Tính toán mức đóng góp của bụi PM2 5, PM1 trong bụi PM10 tại khu vực long biên, hà nội và khả năng ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------

Phạm Ngọc Hóa

TÍNH TOÁN MỨC ĐÓNG GÓP CỦA BỤI PM2.5, PM1 TRONG
BỤI PM10 TẠI KHU VỰC LONG BIÊN, HÀ NỘI VÀ KHẢ NĂNG
ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƢỜI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------

Phạm Ngọc Hóa

TÍNH TOÁN MỨC ĐÓNG GÓP CỦA BỤI PM2.5, PM1 TRONG
BỤI PM10 TẠI KHU VỰC LONG BIÊN, HÀ NỘI VÀ KHẢ NĂNG
ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƢỜI
Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. Hoàng Xuân Cơ

Hà Nội - 2015

Lời cảm ơn
Qua luận văn này, tôi xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn đến các thầy cô giáo Khoa
Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), đã tận
tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và rèn luyện trong những năm học
vừa qua.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và lòng biết ơn tới GS.TS Hoàng Xuân
Cơ, giảng viên Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đã tận tình
hƣớng dẫn trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi vô cùng biết ơn Ban Giám đốc của Trung tâm Quan trắc Môi trƣờng, Tổng
cục Môi trƣờng là đơn vị chủ quản và vận hành Trạm quan trắc chất lƣợng môi trƣờng
không khí đặt tại số 556 Nguyễn Văn Cừ, phƣờng Gia Thụy, quận Long Biên, thành
phố Hà Nội đã đồng ý cung cấp bộ số liệu quan trắc bụi PM10, PM2.5 và PM1 để luận
văn này đƣợc hoàn thiện.
Ngoài ra, tôi cũng xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ y bác sỹ tại Trạm
Y tế và các cán bộ phƣờng của 03 phƣờng: Bồ Đề, Ngọc Lâm và Gia Thụy thuộc quận
Long Biên, thành phố Hà Nội đã cung cấp các thông tin, số liệu cho công tác khảo sát,
điều tra; cùng với các cán bộ đang công tác tại tòa nhà số 556 Nguyễn Văn Cừ, phƣờng
Gia Thụy, quận Long Biên, thành phố Hà Nội đã hợp tác, trả lời phỏng vấn để luận văn
này đƣợc hoàn thành.
Cuối cùng, để hoàn thành luận văn này tôi còn nhận đƣợc sự ủng hộ, động viên
nhiệt tình của gia đình và bạn bè.
Xin chân thành cảm ơn!


Mục lục
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................... I
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... III
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................... V

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về bụi PM (PM10, PM2.5 và PM1) ......................................................... 3
1.1.1. Khái niệm bụi PM ........................................................................................... 3
1.1.2. Sự hình thành bụi PM ...................................................................................... 5
1.2. Tình hình nghiên cứu về bụi PM (PM10, PM2.5 và PM1) ....................................... 7
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về bụi PM trên thế giới ................................................ 7
2.1.2. Tình hình nghiên cứu về bụi PM ở Việt Nam ............................................... 13
1.3. Ảnh hƣởng của bụi PM tới sức khoẻ con ngƣời. ................................................. 19
1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu – quận Long Biên ......................................... 20
1.4.1. Vị trí địa lý của quận Long Biên ................................................................... 20
1.4.2. Điều kiện kinh tế - xã hội của quận Long Biên ............................................. 21
1.5. Giới thiệu về Trạm quan trắc chất lƣợng môi trƣờng không khí tự động, cố định
đặt tại số 556 Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội ................................................... 22
1.5.1. Giới thiệu chung về Trạm quan trắc tự động ................................................ 22
1.5.2. Giới thiệu về Trạm Nguyễn Văn Cừ ............................................................. 22
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 26
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. ...................................................................... 26
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................... 26
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 26


2.2. Nội dung nghiên cứu............................................................................................ 26
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................... 26
2.3.1. Thu thập và xử lý số liệu thứ cấp ................................................................. 26
2.3.2. Phƣơng pháp đo đạc số liệu........................................................................... 27
2.3.3. Phƣơng pháp thu thập, phân tích tài liệu ....................................................... 28
2.3.4. Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu ........................................................ 28
2.3.5. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát ..................................................................... 29
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................... 30

3.1. Kết quả điều tra, khảo sát và phỏng vấn .............................................................. 30
3.1.1. Kết quả điều tra, khảo sát .............................................................................. 30
3.1.2. Kết quả điều tra phỏng vấn............................................................................ 34
3.2. Đánh giá diễn biến hàm lƣợng bụi PM qua 04 năm từ 2010 – 2013 ................... 38
3.2.1. Đánh giá diễn biến hàm lƣợng bụi PM theo biến trình ngày ....................... 38
3.2.2. Đánh giá diễn biến hàm lƣợng bụi PM theo biến trình năm ........................ 44
3.3. Tính toán mức đóng góp của bụi PM2.5 và PM1 cho bụi PM10 trong 04 năm từ
2010 – 2013. .............................................................................................................. 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 62
Kết luận ....................................................................................................................... 62
Kiến nghị..................................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 64
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 67


DANH MỤC HÌNH
Hình 1 và 2: Mô tả kích thƣớc của bụi PM10, PM2.5 và PM1 [16]. ................................... 5
Hình 3: Giá trị bụi PM10 theo trung bình ngày trong năm 2010 tại 27 quốc gia thuộc
Liên minh Châu Âu [30] ................................................................................................ 12
Hình 5: Bản đồ hành chính của quận Long Biên, thành phố Hà Nội. ........................... 21
Hình 6: Hình ảnh tổng thể và các thiết bị của Trạm Nguyễn Văn Cừ ........................... 23
Hình 7: Mô hình truyền dữ liệu của Trạm Nguyễn Văn Cừ .......................................... 25
Hình 8: Hình ảnh hiển thị chỉ số chất lƣợng môi trƣờng không khí AQI trên cổng thông
tin của Trung tâm Quan trắc môi trƣờng........................................................................ 25
Hình 8: Mô tả phƣơng pháp phân tích bụi PM theo nguyên lý đo trực giao ................. 27
Hình 9: Bản đồ mô tả 03 phƣờng nằm dọc theo đƣờng Nguyễn Văn Cừ và Trạm
Nguyễn Văn Cừ .............................................................................................................. 31
Hình 10: Biểu đồ tổng hợp đánh giá về chất lƣợng môi trƣờng không khí khu vực số
556 Nguyễn Văn Cừ, Gia Thụy, Long Biên, Hà Nội..................................................... 36
Hình 11: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ nhiễm các bệnh liên quan đến đƣờng hô hấp và tim

mạch trong 12 tháng qua của 100 ngƣời đƣợc phỏng vấn ............................................. 37
Hình 12: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM theo biến trình ngày trong năm 2010 .............. 38
Hình 13: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM theo biến trình ngày trong năm 2011 .............. 40
Hình 14: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM theo biến trình ngày trong năm 2012 .............. 41
Hình 15: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM theo biến trình ngày trong năm 2013 .............. 43
Hình 16: Biểu đồ mô tả diễn biến hàm lƣợng bụi PM qua các tháng trong năm 2010. 44
Hình 17: Biểu đồ mô tả diễn biến hàm lƣợng bụi PM qua các tháng trong năm 2011. 45
Hình 18: Biểu đồ mô tả diễn biến hàm lƣợng bụi PM qua các tháng trong năm 2012. 47
Hình 19: Biểu đồ mô tả diễn biến hàm lƣợng bụi PM qua các tháng trong năm 2013. 49

i


Hình 20: Biểu đồ mô tả diễn biến hàm lƣợng bụi PM trung bình qua 4 năm từ 2010 2013 ................................................................................................................................ 51
Hình 21: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM10 và tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 theo trung bình
tháng trong năm 2010..................................................................................................... 53
Hình 22: Tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 theo trung bình tháng trong năm 2010 ................. 53
Hình 23: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM10 và tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 theo trung bình
tháng trong năm 2011..................................................................................................... 55
Hình 24: Tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 theo trung bình tháng trong năm 2011 ................. 55
Hình 25: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM10 và tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 theo trung bình
tháng trong năm 2012..................................................................................................... 56
Hình 26: Tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 theo trung bình tháng trong năm 2012 ................. 56
Hình 27: Diễn biến hàm lƣợng bụi PM10 và tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 theo trung bình
tháng trong năm 2013..................................................................................................... 57
Hình 29: Biểu đồ mô tả xu hƣớng đóng góp của bụi PM2.5 và bụi PM1 cho bụi PM10
qua 04 năm từ 2010 đến 2013. ....................................................................................... 59
Hình 30: Biểu đồ box plot (tứ phân vị) của tỷ lệ bụi PM2.5 ........................................... 60
Hình 31: Biểu đồ box plot (tứ phân vị) của tỷ lệ bụi PM1 ............................................. 60

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Đặc tính và sự hình thành của bụi PM10 và bụi PM2.5 ........................................ 6
Bảng 2: Tổng quan về tiêu chuẩn chất lƣợng môi trƣờng không khí quốc gia dành cho
bụi PM từ 1971 đến 2006 tại Mỹ .................................................................................... 9
Bảng 3: Giá trị tiêu chuẩn dành cho bụi PM10 và PM2.5 tại Châu Âu ............................ 13
Bảng 4: Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung quanh quy định theo
QCVN05:2009/BTNMT ................................................................................................ 16
Bảng 5: Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung quanh quy định theo
QCVN05:2013/BTNMT ................................................................................................ 16
Bảng 6: Tổng hợp số lƣợng ngƣời mắc phải các bệnh liên quan đến đƣờng hô hấp và
tim mạch tại 03 phƣờng Bồ Đề,

Ngọc Lâm và Gia Thụy. .......................................... 33

Bảng 7: Tổng hợp số năm công tác tại trụ sở tòa nhà số 556 Nguyễn Văn Cừ của 100
ngƣời đƣợc phỏng vấn.................................................................................................... 35
Bảng 8: Tổng hợp các câu trả lời của ngƣời đƣợc phỏng vấn về sự hiểu biết đối với bụi
PM .................................................................................................................................. 35
Bảng 9: So sánh sự dao động trong ngày của hàm lƣợng bụi PM giữa năm 2010 và
2011 ................................................................................................................................ 41
Bảng 10: So sánh sự dao động của hàm lƣợng bụi PM trong 03 năm 2010, 2011 và
2012 ................................................................................................................................ 42
Bảng 11: So sánh sự dao động của hàm lƣợng bụi PM trong 04 năm 2010, 2011, 2012
và 2013 ........................................................................................................................... 44
Bảng 12: So sánh sự dao động của hàm lƣợng bụi PM qua các tháng giữa 02 năm 2010
và 2011 ........................................................................................................................... 46

iii


Bảng 13: So sánh sự dao động của hàm lƣợng bụi PM qua các tháng giữa 03 năm 2010,
2011 và 2012 .................................................................................................................. 48
Bảng 14: So sánh sự dao động của hàm lƣợng bụi PM qua các tháng giữa 04 năm từ
2010 đến 2013. ............................................................................................................... 50
Bảng 15: So sánh giá trị trung bình năm của bụi PM10 và PM2.5 trong 04 năm từ 2010
đến 2013 với giá trị quy chuẩn cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT...................... 51
Bảng 16: Thống kê tỷ lệ % bụi PM2.5 và PM1 trong bụi PM10 từ 2010 đến 2013 .......... 61

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BBC

British Broadcasting Corporation

Đài thông tấn xã quốc gia của
Vƣơng quốc Liên hiệp Anh và
Bắc Ireland

EPA

Environmental Protection Agency

Cục Bảo vệ Môi trƣờng

PM

Particles matter

Vật chất hạt

PMF

Positive Matrix Factorization

Phần tử ma trận dƣơng

TSP

Total Suspended Particles

Tổng bụi lơ lửng

WHO

World Health Organization

Tổ chức Y tế Thế giới

v


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, môi trƣờng đang phải hứng chịu hậu quả nặng nề do quá trình công
nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển mạnh mẽ. Ô nhiễm môi trƣờng nói chung và ô

nhiễm môi trƣờng không khí nói riêng đang là vấn đề đáng lo ngại ở Việt Nam, đặc
biệt là ở các thành phố lớn.
Trong hai năm 2012 và 2013, Báo cáo hiện trạng môi trƣờng Quốc gia do
Tổng cục Môi trƣờng – Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng thực hiện liên tục chọn chủ đề
“Môi trƣờng không khí” để báo cáo và công bố rộng rãi về tình hình chất lƣợng môi
trƣờng quốc gia, có thể khẳng định đây là một trong những vấn đề rất đƣợc nhà nƣớc
và các cơ quan có thẩm quyền quan tâm.
Cũng trong đầu năm 2014, Đài BBC là đài thông tấn xã quốc gia của Vƣơng
quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ireland đã thống kê cho thấy Việt Nam có hai thành phố
lớn đƣơ ̣c coi là thuô ̣c nhóm có đô ̣ ô nhiễm không khí cao trên thế giới là thành phố Hà
Nô ̣i và thành phố Hồ Chí Minh.
Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trƣờng không khí chủ yếu là do các hoạt động xây
dựng, sản xuất, thông thƣơng,…của con ngƣời; các tác nhân đó làm cho bầu không khí
gia tăng các chất ô nhiễm chính nhƣ CO, CO2, O3, NOx, SO2 và đặc biệt là bụi gây ảnh
hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời.
Bụi là các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) dƣới tác dụng của các dòng khí
hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và đƣợc hình thành trong những
điều kiện nhất định. Bụi PM10 (Particle matter) là những hạt bụi có kích thƣớc đƣờng
kính nhỏ hơn 10 micromet, tƣơng tự bụi PM2.5 là những hạt bụi có kích thƣớc đƣờng
kính nhỏ hơn 2.5 micromet và bụi PM1 là những hạt bụi có kích thƣớc đƣờng kính nhỏ
hơn 1 micromet [27].

1


Bụi nói chung dễ gây kích ứng mắt và da, đó cũng là một trong những nguyên
nhân gây ra các bệnh về mắt và da. Bụi PM10, PM2.5 và PM1 (sau đây đƣợc gọi tắt là
bụi PM) là những hạt bụi có kích thƣớc vô cùng nhỏ chúng có khả năng xâm nhập sâu
vào cơ thể con ngƣời thông qua đƣờng hô hấp. Loại bụi siêu nhỏ này dễ dàng xâm
nhập vào phổi, có thể xâm nhập sâu đến tận các phế nang của phổi là vùng trao đổi của

hệ hô hấp gây ra ung thƣ phổi, hen và nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp. Bụi PM2.5 và PM1
có thể xâm nhập sâu hơn vào cơ thể, đi vào mạch máu và đi sâu vào tim gây ra các
bệnh về tim mạch. Ngoài ra, chúng còn là tác nhân mang vi khuẩn, virus, nấm mốc vào
cơ thể ngƣời. Vì vậy, mức độ ô nhiễm môi trƣờng tỷ lệ thuận với nguy cơ, số lƣợng
mắc bệnh tật ở ngƣời. Con ngƣời sống trong môi trƣờng bị ô nhiễm bụi có thể bị viêm
nhiễm đƣờng hô hấp nhƣ: Viêm họng, viêm mũi, bội nhiễm dẫn đến viêm xoang, viêm
phổi, tim mạch, tiêu hóa, mắt, da, ung thƣ…
Ở Việt Nam, hiện nay việc đo đạc và kiểm soát thành phần bụi PM10, PM2.5 và
PM1 còn bị hạn chế và chƣa đƣợc đồng bộ theo thời gian và không gian. Chỉ có một số
Trạm quan trắc chất lƣợng không khí tự động, cố định đo đƣợc liên tục thành phần bụi
PM10, PM2.5 và PM1 nằm tập trung tại các thành phố lớn.
Ảnh hƣởng của bụi vào sức khỏe con ngƣời phụ thuộc vào tính chất, nồng độ và
kích thƣớc hạt, hạt bụi có kích thƣớc càng nhỏ càng gây nguy hiểm tới sức khỏe của
con ngƣời. Do đó, việc tính toán mức đóng góp của bụi PM2.5 và PM1 trong bụi PM10 là
cần thiết, là cơ sở nghiên cứu nhằm đƣa ra các biện pháp giảm thiểu sự ảnh hƣởng của
chúng tới sức khỏe con ngƣời.
Xuất phát từ thực tiễn nói trên, đề tài “Tính toán mức đóng góp của bụi PM2.5
và bụi PM1 trong bụi PM10 tại khu vực Long Biên, Hà Nội và ảnh hƣởng của
chúng tới sức khoẻ con ngƣời” đƣợc lựa chọn và thực hiện.

2. Mục tiêu nghiên cứu
 Khảo sát, phỏng vấn về vấn đề liên quan đến bụi PM và sức khỏe con ngƣời
xung quanh khu vực 556 Nguyễn Văn Cừ, Gia Thụy, Long Biên, Hà Nội.
 Đánh giá diễn biến hàm lƣợng bụi PM qua 04 năm từ năm 2010 đến năm 2013.
Tính toán mức đóng góp của bụi PM2.5 và PM1 trong với bụi PM10 trong 04 năm
từ năm 2010 đến năm 2013


2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bụi PM (PM10, PM2.5 và PM1)
1.1.1. Khái niệm bụi PM
Theo Tổ chức Y tế thế giới WHO và Liên minh Châu Âu EU:
 Bụi PM là một chất gây ô nhiễm không khí trên diện rộng, bao gồm một hỗn
hợp của các hạt ở thể rắn và thể lỏng lơ lửng ở trong không khí.
 Bụi PM đƣợc phân loại dựa trên đặc tính cơ học và sự ảnh hƣởng tới sức
khỏe của chúng và đƣợc phân ra làm 02 loại bụi PM chính nhƣ sau: bụi PM10 là những
hạt bụi có đƣờng kính cơ học nhỏ hơn 10 µm, bụi PM2.5 là những hạt bụi có đƣờng
kính cơ học nhỏ hơn 2.5 µm. Bụi PM2.5 còn đƣợc gọi với tên khác là bụi mịn (Fine
Particles), trong bụi PM2.5 đƣợc phân ra một loại bụi khác là PM1, là những hạt bụi có
đƣờng kính cơ học nhỏ hơn 1 µm hay còn đƣợc gọi với tên khác là bụi siêu mịn
(Ultrafine Particles).
 Bụi PM có đƣờng kính từ 0,1 µm đến 1 µm có thể tồn tại trong môi trƣờng
khí quyển từ vài ngày đến vài tuần, do đó chúng chịu sự vận chuyển với một khoảng
cách xa và đƣợc coi là chất ô nhiễm xuyên biên giới.
 Bụi PM là một hỗn hợp với đặc tính hóa học và vật lý khác nhau tùy thuộc
vào điều kiện từng vùng. Thành phần hóa học chung của bụi PM bao gồm: sunfat,
nitrat, amoni; các ion vô cơ khác nhƣ các ion natri, kali, canxi, magiê và clorua, carbon
hữu cơ và nguyên tố, chất liệu cấu tạo nên vỏ trái đất, kim loại (bao gồm cả cadmium,
đồng, niken, vanadi, kẽm) và polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Ngoài ra, các
thành phần sinh học nhƣ chất gây dị ứng và các nhóm vi sinh vật đặc biệt là vi-rút đƣợc
tìm thấy trong bụi PM [14,30].
Theo Cục Bảo vệ môi trƣờng Mỹ EPA:

3


 Bụi PM hay còn biết đến nhƣ là thành phần hạt ô nhiễm (Particle Pollution) là

phức hợp của các hạt và các sol khí vô cùng nhỏ. Hạt ô nhiễm đƣợc hình thành bởi một
số thành phần bao gồm axit (nhƣ nitrat và sulfat), chất hữu cơ, kim loại và các hạt đất
hoặc bụi vật liệu [15].
 Kích thƣớc hạt bụi PM đƣợc liên kết trực tiếp với khả năng gây ảnh hƣởng tới
sức khỏe của chúng. Cục Bảo vệ môi trƣờng Mỹ đã cảnh báo và quan tâm nghiên cứu
về bụi PM có kích thƣớc nhỏ hơn hoặc bằng 10µm hay còn có tên gọi là PM10 bởi vì
với đặc tính vô cùng nhỏ nên chúng có khả năng đi sâu vào cuống họng và trong phổi
của con ngƣời. Khi đã hít phải bụi PM, chúng có thể gây ảnh hƣởng tới chức năng của
tim và phổi.
Theo Tổng cục Môi trƣờng – Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng:
Bụi là tên chung cho các hạt chất rắn và hạt lỏng có đƣờng kính nhỏ cỡ vài
micrômét đến nửa milimét, tự lắng xuống theo trọng lƣợng của chúng nhƣng vẫn có thể
lơ lửng trong không khí một thời gian.
 Bụi lơ lửng tổng số (TSP): là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤100µm.
 Bụi PM10: là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤10µm.
 Bụi PM2.5: là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤2.5µm.
 Bụi PM1: là các hạt bụi có đƣờng kính động học ≤1µm [10].
Theo nhƣ Báo cáo chất lƣợng môi trƣờng không khí tại khu vực Châu Âu năm
2012 đã mô tả về bụi PM nhƣ sau:
 Đƣờng kính trung bình của một sợi tóc có kích thƣớc khoảng 50 đến 70 µm.
Nhƣ vậy, đƣờng kính của một sợi tóc lớn hơn gấp 5 đến 7 lần đƣờng kính của một hạt
bụi PM10, lớn hơn gấp 20 đến 30 lần đƣờng kính của một hạt bụi PM2.5 và lớn hơn gấp
50 đến 70 lần đƣờng kính một hạt bụi PM1 (hình 1 và 2) [16].

4


 Đƣờng kính trung bình của một hạt cát biển là khoảng 90 µm. Nhƣ vậy,
đƣờng kính của một hạt cát lớn hơn gấp khoảng 9 lần đƣờng kính của một hạt bụi
PM10, lớn hơn gấp khoảng 40 lần đƣờng kính của một hạt bụi PM2.5 và lớn hơn gấp

khoảng 90 lần đƣờng kính một hạt bụi PM1 (hình 1) [16].

Hình 1 và 2: Mô tả kích thƣớc của bụi PM10, PM2.5 và PM1 [16].
1.1.2. Sự hình thành bụi PM
Bụi PM là một trong những chất ô nhiễm chính trong môi trƣờng không khí, nó
đƣợc phát thải trực tiếp vào không khí hoặc đƣợc hình thành trong khí quyển do sự ôxy

5


hóa và sự biến đổi từ các chất khí ô nhiễm thứ cấp (hay còn đƣợc gọi là khí tiền thân).
Sau khi đƣợc hình thành từ các chất ô nhiễm thứ cấp đƣợc gọi là các hạt sơ cấp. Các
chất khí ô nhiễm (chất ô nhiễm thứ cấp) đóng góp, hình thành lên PM (hạt sơ cấp)
thƣờng là SO2, NOx, NH3 và VOC [14]. Các khí tiền thân chính nhƣ SO2, NOX, NH3
phản ứng trong khí quyển và hình thành lên NH4+ và các hợp chất khác của SO42+ và
NO3- đƣợc gọi là sol khí vô cơ thứ cấp (Secondary Inorganic Aerosol - SIA); VOC bị
ôxy hóa để giảm thành phần dễ bay hơi và hình thành lên sol khí hữu cơ thứ cấp
(Secondary Organic Aerosol - SOA) rồi sau đó ngƣng kết thành vật chất hạt mới (new
particles) trong khí quyển [16,23].
Bảng 1: Đặc tính và sự hình thành của bụi PM10 và bụi PM2.5
Bụi PM2.5
Đƣợc hình thành từ

Bụi PM10

Các loại khí

Thành phần hạt hoặc các
giọt chất lỏng vô cùng nhỏ

Đƣợc hình thành do

Phản ứng hóa học, phản Sự phá vỡ cơ học (nghiền,
ứng hạt nhân (nhƣ bom hạt mài mòn hay va chạm bề
nhân), sự ngƣng tụ và bay mặt).
hơi của các chất khí trong
điều kiện thuận lợi.

Cấu tạo bởi các chất

Sulfate

(SO42¯);

Nitrate Bụi lơ lửng (nhƣ bụi đất,

(NO3¯); ammonium (NH4+); bụi đƣờng phố), tro than,
Ion hidro (H+ ); nguyên tố các ô xít kim loại cấu tạo
các bon; các hợp chất hữu nên vỏ trái đất (nhƣ: Si, Al,
cơ (PAHs, PNAs); các kim Ti, Fe); CaCO3, NaCl,
loại (Pb, Cd, V, Ni, Cu, Zn, muối biển.
Mn, Fe).

6


Bụi PM2.5
Nguồn phát sinh

Bụi PM10

Đốt cháy nhiên liệu (than, Hoạt động công nghiệp,
xăng dầu, gỗ), quá trình hoạt động giao thông, hoạt
nhiệt phân, các nhà máy động nông nghiệp (xáo trộn
đất), khai thác mỏ.

luyện kim.
Thời gian tồn tại trong Vài ngày đến vài tuần

Vài phút đến vài giờ đồng

môi trƣờng

hồ
Nguồn: Cục bảo vệ môi trường Mỹ, US-EPA, 1996

1.2. Tình hình nghiên cứu về bụi PM (PM10, PM2.5 và PM1)
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về bụi PM trên thế giới
1.2.1.1. Nghiên cứu về bụi PM ở Mỹ
Tháng 4 năm 1971, EPA đã xây dựng tiêu chuẩn quốc gia về chất lƣợng môi
trƣờng không khí xung quanh (Nation Ambient Air Quality Standard nay đƣợc gọi tắt
là NAAQS) cho bụi PM dựa trên các tài liệu về tiêu chuẩn chất lƣợng không khí ban
đầu đã đƣợc xây dựng vào năm 1969. Các phƣơng pháp tham khảo đƣợc quy định
trong tiêu chuẩn NAAQS năm 1971 đã xác định việc sử dụng công cụ lấy mẫu lƣu
lƣợng cao (High Volume Sampler) để thu thập bụi PM có đƣờng kính từ 25 µm đến 45
µm hay còn gọi là tổng bụi lơ lửng (Total suspended particles – TSP). Tiêu chuẩn đã
quy định giá trị trung bình 24 giờ của bụi PM không đƣợc vƣợt quá 260 µg/m3, và giá
trị trung bình hàng năm của bụi PM không đƣợc vƣợt quá 75 µg/m3 (Bảng 2) [27].
Năm 1987, EPA đã sửa đổi và ban hành NAAQS mới dành cho bụi PM. Trong
văn bản tiêu chuẩn ban hành mới, EPA đã tập trung nghiên cứu về bụi PM10 (tức các

hạt bụi lơ lửng có đƣờng kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 µm nhƣ đã đƣợc đề cập ở phần
1.1.1) và thay thế thông số bụi TSP bằng thông số bụi PM10. Qua đó, EPA đã quy định
giới hạn cho phép của bụi PM10 trung bình 24 giờ không đƣợc vƣợt quá 150 µg/m3, và
7


giới hạn cho phép của bụi PM10 trung bình hàng năm không đƣợc vƣợt quá 50 µg/m3
(Bảng 2) [27].
Năm 1997, EPA tiếp tục sửa đổi và ban hành mới NAAQS dành cho bụi PM.
Trong tiêu chuẩn ban hành mới, EPA đã bổ sung thêm giới hạn quy định cho phép đối
với thông số bụi PM2.5 (tức các hạt bụi lơ lửng có đƣờng kính nhỏ hơn 2.5 µm nhƣ đã
đƣợc đề cập ở phần 1.1.1). Qua đó, EPA giữ nguyên giới hạn cho phép đối với bụi
PM10 trung bình 24 giờ là 150 µg/m3, và giới hạn cho phép của bụi PM10 trung bình
hàng năm là 50 µg/m3. Đối với bụi PM2.5, EPA quy định giới hạn cho phép của bụi
PM2.5 trung bình 24 giờ không đƣợc vƣợt quá 65 µg/m3 và quy định giới hạn cho phép
của bụi PM2.5 trung bình hàng năm không đƣợc vƣợt quá 15 µg/m3 (Bảng 2) [13].
Nhận thấy đƣợc sự ảnh hƣởng nghiêm trọng của bụi PM đặc biệt là bụi PM2.5 tới
sức khỏe con ngƣời. Năm 2006, EPA tiếp tục sửa đổi và ban hành mới NAAQS dành
cho bụi PM và đây là tiêu chuẩn đƣợc ban hành mới nhất. Theo tiêu chuẩn mới nhất
này, EPA giữ nguyên giới hạn cho phép đối với bụi PM10 trung bình 24 giờ và bỏ quy
định đối với bụi PM10 trung bình hàng năm. Đối với bụi PM2.5, EPA đã hạ mức giới
hạn cho phép đối với bụi PM2.5 trung bình 24 giờ từ 65 µg/m3 xuống còn 35 µg/m3 và
giữ nguyên giá trị giới hạn cho phép đối với bụi PM2.5 trung bình hàng năm (Bảng 2)
[27].

8


Bảng 2: Tổng quan về tiêu chuẩn chất lƣợng môi trƣờng không khí quốc gia dành cho bụi PM từ 1971 đến 2006 tại Mỹ
Năm ban hành

Thông số quy định

1971 (36 Federal Register TSP

Thời gian quy định Giới hạn cho phép
Trung bình 24 giờ

260 µg/m3

Quy định
Không đƣợc vƣợt quá 1 lần trong
năm.

8186, April 30, 1971)
Trung

bình

hàng 75 µg/m3

Trung bình hàng năm.

năm
1987 (52 Federal Register PM10

Trung bình 24 giờ

150 µg/m3

Không đƣợc vƣợt quá 1 lần trên
năm và quy định cho trung bình

24634 July 1,1987)

trong khoảng thời gian 03 năm.
Trung

bình

hàng 50 µg/m3

năm

Trung bình hàng năm và trung
bình 03 năm không đƣợc vƣợt
quá.

1997 (62 Federal Register PM2.5

Trung bình 24 giờ

65 µg/m3

Giá trị trung bình 03 năm không
đƣợc vƣợt quá.

38652 July 18, 1997)
Trung

bình

năm

hàng 15 µg/m3

Trung bình hàng năm và trung
bình 03 năm không đƣợc vƣợt

9


Năm ban hành

Thông số quy định

Thời gian quy định Giới hạn cho phép

Quy định
quá.

PM10

Trung bình 24 giờ

150 µg/m3

Không đƣợc vƣợt quá 1 lần trên
năm và quy định cho trung bình
trong khoảng thời gian 03 năm.

Trung

bình

hàng 50 µg/m3

năm
2006 (71 Federal Register PM2.5

Giá trị trung bình 03 năm không
đƣợc vƣợt quá.

Trung bình 24 giờ

35 µg/m3

Giá trị trung bình 03 năm không
đƣợc vƣợt quá.

61144 October 17, 2006)
Trung

bình

hàng 15 µg/m3

năm

Trung bình hàng năm và trung

bình 03 năm không đƣợc vƣợt
quá.

PM10

Trung bình 24 giờ

150 µg/m3

Không đƣợc vƣợt quá 1 lần trên
năm và quy định cho trung bình
trong khoảng thời gian 03 năm.

Nguồn: Tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng môi trường không khí xung quanh, Cục bảo vệ môi trường Mỹ (EPA)ban hành ngày
15/01/2013.
10


1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu về bụi PM ở khu vực EU
Theo nhƣ nghiên cứu của Tổ chức Regional Office for Europe, hàm lƣợng bụi
PM2.5 chiếm 50 – 70% hàm lƣợng bụi PM10 tại hầu hết các vùng thuộc khu vực Châu Âu
[22,30].
Nguồn phát thải bụi PM đƣợc nghiên cứu tại khu vực EU:
Bụi PM có thể phát thải trực tiếp vào trong môi trƣờng không khí từ nguồn tự
nhiên (đƣợc gọi là bụi PM gốc) hoặc đƣợc hình thành từ các dạng hỗn hợp khí của ôxit
sunfua (SO42-), ôxít nitơ (NO3-), amoni (NH4+) và các hợp chất hữu cơ bay hơi không
chứa metan (NHVOC) (đƣợc gọi là bụi PM thứ cấp). Cả hai loại bụi PM gốc và bụi PM
thứ cấp đều có thể đƣợc hình thành từ nguồn tự nhiên và do con ngƣời [30].
Nguồn do con ngƣời gây ra gồm có hoạt động đốt nhiên liệu của động cơ đốt trong
(cả hai động cơ diesel và xăng dầu), đốt nhiên liệu rắn (than đá, than non, dầu nặng và

sinh khối) đốt nhiên liệu cho việc sản xuất năng lƣợng trong các hộ gia đình và công
nghiệp, các hoạt động công nghiệp khác (xây dựng, khai thác mỏ, sản xuất xi măng, gốm
sứ, gạch, và luyện kim), và sự xói mòn của mặt đƣờng do giao thông đƣờng bộ và mài
mòn của phanh và lốp xe. Nông nghiệp là nguồn chính tạo nên bụi PM có chứa amoni
(NH4+) [30].
Bụi PM thứ cấp đƣợc hình thành trong không khí thông qua các phản ứng hóa học
của các chất ô nhiễm dạng khí. Chúng là sản phẩm của sự biến đổi của các oxit nitơ trong
khí quyển (chủ yếu phát ra bởi giao thông và một số quy trình công nghiệp) và lƣu huỳnh
đioxit từ việc đốt các nhiên liệu có chứa lƣu huỳnh. Hạt thứ cấp chủ yếu đƣợc tìm thấy
trong bụi mịn (PM2.5). Đất và bụi tĩnh (tức những hạt bụi đã bị lắng đọng trên bề mặt)
cũng là nguồn đóng góp cho bụi PM, đặc biệt là tại các khu vực khô cằn, một ví dụ đặc
trƣng cho vùng khô cằn là vùng từ khu vực sa mạc Sahara đến khu vực phía nam của
Châu Âu [30].
Mức độ và xu hƣớng biến động của bụi PM trong khu vực Châu Âu:
Hình 3 là biểu đồ thể hiện giá trị nồng độ bụi PM10 theo trung bình ngày của 27
quốc gia là thành viên của Liên minh EU trong năm 2010. Có 19/27 quốc gia có giá trị
11


nồng độ PM10 theo trung bình ngày nằm trong giới hạn cho phép của WHO (50 µg/m3).
Gần 83% dân số đang sinh sống tại các thành phố thuộc 27 quốc gia nói trên đang phải
sống trong môi trƣờng có nồng độ PM10 cao và vƣợt quá giới hạn cho phép do WHO đƣa
ra. Mặc dù tỷ lệ này vẫn còn cao, nhƣng nó đƣợc đánh giá là đã đƣợc cải thiện trong vài
thập kỷ qua [30].

Hình 3: Giá trị bụi PM10 theo trung bình ngày trong năm 2010 tại 27 quốc gia thuộc
Liên minh Châu Âu [30]
Nguồn: WHO Regional Office for Europe
Mặt khác, công tác giám sát bụi PM10 và PM2.5 ở các quốc gia miền Đông Âu còn
rất hạn chế, chỉ có một số lƣợng nhỏ các trạm quan trắc ở Belarut, Liên Bang Nga. Để

thực hiện đánh giá đúng mức độ và xu hƣớng của bụi PM, đòi hỏi phải lắp đặt thêm nhiều
trạm quan trắc bụi PM. Việc đánh giá nồng độ PM đòi hỏi phải giám sát liên tục tiến hành
trong 24 giờ mỗi ngày trong 365 ngày một năm, với các phƣơng pháp tiêu chuẩn hóa hoặc
phƣơng pháp tƣơng đƣơng với tiêu chuẩn. Kiến thức định lƣợng về nguồn và mức độ và
xu hƣớng phát thải của các hạt sơ cấp và các loại khí tiền thân đóng một vai trò quan
trọng trong việc tìm kiếm các chiến lƣợc kiểm soát tốt nhất để giảm rủi ro [30].
Tiêu chuẩn chất lƣợng không khí dành cho PM tại Châu Âu:

12


Năm 2008, Liên minh Châu Âu đã đƣa ra khung giá trị giới hạn dành cho bụi PM10
và PM2.5 đƣợc thể hiện trong bảng 2 dƣới đây:
Bảng 3: Giá trị tiêu chuẩn dành cho bụi PM10 và PM2.5 tại Châu Âu
Loại bụi

PM10

Khoảng thời gian
trung bình
24 giờ

Giá trị giới hạn

Quy định

50 µg/m3

Không đƣợc vƣợt quá 35 ngày
trên năm. Áp dụng từ ngày

01/01/2005.

PM10

1 năm

40 µg/m3

Áp dụng từ ngày 01/01/2005.

PM2.5

1 năm

25 µg/m3

Áp dụng từ ngày 01/01/2015.

PM2.5

1 năm

20 µg/m3

Áp dụng từ ngày 01/01/2020.
Nguồn: EU, 2008 [16]

2.1.2. Tình hình nghiên cứu về bụi PM ở Việt Nam
Việt Nam đang phải chịu hậu quả về ô nhiễm môi trƣờng không khí nghiêm trọng
từ các hoạt động chính nhƣ giao thông, sản xuất công nghiệp, xây dựng cơ sở hạ tầng và

sản xuất nông nghiệp. Bản tổng kết môi trƣờng toàn cầu do Chƣơng trình Môi trƣờng
Liên Hợp Quốc (UNEP) mới công bố cho thấy Việt Nam có hai thành phố nằm trong
danh sách 6 thành phố bị ô nhiễm không khí nghiêm trọng nhất trên thế giới. Về nồng độ
bụi, hai thành phố lớn nhất Việt Nam chỉ đứng sau Bắc Kinh, Thƣợng Hải, New Delhi và
Dhaka.
Trong những năm 1998 và 1999, trong khuôn khổ đề tài khoa học cấp nhà nƣớc:
“Ô nhiễm bụi hô hấp có phân biệt kích thƣớc hạt trong môi trƣờng khí đô thị và môi
trƣờng sản xuất” đƣợc thực hiện bởi GS.TS. Phạm Duy Hiển thuộc Viện Khoa học và Kỹ
thuật hạt nhân Việt Nam thì bụi PM đã đƣợc biết đến với tên gọi khác là bụi hô hấp. Do
có khả năng đi sâu vào cơ thể theo đƣờng hô hấp và gây tác hại đến sức khỏe, chúng đƣợc
gọi là bụi hô hấp. Bụi hô hấp làm đục khí quyển, ảnh hƣởng đến tầm nhìn trong không
13


trung và lan truyền rất xa, qua biên giới nhiều nƣớc. Công trình nghiên cứu bụi hô hấp nói
trên đã thu thập 1500 mẫu bụi hô hấp đƣợc hút trên phin lọc Nuclepore tại Trạm khí
tƣợng Láng, Vƣờn hoa hàng Đậu, khu nhà ở Khƣơng Trung, khu biệt thự Tây Hồ, thành
phố Việt Trì và Thái Nguyên. Riêng tại Trạm Láng đã thực hiện quan trắc liên tục bụi hô
hấp trong 1 năm tròn từ ngày 27/7/1998 đến ngày 27/7/1999 [7]. Kết quả của đề tài khoa
học cho thấy, trong những năm 1998 và 1999, mức độ ô nhiễm bụi hô hấp ở Hà Nội nói
chung vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép ở nhiều nƣớc trên thế giới. Trong 04 địa điểm quan
trắc ở Hà Nội, hàm lƣợng bụi hô hấp cao nhất tại Vƣờn hoa hàng Đậu và thấp nhất tại khu
biệt thự Tây Hồ [11].
Từ năm 2001 đến 2008 nhóm các nhà khoa học thuộc Trƣờng Đại học Khoa học
Tự nhiên đã phối hợp với Học viện công nghệ châu Á (AIT) tiến hành nghiên cứu đề tài
hợp tác quốc tế: “Nâng cao chất lƣợng không khí ở Việt Nam” do cơ quan Hợp tác quốc
tế Thụy Điển tài trợ. Đề tài đã lấy mẫu xác định nồng độ bụi PM10, PM2.5 tại 07 điểm
thuộc Hà Nội, Tam Đảo (Vĩnh Phúc), Thuận Thành (Bắc Ninh) và phân tích thành phần
hóa học của các loại bụi kể trên, bao gồm: các Ion, carbon đen (BC), các chất hydro
carbon thơm đa vòng (PAHs). Kết quả đã chỉ ra thực trạng chất lƣợng môi trƣờng không

khí tại một số nơi quan trắc đã bị ô nhiễm bụi PM10. Các mô hình nơi tiếp nhận nhƣ PMF,
CBM cũng đã đƣợc chạy với các số liệu phân tích chỉ ra một số dạng nguồn thải chính
của bụi PM10, PM2.5 nhƣ nguồn giao thông, nguồn canh tác nông nghiệp (đốt các chất thải
nông nghiệp) và nguồn đốt nhiên liệu than đá [6,17].
Năm 2005 – 2006, nghiên cứu về biến trình mùa của bụi carbon đen và bụi (PM10,
PM2.5) ở Vƣờn Quốc gia Tam Đảo – Vĩnh Phúc cho thấy hàm lƣợng bụi PM10 và PM2.5
vào mùa khô cao hơn mùa mƣa. Tỷ lệ PM2.5/PM10 dao động trong khoảng 0,73 – 0,79 [5].
Trong những năm từ 2007 đến 2010, GS.TS. Hoàng Xuân Cơ cùng cộng sự đã tiến
hành một số nghiên cứu về đánh giá mức độ và diễn biến chất lƣợng không khí thành phố
Hà Nội thông qua việc xây dựng hoa ô nhiễm đối với bụi PM10 và SO2. Đây là phƣơng
pháp nghiên cứu mới dựa việc kết hợp số liệu của bụi PM10 và SO2 cùng với số liệu khí
tƣợng nhƣ hƣớng gió, tốc độ gió trong giai đoạn từ năm 2004 - 2010 để xây dựng lên biểu
đồ hoa ô nhiễm tƣơng tự dạng biểu đồ hoa gió. Một trong những mục tiêu cơ bản của việc
14


xây dựng hoa ô nhiễm là xem xét tính chất, vị trí các nguồn thải có thể ảnh hƣởng tới đến
nồng độ chất ô nhiễm tại điểm quan trắc. Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở Hà Nội chƣa có
nguồn thải tập trung đối với bụi PM10, các nguồn thải chủ yếu là công trình xây dựng và
hoạt động giao thông [4]. Tại 02 khu vực Thƣợng Đình, Thanh Xuân và Chƣơng Dƣơng,
Long Biên đã xác định đƣợc các nguồn đóng góp cho bụi PM10 bao gồm: nguồn công
ngiệp, xây dựng, bụi đất, giao thông và đốt sinh khối [18, 25].
Bên cạnh đó, việc nghiên cứu về mức độ và thành phần của bụi PM trong môi
trƣờng không khí tại khu vực miền núi phía Bắc, Việt Nam cũng đã đƣợc GS.TS. Hoàng
Xuân Cơ và cộng sự tiến hành nghiên cứu. Nghiên cứu đã xác định đƣợc hàm lƣợng bụi
PM10 và PM2.5 trong mùa khô, mùa chuyển tiếp và mùa mƣa tại vùng núi phía Bắc dao
động trong các khoảng lần lƣợt là 51 ± 29 và 67 ± 32 µg/m3, 33 ± 21 và 44 ± 22 µg/m3,
25 ± 12 và 33 ± 11 µg/m3 [19].
Hiện nay, ô nhiễm bụi đƣợc cho là vấn đề nổi cộm của chất lƣợng không khí đô
thị. Theo niên giám thống kê quốc gia và thông tin từ Bộ Xây dựng dự báo tỉ lệ dân đô thị

trên tổng số dân toàn quốc tới năm 2020 đạt mức 45% khiến sự bùng nổ giao thông cơ
giới với ô tô và xe máy chiếm 87- 88% [8]. Điều đó dẫn đến tăng nhu cầu sử dụng năng
lƣợng, ô nhiễm không khí. Hàm lƣợng PM10 tại các khu vực thành phố Hà Nội và Hồ Chí
Minh đều vƣợt quy chuẩn cho phép trung bình (50 µg/m3) và vƣợt mức khuyến cáo trung
bình năm của WHO (20 µg /m3) [8].
Trƣớc tình trạng môi trƣờng không khí đang bị ô nhiễm trầm trọng đặc biệt là ô
nhiễm bụi PM, Chính Phủ đã giao Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng nghiên cứu, đánh giá và
tìm ra các giải pháp nhằm hạn chế tình trạng ô nhiễm.
Năm 2009, Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng đã ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc
gia về chất lƣợng môi trƣờng không khí QCVN 05:2009/BTNMT. Trong đó, quy chuẩn
đã quy định giới hạn cho phép của bụi PM10 trung bình 24 giờ là 150 µg/m3 và bụi PM10
trung bình năm là 50 µg/m3 (Bảng 3) [1].

15