công nghệ sử dụng phụ phẩm
nông nghiệp để tạo ra điện năng và dùng trong đốt nóng nồi hơi công nghiệp, các
nước đi đầu ở châu Âu trong lĩnh vực này mà Thái Lan tham khảo là Đan Mạch và
Anh.
1.1.3. Hiện trạng rơm rạ ở Việt Nam

1.1.3.1. Hiện trạng phát sinh rơm rạ
Rơm rạ tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng
sông Cửu Long (ĐBSCL). Tại những vùng này thì rơm rạ được sử dụng chủ yếu để
lót chuồng cho trâu, bò, một số ít được dùng trồng nấm, phần lớn còn lại bỏ ngoài


đồng,.. Theo số liệu thống kê thì năm 2016 Việt Nam có khoảng 7,7 triệu ha đất
trồng lúa, sản lượng năm 2016 là 43,6 triệu tấn lúa [7]. Theo nghiên cứu thì 1 tấn
thóc sẽ tạo ra 1.35 tấn rơm rạ. Điều này có nghĩa là hàng năm nước ta thải ra
khoảng 59 triệu tấn rơm rạ.
Bảng 1.3. Lượng rơm rạ phát sinh theo từng khu vực [7]
DSL
Khu
i ả ư
v ệ n
ợ
Đ
ồ
Bắc n
t
r
Đ
ồ
n

1.0

8.88
57

1.2

9.28
87

4.2 2
4. 706
2
7.7 4
n
3. 873
Theo6 kết quả thống kê từ bảng 1.3, lượng rơm rạ phát sinh tại vùng đồng bằng
sông Cửu Long nhiều nhất trong cả nước (32.706 nghìn tấn). Sau khi thu hoạch lúa
xong, đa số lượng rơm rạ này sẽ được đốt trực tiếp ngoài đồng ruộng. Việc đốt rơm
rạ không những gây ô nhiễm môi trường mà còn lãng phí một lượng rất lớn chất
dinh dưỡng mà đất rất cần. Các nhà khoa học khuyến cáo người nông dân nên vùi
rơm rạ vào đất bằng biện pháp cày, xới để bổ sung dưỡng chất cho đất.
1.1.3.2. Hiện trạng sử dụng và thải bỏ rơm rạ


Sử dụng rơm rạ trồng nấm

Nhằm mục đích tái sử dụng lại rơm rạ, tạo thêm thu nhập cho gia đình người dân
đã tận dụng lại rơm rạ để trồng nấm. Ban đầu chỉ là trồng theo kiểu nhỏ lẻ, manh
mún, nên chỉ đủ cung cấp cho gia đình để bổ sung thêm nguồn thực phẩm mới. Tuy
nhiên với khối lượng rơm lớn từ những cánh đồng thì nếu trồng theo kiểu nhỏ lẻ sẽ
không thể nào giải quyết được vấn đề rác thải nông nghiệp này. Thấy được điều này
nên chính quyền các địa phương đã hướng dẫn người dân trồng theo quy trình kỹ
thuật để nâng cao chất lượng và sản lượng nấm. Cũng nhờ chất lượng và sản lượng
gia tăng, mang lại nguồn thu lớn nên người nông dân tiếp tục nhân rộng mô hình,

mở rộng quy mô sản xuất. Và kết quả là năm 2016 sản lượng nấm tính riêng ở
ĐBSCL đã lên tới 30 ngàn tấn. tính trung bình 1kg rơm sẽ cho ra được 0,15kg nấm
[7], với cách tính này thì một năm ĐBSCL sẽ sử dụng hết 200.000 tấn rơm. Không
chỉ giải quyết được vấn đề tồn đọng rơm mà còn mang về thu nhập khá lớn cho
người nông dân.


Sử dụng rơm rạ làm phân hữu cơ

Lê Văn Tri (2012) đã tiến hành nghiên cứu về các chế phẩm vi sinh (FitoBiomix RR) để xử lý rơm rạ [8]. Quy trình biến rơm rạ thành phân bón hữu cơ được
thực hiện thông qua các bước, rơm rạ tươi sau thu hoạch được chất đống với chiều
rộng 2m, cứ mỗi lớp 30cm tưới một lượt dung dịch chế phẩm Fito-Biomix RR, bổ
sung thêm NPK và phân chuồng nếu có. Sau đó, tiến hành ủ rơm rạ bằng cách sử
dụng nilon, bạt, tải rách, bùn che đậy kín đảm bảo nhiệt độ ủ từ 45-500C. Sau 10
đến 15 ngày tiến hành ngày kiểm tra và đảo trộn. Điều này làm cho rơm rạ vụn
thêm do tác động cơ học, đảm bảo độ ẩm cũng như nhiệt độ của đống ủ luôn trong
mức tối ưu, tạo điều kiện cho quá trình phân hủy rơm rạ diễn ra nhanh chóng và
triệt để. Trong quá trình ủ phát hiện chỗ nào chưa đảm bảo độ ẩm thì tưới bổ sung
thêm để cho nguyên liệu hoại hoàn toàn. Sau 25 đến 30 ngày rơm rạ phân hủy tốt
thành phân ủ hữu cơ.


Sử dụng rơm rạ sản xuất dầu sinh học

Viện Dầu khí Việt Nam và Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã tiến
hành nghiên cứu việc sản xuất dầu sinh học từ rơm rạ [9]. So với tiêu chuẩn chất
lượng nhiên liệu sinh học lỏng nhiệt phân loại G dùng cho lò đốt công nghiệp tại
Mỹ ban hành năm 2012, dầu sinh học đi từ rơm rạ theo phương pháp nhiệt phân

nhanh này đáp ứng tiêu chuẩn. Với hiệu suất thu hồi lỏng dầu sinh học, nguồn
nguyên liệu rơm rạ từ sản xuất nông nghiệp của Việt Nam có thể sản xuất được 31
triệu tấn bio oil/năm phục vụ làm nhiên liệu thay thế cũng như có thể nâng cấp để
sản xuất xăng, dầu diezel trong tương lai gần.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
Hệ số phát thải (Emmision Factor, EF) là một đại lượng thể hiện mối liên hệ
giữa lượng chất ô nhiễm phát thải từ một nguồn với các hoạt động phát thải ra các
chất đó và thường được thể hiện dưới dạng khối lượng chất ô nhiễm trên một đơn vị
khối lượng, thể tích, quãng đường hoặc thời gian của hoạt động phát thải ra nó [25].


EF là một công cụ rất hiệu quả để ước tính mức độ phát thải các chất ô
nhiễm không khí. Vì vậy, EF đã và đang được sử dụng rộng rãi để phục vụ công tác
kiểm kê phát thải ở nhiều nước trên thế giới. Hiện nay, có nhiều cơ sở dữ liệu mở về
EF có thể tiếp cận để sử dụng như US.EPA (AP-42) , WHO [26, 27]. Tuy nhiên, EF
phụ thuộc rất nhiều yếu tố như trình độ công nghệ, điều kiện môi trường, loại và
thiết kế của nguồn (thải), hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí, tuổi và điều kiện
vận hành của thiết bị, nguyên/nhiên liệu sử dụng... Vì vậy, việc sử dụng EF của
nước khác (ví dụ như Mỹ, AP-42) vào nước ta để thực hiện kiểm kê phát thải có thể
gây ra sai số lớn do sự khác nhau về trình độ khoa học công nghệ, nguyên nhiên
liệu sử dụng...
1.2.1. Một số nghiên cứu xác định hệ số phát thải từ hoạt động đốt sinh khối trên
thế giới
(1) Tại Mỹ
- Năm 2001, Ann Dennis và cộng sự nghiên cứu về hệ số phát thải của các chất khí
gây ô nhiễm môi trường liên quan đến rừng, đồng cỏ và đốt sinh khối trong nông
nghiệp ở Texas [14].
+ Phương pháp tính toán:
Hệ số phát thải được tính toán bằng công thức sau:
Lượng phát thải (lb.) = Hệ số phát thải (lb./ton)

× Lượng sinh khối đốt (ton/acre)
× Diện tích đốt (acre)
+ Kết quả của nghiên cứu được tổng hợp trong bảng dưới đây
Bảng 1.4. Hệ số phát thải EF (lb/ton) từ hoạt động đốt phế phẩm nông nghiệp
[14]
T
h

C
ỏ
80.3
NO
NH
N
M

Lú
a
76.4


(2) Tại Ấn Độ
- Năm 2006, Shivraj Sahai và nhóm cộng sự của mình đã thực hiện một bài nghiên
cứu về hệ số phát thải của các chất khí có chứa cacbon từ hoạt động đốt hở rơm lúa
mì ngoài đồng ruộng tại Ấn Độ [15].
+ Phương pháp tiến hành thí nghiệm:
Kế hoạch thực hiện thí nghiệm được mô tả rõ ràng, thể hiện điều kiện môi
trường tại địa phương trong giai đoạn đốt nương rẫy. Thí nghiệm kéo dài trong bốn
ngày từ ngày 09/05/2003 đến ngày 12/05/2003. Tiến hành đốt rơm rạ từ 16 giờ đến
17 giờ ngày 11/05/2003. Thí nghiệm được thiết kế và bố trí để thu thập các mẫu

dưới đáy của đám cháy. Các cổng lấy mẫu cho các máy phân tích khí trực tuyến
được đặt ở độ sâu 3-4 m so với nhiệt độ trường của ngọn lửa ở độ cao 3 m. Mẫu lấy
mẫu khí độc (RDS) và mẫu lấy mẫu có lưu lượng cao (HVS) nằm ở phía dưới của
ngọn lửa ở những nơi khác nhau.
+ Kết quả nghiên cứu: Hệ số phát thải EF (g/Kg) của nghiên cứu được tổng hợp
trong bảng dưới đây:
Bảng 1.5. Hệ số phát thải các chất khí ô nhiễm tại Ấn Độ (g/kg) [15]
L C C C N N N N
o H O O 2 O O O
R 5
0
8
ơ .
.
2 4
m 3
R 3 1
0 1 0 0
2
ơ . 7
. . . .
m 5 8 8 7 7 7 5
(3) Tại Trung Quốc
- Năm 2007, CAO Guoliang và cộng sự thực hiện nghiên cứu các yếu tố phát thải
gây ô nhiễm môi trường không khí từ hoạt động đốt thực vật [11].
+ Phương pháp tiến hành thí nghiệm:
Tiến hành thiết kế và lắp đặt trong phòng thí nghiệm mô hình mô phỏng việc
đốt phế phẩm nông nghiệp ngoài đồng ruộng của nông dân vùng nông thôn Trung

Quốc. Tháp được thiết kế ở dạng phễu ngược với đáy hình trụ, đường kính 1,2 m và
cao 0,4 m. Từ đỉnh của xilanh, tháp giảm xuống còn 0,2 m ở chiều dài 1,0 m, Trên
đỉnh có một ngăn xếp với chiều cao 1,2 m. Có một tấm đốt (0.4 m × 0.4 m) dưới
dạng lưới, được làm bằng thép thanh với mỗi góc có chiều cao 0,1 m. Có một máy
cảm biến đi kèm để ghi lại nhiệt độ, một ống Pitot để đo vận tốc khí. Một số yếu tố
ảnh hưởng đến việc xác định hệ số phát thải như: độ ẩm của rơm, nhiệt độ đốt, điều
kiện môi trường xung quanh. Do đó, hệ thống đã được tối ưu hóa để giảm thiều các
yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt, đảm bảo nhiệt độ đốt không bị giảm khi qua
phễu.

Hình 1.3. Sơ đồ tháp đốt
+ Phương pháp tính toán: Đối với các chất khí được tính toán dựa trên công thức
dưới đây, công thức này tương tự như nghiên cứu của Jenkins et al. (1996):
��
10− 3
�
�� =
∫ ��� ���� �
���
��� �0
22.4
�

Trong đó: Ei : Hệ số phát thải của chất i; mfd: khối lượng dư lượng cây trồng tiêu
hao trong mỗi lần kiểm tra; t0: Thời gian bắt đầu; tf: Thời gian kết thúc; As: Vùng
xếp ngăn (0.03 m2); u: Vận tốc khí trung bình; Ci: Nồng độ của chất i; Wi : Khối
lượng phân tử của chất i.