ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH DƯƠNG . Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH
DƯƠNG
Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết


Bình Dương, 12/2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SUTTON TRONG ĐÁNH GIÁ
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG Ở ĐẠI LỘ BÌNH
DƯƠNG
Mã số:

Xác nhận của đơn vị chủ trì đề tài

Chủ nhiệm đề tài

TS. Nguyễn Thanh Bình

ThS. Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết


Bình Dương, 12/2015


DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1. ThS. Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết
2. ThS. Đinh Quang Toàn
3. ThS. Nguyễn Thị Khánh Tuyền


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................................... 9
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................................... 10
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết ............................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài: ..................................................................................................... 2
3. Đối tượng nghiên cứu: ................................................................................................. 3
4. Phạm vi nghiên cứu: .................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 4
1.1. Chất lượng môi trường không khí ở các đô thị và tỉnh Bình Dương ....................... 4
1.1.1. Các nguồn và tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí đô thị ............... 4
1.1.2. Chất lượng không khí đô thị tại Việt Nam và trên thế giới .......................... 6

1.1.2.1. Tình hình ô nhiễm không khí tại các đô thị trên thế giới ...................... 6
1.1.2.2. Ô nhiễm không khí tại các đô thị của Việt Nam ................................... 7
1.1.3.2. Dự báo chất lượng không khí đến năm 2020 ................................................... 13
1.2.1. Các đặc trưng của nguồn thải giao thông ................................................... 15
1.2.2. Phương pháp xác định hệ số phát thải ........................................................ 16
1.2.2.1. Phương pháp đo đạc trong phòng thí nghiệm...................................... 16
1.2.2.2. Phương pháp đo đạc trực tiếp trên đường: .......................................... 17
1.2.3. Mô hình ước tính tải lượng phát thải các chất ô nhiễm từ phương tiện giao
thông ..................................................................................................................... 18
1.2.3.1. Tiếp cận Bottom-Up ............................................................................ 18
1.2.3.2. Tiếp cận Top-down.............................................................................. 19
1.2.3.3. Kết hợp phương pháp Top – Down và Bottom - Up .......................... 19
1.3. Mô hình phát tán chất ô nhiễm ............................................................................... 19
1.3.1. Mô hình hóa ô nhiễm không khí theo phương pháp Gauss ........................ 20
1.3.1.1. Phương trình tổng quát về phát tán chất ô nhiễm trong khí quyển ..... 20
1.3.1.2. Công thức cơ sở xác định sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo luật phân
phối chuẩn Gauss .............................................................................................. 22
1.3.2. Mô hình phát tán chất ô nhiễm từ phương tiện giao thông ......................... 24


1.3.2.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình Sutton .................................................... 24
1.3.2.2. Mô hình Sutton cải tiến áp dụng cho nguồn đường ............................ 26
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHÊN CỨU ............................ 28
2.1. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 28
2.2. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................................... 29
2.2.1. Phương pháp khảo sát, thực địa .................................................................. 29
2.2.2. Phương pháp tính toán tải lượng chất ô nhiễm từ nguồn giao thông trên đại lộ
Bình Dương ........................................................................................................... 32
2.2.3. Phương pháp tính toán sự lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn giao thông dọc đại
lộ Bình Dương ...................................................................................................... 32

2.2.4. Phương pháp GIS ........................................................................................ 34
2.2.5. Phương pháp lấy mẫu, phân tích khí CO .................................................... 34
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu .......................................................................... 35
2.2.7. Phương pháp dự báo tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm đến năm 2020.... 36
2.2.7.1. Kịch bản dự báo ................................................................................... 36
2.2.7.2. Phương pháp dự báo lượng phương tiện giao thông đến năm 2020 ... 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 38
3.1. Lưu lượng phương tiện giao thông trên đại lộ Bình Dương .................................. 38
3.2. Tải lượng phát thải của các chất ô nhiễm từ hoạt động giao thông trên đại lộ Bình
Dương ............................................................................................................................ 38
3.2.1. Tải lượng phát thải của các chất ô nhiễm ............................................... 38
3.2.2. Tải lượng của từng loại phương tiện giao thông đối với từng thông số . 41
3.3. Sự phát tán chất ô nhiễm trong không khí dọc đại lộ Bình Dương.................................. 44
3.3.1. Vào mùa khô ............................................................................................... 44
3.3.1.1. Nồng độ NOx....................................................................................... 44
3.3.1.2. Nồng độ CO ......................................................................................... 47
3.3.1.3. Nồng độPM10 ....................................................................................... 51
3.3.2. Vào mùa mưa .............................................................................................. 52
3.3.2.1. Nồng độ NOx....................................................................................... 52
3.3.2.2. Nồng độ CO ......................................................................................... 55
3.3.2.3. Nồng độ PM10 ...................................................................................... 58


3.4. Kiểm định mô hình ................................................................................................. 59
3.4.1. Chọn thông số để kiểm định ....................................................................... 59
3.4.2.Kết quả kiểm định ........................................................................................ 60
3.5. Dự báo tải lượng khí thải và nồng độ khí thải và năm 2020 .................................. 62
3.5.1. Kịch bản dự báo .......................................................................................... 62
3.5.2. Tải lượng chất ô nhiễm từ hoạt động giao thông năm 2020 ....................... 63
3.5.3. Dự báo nồng độ các chất ô nhiễm............................................................... 65

3.6. Đề xuất giải pháp .................................................................................................... 68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 70
1. Kết luận...................................................................................................................... 70
2. Kiến nghị ................................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 71


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nồng độ các tác nhân ô nhiễm không khí chính tại một số thành phố lớn trên thế giới
.......................................................................................................................................................... 6
Bảng 1.2. Dự báo tải lượng các chất ô nhiễm không khí từ các nguồn ô nhiễm năm 2020 . 13
Bảng 1.3. Số lượng điểm đấu nối đường giao thông vào đại lộ Bình Dương ........................ 14
Bảng 1.4. Hệ số phát thải của xe gắn máy theo phương pháp đo đạc trong phòng thí nghiệm16
Bảng 1.5. Phân cấp độ ổn định khí quyển theo Tunner ............................................................ 27
Bảng 2.1. Đặc điểm các tuyến đường lựa chọn để khảo sát..................................................... 29
Bảng 2.2. Các hệ số phát thải đối với từng thông số của các loại phương tiện giao thông ... 32
Bảng 2.3. Dự báo tốc độ gia tăng nhu cầu vận tải..................................................................... 37
Bảng 3.1.Tải lượng chất ô nhiễm trên tuyến Đại lộ Bình Dương trong năm 2014 ............... 41
Bảng 3.2. Kết quả kiểm định mô hình Sutton đối với thông số CO........................................ 60
Bảng 3.3. So sánh kết quả nghiên cứu với kết quả quan trắc của tỉnh Bình Dương.............. 61
Bảng 3.4. Dự báo tốc độ gia tăng nhu cầu vận tải..................................................................... 62
Bảng 3.5. Ước tính lưu lượng các nhóm phương tiện giao thông qua ĐL Bình Dương năm
2020 ............................................................................................................................................... 62
Bảng 3.6. Dự báo tải lượng chất ô nhiễm trên đại lộ Bình Dương năm 2020........................ 65


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Diễn biến nồng độ TSP (trung bình 24h) trong không khí xung quanh tại một số
tuyến đường đô thị giai đoạn 2008-2012 ..................................................................................... 8
Hình 1.2. Diễn biến nồng độ NO2 (trung bình 24h) trong không khí xung quanh tại một số

tuyến đường đô thị giai đoạn 2008-2012 ..................................................................................... 9
Hình 1.3. Diễn biến nồng độ CO trung bình 24h trong không khí xung quanh tại một số tuyến
đường đô thị và khu dân cư giai đoạn 2008-2012..................................................................... 10
Hình 1.4. Diễn biến nồng độ SO2 trung bình năm trong không khí xung quanh tại một số tuyến
đường đô thị và khu dân cư giai đoạn 2008-2012..................................................................... 11
Hình 1.5. Diễn biến nồng độ bụi tại các điểm quan trắc giai đoạn 2006 - 2014 ................... 12
Hình 1.6. Diễn biến nồng độ SO2 tại các điểm quan trắc giai đoạn 2011 – 2014................. 12
Hình 1.7. Diễn biến nồng độ NO2 tại các điểm quan trắc giai đoạn 2011 – 2014 ................ 13
Hình 2.1. Quy trình khảo sát lưu lượng phương tiện giao thông ............................................. 29
Hình 2.2. Sơ đồ các tuyến đường khảo sát ................................................................................ 31
Hình 2.3. Sơ đồ vị trí lấy mẫu khí CO........................................................................................ 35
Hình 3.1. Lưu lượng PTGT trên đại lộ Bình Dương theo các tuyến khảo sát ....................... 38
Hình 3.2. Tải lượng CO từ các phương tiện giao thông trên đại lộ Bình Dương .................. 39
Hình 3.3.Tải lượng NOx từ các phương tiện giao thông trên đại lộ Bình Dương ................. 40
Hình 3.4.Tải lượng bụi PM10 từ các phương tiện giao thông trên đại lộ Bình Dương .......... 41
Hình 3.5.Tỷ lệ đóng góp của của từng nhóm phương tiện vào phát thải CO......................... 42
Hình 3.6. Tỷ lệ đóng góp của của từng nhóm phương tiện vào phát thải NOx ..................... 43
Hình 3.7.Tỷ lệ đóng góp của của từng nhóm phương tiệnvào phát thải PM10....................... 43
Hình 3.8. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (TB ngày) ............ 45
Hình 3.9. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (7h-8h) ................. 45
Hình 3.10. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô trên đại lộ Bình Dương (17h-18h). ......... 45
Hình 3.11. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (TB ngày) ......................... 46
Hình 3.12. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (7h-8h).............................. 46
Hình 3.13. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 2 (17h-18h) ......................... 46
Hình 3.14. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến số 6 (TB ngày) ......................... 47
Hình 3.15. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến 6 (7h-8h)................................... 47
Hình 3.16. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa khô dọc tuyến 6 (17h-18h) .............................. 47


Hình 3.18. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô đại lộ Bình Dương (TB ngày) .................... 48

Hình 3.19. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khôdọc đại lộ Bình Dương (7h-8h)................... 49
Hình 3.20. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc đại lộ Bình Dương (17h-18h) ............. 49
Hình 3.21. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2(TB ngày) ............................ 49
Hình 3.22. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2(7h-8h) ................................. 49
Hình 3.23. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 2 (17h-18h) ............................ 50
Hình 3.24. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (TB ngày) ........................... 50
Hình 3.25. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (7h-8h) ................................ 50
Hình 3.26. Biểu đồ phát tán CO trong mùa khô dọc tuyến số 6 (17h-18h) ............................ 51
Hình 3.27. Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa khô dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày).......... 51
Hình 3.28. Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa khô dọc Tuyến số 2 (TB ngày)....................... 51
Hình 3.29. Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa khô dọc Tuyến số 6 (TB ngày)....................... 52
Hình 3.30. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày) ......... 52
Hình 3.31. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa ............................................................................. 53
Hình 3.32. Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương(17h-18h) ............. 53
Hình 3.33. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (TB ngày)........................ 53
Hình 3.34. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa ............................................................................. 54
Hình 3.35. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (17h-18h) ........................ 54
Hình 3.36. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa ............................................................................. 54
Hình 3.37. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa ............................................................................. 55
Hình 3.38. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa ............................................................................. 55
Hình 3.39. Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày) ........... 55
Hình 3.40. Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (7h-8h) ................ 56
Hình 3.41.Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (17h-18h) ............. 56
Hình 3.42. Biểu đồ phát tán CO trong mùa ............................................................................... 57
Hình 3.43. Biểu đồ phát tán CO trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (7h-8h) ............................... 57
Hình 3.44. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 2 (17h-18h) ......................... 57
Hình 3.45. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (TBN)............................... 57
Hình 3.46. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (7h-8h) ............................. 58
Hình 3.47. Biểu đồ phát tán NOx trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (17h-18h) ......................... 58

Hình 3.48. Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa mưa dọc đại lộ Bình Dương (TB ngày) ........ 58
Hình 3.49. Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa mưadọc tuyến số 2 (TB ngày) ........................ 59
Hình 3.50. Biểu đồ phát tán PM10 trong mùa mưa dọc tuyến số 6 (TB ngày) ....................... 59
Hình 3.51. Dự báo lưu lượng các nhóm PTGT năm 2020....................................................... 63
Hình 3.52. Dự báo tổng tải lượng của từng nhóm PTGT đến năm 2020 ............................... 64
Hình 3.53. Dự báo tổng tải lượng của từng thông số đến 2020 ............................................... 64

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
Đơn vị: Khoa Tài nguyên Môi trường

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: “Ứng dụng mô hình Sutton trong đánh giá ô nhiễm không khí do giao
thông ở đại lộ Bình Dương”
- Mã số:
- Chủ nhiệm: ThS. Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết
- Đơn vị chủ trì: Khoa Tài nguyên Môi trường
- Thời gian thực hiện:
2. Mục tiêu:
-

Tính toán sự phát tán các chất ô nhiễm chính từ nguồn thải giao thông trên đại lộ Bình

Dương bằng mô hình Sutton, các thông số bao gồm: CO, NO2, PM10
- Dự báo tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm đến năm 2020 làm căn cứ đề xuất giải pháp
kiếm soát.
3. Tính mới và sáng tạo:
Nghiên cứu sử dụng lý thuyết mô hình Sutton vào tính toán đánh giá nồng độ các chất ô
nhiễm do hoạt động giao thông đoạn qua địa bàn tỉnh Bình Dương, mà trước đây trên địa

bàn chưa có tác giả nào thực hiện.
4. Kết quả nghiên cứu:
Nghiên cứu đã thu được các kết quả quan trọng:


- Các đặc trưng về phương tiện giao thông trên đại lộ Bình Dương.
- Tính toán sự phát tán các chất ô nhiễm chính như CO, NO2, PM10 dọc tuyến đường và
lên cao.
- Xây dựng kịch bản dự báo tải lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong tương lai năm
2020.
5. Sản phẩm:
- Báo cáo tổng kết đề tài.
- Báo cáo chuyên đề.
6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
- Kết quả nghiên cứu đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá ô nhiễm môi trường
không khí do hoạt động giao thông.
Ngày 10 tháng 12 năm 2015
Đơn vị chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

TS. Nguyễn Thanh Bình

ThS. Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết


TÓM TẮT
Giao thông là một trong những nguồn thải chính gây ô nhiễm môi trường không khí,
đặc biệt tại các khu vực có mật độ phương tiện lưu thông cao. Với tốc độ công nghiệp
hóa, đô thị hóa nhanh, đại lộ Bình Dương- cửa ngõ chính để lưu thông trên địa bàn tỉnh đã

trở nên đông đúc, quá tải và có khả năng gây ô nhiễm không khí bởi bụi và các khí thải,
đặc biệt vào các giờ cao điểm.
Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm không khí hai bên tuyến
đại lộ Bình Dương do ảnh hưởng của hoạt động giao thông bằng phương pháp mô hình
hóa – mô hình Sutton kết hợp phần mềm Surfer.
Kết quả mô phỏng nồng độ các chất ô nhiễm chính như CO, NO2 và PM10 trong mùa
mưa và mùa khô đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT, chứng tỏ
hoạt động giao thông trên đại lộ Bình Dương chưa gây ảnh hưởng đến chất lượng môi
trường không khí xung quanh.
Nồng độ các chất ô nhiễm trừ NOx dọc đại lộ Bình Dương dự báo đến năm 2020 vẫn
chưa bị ô nhiễm nhất là ở khu vực cách tâm đường trên 10m và ở độ cao trên 1,5 m. Một
số khu vực ở gần tâm đường và sát mặt đường (< 1m) thì nồng độ các chất ô nhiễm có gia
tăng nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT.


ABSTRACT
Transportation is one of the main air pollution sources, especially in the high traffic
density areas. With rapid industrialization, urbanization, Binh Duong avenue, the main
road-traffic way in Binh Duong province, becomes more crowded, overload and might
cause air pollution by dust and exhausted gas, particularly at rush hour.
This research is conducted to assess the current situation of air pollution causing by
transportation along Binh Duong avenue with the application of Sutton model and Surfer
software.
Althougt the disperssion of pollutants such as CO, NOx and PM10 in dry season were
higher than in wet season, the calculated concentrations were in limited range of QCVN
05:2013/BTNMT. These results show that transportation in Binh Duong avenue has not
impacted on the surrounding air environment.
The forecasted concentration of pollutants, except for NOx along Binh Duong Avenue
in 2020 is under the permitted value of QCVN 13:2015/BTNTM, especially at a distance
of over 10m long and 1.0m high from the center of the road.

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Hoạt động giao thông vận tải, công nghiệp và sinh hoạt là những nguồn chính gây ô
nhiễm không khí ở các đô thị lớn của Việt Nam. Phát thải từ các nguồn giao thông thường
xảy ra ở tầm thấp và trong khu vực đô thị có mật độ dân cư cao do đó có khả năng gây
ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Các chất ô nhiễm chính phát ra từ nguồn
này bao gồm: CO, NOx, VOC (các dung môi bay hơi), chì, TSP (tổng bụi), còn có thêm
SO2, các hạt bụi mịn như PM10, PM2.5 và khói đen nếu các phương tiện sử dụng dầu
diesel….
Chất lượng nhiên liệu, sự gia tăng số lượng phương tiện giao thông, đặc biệt là ô tô, xe
gắn máy cùng với sự xuống cấp của các phương tiện và chất lượng đường giao thông là
những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường không khí.Chất lượng nhiên liệu của
nước ta chưa tốt so với các nước trong khu vực, cụ thể là hàm lượng benzen trong xăng
cao (2,5% so với ≤1%), hàm lượng S trong dầu diesel cao (500÷2.500 mg/kg so với
50÷350 mg/kg). Khác với các quốc gia phát triển, tại Việt Nam, xe máy chiếm tỷ trọng
lớn nhất trong số các phương tiện giao thông đường bộ và là nhóm phương tiện chiếm tỷ
trọng lớn vào phát thải khí. Theo số liệu từ Cục Đăng kiểm năm 2015, cả nước có khoảng
31 triệu xe máy lưu thông và ước tính đến năm 2020 sẽ có khoảng 36 triệu xe gắn máy
trên cả nước. Báo cáo môi trường quốc gia năm 2013 cho thấy xe máy chiếm tỷ trọng lớn
trong sự phát thải các chất ô nhiễm CO, VOCs, TSP với nồng độ lần lượt là 98%, 97% và
47%, còn ô tô con và ô tô các loại chiếm tỷ trọng lớn trong sự phát thải SO2, NOx lần lượt
là 82%, 87%. Số liệu quan trắc môi trường không khí ở các đô thị lớn như Tp HCM, Hà
Nội, Cần Thơ và Đà Nẵng trong giai đoạn 2003-2009 cho thấy: Nồng độ bụi tại khu vực
giao thông luôn vượt tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5937:2005, trung bình 1h) tại các đô thị
lớn, đây được xem là đặc điểm chung thường xảy ra ở các đô thị lớn đặc biệt là Tp
HCM.Vì vậy, việc tính toán tải lượng các chất ô nhiễm không khí do hoạt động giao
thông, mô phỏng quá trình lan truyền chất ô nhiễm trong không khí tại các đô thị là rất
cần thiết.

Hiện nay mô hình là một công cụ phù hợp được sử dụng trong các nghiên cứu đánh
giá, dự báo chất lượng môi trường làm cơ sở để đề xuất các giải pháp quản lý, giảm thiểu
ô nhiễm. Các mô hình chất lượng không khí được phát triển từ đầu thế kỷ 20 và liên tục
phát triển cho đến nay với các hướng chính là mô hình thống kê kinh nghiệm dựa trên cơ
sở lý thuyết GAUSS hay mô hình thống kê thủy động học và lý thuyết nửa thứ nguyên.
Mô hình Sutton được phát triển trên nền tảng lý thuyết GAUSS và được cải tiến để áp

1


dụng cho nguồn đường. Các yếu tố đầu vào của mô hình bao gồm tải lượng chất ô nhiễm,
các điều kiện khí tượng (vận tốc gió, hệ số khuếch tán) và độ cao của nguồn thải.
Bình Dương là địa phương có tốc độ tăng trưởng và phát triển kinh tế cao kéo
theo tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng.Hoạt động của các phương
tiện vận tải không chỉ ảnh hưởng tới chất lượng môi trường không khí mà còn tác động
tới sức khỏe của những hộ dân sống ven đường cũng như những người dân tham gia giao
thông. Số lượng các phương tiện giao thông tại Bình Dương ngày càng tăng đã làm gia
tăng tải lượng cũng như nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí. Quốc lộ 13 là trục
đường giao thông chiến lược quan trọng, xuất phát từ TP. Hồ Chí Minh, đi dọc chiều dài
của tỉnh từ phía Nam lên phía Bắc, nối với tỉnh Bình Phước và đi qua Vương quốc
Campuchia đến biên giới Thái Lan. Đại lộ Bình Dương là một đoạn của Quốc lộ 13 đi
qua tỉnh Bình Dương, bắt đầu từ cầu Vĩnh Bình đến cầu Tham Rớt. Với chiều dài 64,1
km, tuyến đường này là lối vào của các khu dân cư, thành thị đông đúc (TP. Thủ Dầu
Một, TX. Thuận An …); khu công nghiệp (Việt Hương, VSIP I, VSIP II, Mỹ Phước); khu
đô thị mới (thành phố Mới, Bàu Bàng…). Với vai trò là trục đường giao thông chính tại
địa phương, mật độ phương tiện giao thông trên tuyến đường này ngày càng gia tăng. Tuy
chất lượng không khí tại Bình Dương nói chung và dọc đại lộ Bình Dương nói riêng vẫn
chưa đến mức báo động. Nhưng với tốc độ tăng trưởng kinh tế và phát triển về giao thông
vận tải, nếu không có giải pháp kiểm soát chất ô nhiễm từ hoạt động giao thông thì chất
lượng không khí sẽ bị ô nhiễm và gây ra những khó khăn như tại TP HCM, Hà Nội hiện

nay.
Vì vậy việc tính toán tải lượng các chất ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông và
đánh giá, dự báo sự lan truyền chất ô nhiễm trong không khí dọc đại lộ Bình Dương là rất
cần thiết.
Từ các lý do trên, vậy đề tài “Ứng dụng mô hình Sutton trong đánh giá ô nhiễm
không khí do giao thông ở đại lộ Bình Dương” được thực hiện nhằm tính toán tải lượng
các ô nhiễm chính từ hoạt động giao thông và đánh giá sự lan truyền của chúng trong
không khí dọc tuyến đại lộ Bình Dương; làm tiền đề cho công tác quản lý, kiểm soát ô
nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Bình Dương.
2. Mục tiêu của đề tài:
- Ước tính tải lượng các chất ô nhiễm chính từ nguồn thải giao thông trên đại lộ Bình
Dương, các thông số bao gồm: CO, NO2, PM10
-

Đánh giá sự phát tán của các khí ô nhiễm dọc đại lộ Bình Dương bằng mô hình Sutton

2


-

Dự báo tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm đến năm 2020 làm căn cứ đề xuất giải

pháp kiếm soát.
3. Đối tượng nghiên cứu:
- Đối tượng của nghiên cứu là các thông số ô nhiễm không khí do giao thông bao gồm:
CO, NO2, và PM10 và mức độ phát tán của chúng trong môi trường.
- Mô hình Sutton và phần mềm Surfer phục vụ tính toán và thể hiện các đường đồng
mức của nồng độ chất ô nhiễm dọc đại lộ Bình Dương.
4. Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là dọc tuyến đại lộ Bình Dương_một đoạn của Quốc lộ 13
đi qua tỉnh Bình Dương; bắt đầu từ cầu Vĩnh Bình đến cầu Tham Rớt.
5. Ý nghĩa của đề tài:
- Kết quả của đề tài là tiền đề cho công tác quản lý, kiểm soát ô nhiễm không khí trên
địa bàn tỉnh Bình Dương.
- Từ các kết quả của đề tài, có thể nhận định khả năng áp dụng mô hình Sutton trong
tính toán ô nhiễm không khí do nguồn giao thông gây ra.
- Phục vụ công tác giảng dạy tại khoa Tài nguyên Môi trường, đại học Thủ Dầu Một.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Chất lượng môi trường không khí ở các đô thị và tỉnh Bình Dương
1.1.1. Các nguồn và tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí đô thị
Tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí chủ yếu và các thông số đánh giá bao
gồm: bụi lơ lửng tổng số (TSP), bụi PM10, chì; các chất khí vô cơ như CO, SO2, NOx, HF,
HCl, H2S …; các chất hữu cơ bay hơi như hydrocacbon (HnCm), benzen; tiếng ồn; nhiệt.
Các nguồn chính gây ô nhiễm không khí và tác nhân tương ứng bao gồm:
a. Hoạt động giao thông
Giao thông được xem là một nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí chủ yếu, nhất
là ở các đô thị lớn và các khu vực đông dân cư. Cùng với sự gia tăng nhu cầu vận chuyển
hàng hóa, phương tiện giao thông cá nhân và chất lượng nhiên liệu, chất lượng hệ thống
giao thông không đảm bảo là sự gia tăng về lượng phát thải của các chất ô nhiễm không
khí. Các yếu tố khác có tác động đến chất lượng không khí là điều kiện khí tượng như tốc
độ gió, hướng gió, độ ổn định khí quyển, địa hình … vì chúng ảnh hưởng đến khả năng
phát tán, lan truyền, chuyển hóa các chất ô nhiễm trong môi trường.
Các chất khí này được phát sinh do quá trình đốt nhiên liệu trong động cơ, sự bay hơi
của nhiên liệu và bụi, đất bị cuốn lên từ bề mặt đường trong quá trình di chuyển của các
phương tiện giao thông.

Nhiều nghiên cứu ở quy mô địa phương và toàn cầu cho thấy hoạt động giao thông
đường bộ là nguồn chủ yếu gây nên ô nhiễm không khí ở các thành phố lớn. Quá trình số
thị hóa làm gia tăng dân số kéo theo sự gia tăng phương tiện giao thông. Sự phát triển
công nghiệp cũng làm gia tăng nhu cầu vận chuyển hàng hóa nên lượng xe tải, xe
container cũng gia tăng. Đồng thời khi mức sống càng cao thì con người có nhu cầu sử
dụng xe ô tô càng lớn.
Tại Việt Nam,ước tính hàng năm hoạt động giao thông vận tải tiêu thụ khoảng 30%
lượng xăng dầu nhập khẩu và phát thải khoảng 70% tổng lượng khí thải tại các đô thị lớn.
Ước tính hoạt động giao thông đóng gớp gần 85% lượng khí CO, 95% lượng VOCs. Hoạt
động công nghiệp là nguồn đóng góp chính đối với SO2. Đối với NOx thì tỷ lệ đóng góp
của hoạt động công nghiệp và giao thông bằng nhau.
Tỷ lệ phát thải các khí ô nhiễm của các phương tiện giao thông cũng khác nhau. Xe
gắn máy (phần lớn sử dụng xăng) là nguồn đóng góp chính các khí như CO, CxHy và
VOCs; trong khi xe tải (sử dụng dầu diesel) lại thải ra nhiều SO2 và NOx hơn.
Do quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh nên Việt Nam sẽ đối mặt với các vấn đề thách
thức nảy sinh trong các thập kỷ tới trong đó có vấn đề ô nhiễm không khí. Nhu cầu giao

4


thông gia tăng nhưng hầu hết các tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ có bề rộng hẹp, nhiều
tuyến quá tải, gây ùn tắc giao thông và do đó lượng khí thải phát sinh rất lớn.
b. Hoạt động công nghiệp
Các loại hình hoạt động công nghiệp là nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí
đáng kể. Các tác nhân gây ô nhiễm phát sinh từ quá trình khai thác và cung ứng nguyên
vật liệu, khí thải từ các công đoạn sản xuất như đốt nhiên liệu hóa thạch, đốt lò hơi, hóa
chất bay hơi.
Nguồn này có đặc trưng là có thành phần chất ô nhiễm phụ thuộc vào loại hình sản
xuất, quy trình công nghệ, quy mô và nhiên liệu sử dụng. Khí thải thường có nồng độ chất
ô nhiễm cao, tập trung trong một khu vực. Các chất độc hại trong khí thải công nghiệp

được phân loại thành các nhóm: bụi, nhóm chất vô cơ và nhóm các chất hữu cơ; trong đó
SO2, NO2, TSP chiếm phần lớn tải lượng các chất ô nhiễm
c. Hoạt động xây dựng
Các hoạt động như đào đất, đập phá công trình cũ, vật liệu rơi vãi trong quá trình vận
chuyển cũng phát thải một lượng lớn bụi, gây ô nhiễm không khí khu vực xung quanh.
d. Hoạt động nông nghiệp và làng nghề
Hoạt động nông nghiệp bao gồm chăn nuôi và trồng trọt làm phát sinh một lượng khá
lớn các chất ô nhiễm không khí như CH4, NOx, CO2, NH3… Bên cạnh đó việc sử dụng
hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu … cũng làm bay hơi các khí độc, ảnh hưởng đến
sức khỏe con người và môi trường. Việc đốt rơm rạ, các chất thải nông nghiệp sau khi thu
hoạch phát sinh các khí, trong đó có aldehyte và bụi mịn gây ảnh hưởng xấu cho sức khỏe
con người.
Đối với làng nghề, các khí thải độc hại xuất phát từ việc sử dụng than (thường có chất
lượng thấp) làm nhiên liệu, sử dụng nguyên vật liệu, hóa chất trong quá trình sản xuất.
Tùy vào loại hình làng nghề mà các tác nhân ô nhiễm cũng đặc trưng. Ngành tái chế kim
loại có tải lượng ô nhiễm cao nhất do quá trình tái chế, gia công kim loại phát sinh hơi
axit, hơi kiềm, các oxit kim loại. Các làng nghề thực phẩm lại phát sinh nhiều khí có mùi
hôi như SO2, NO2, H2S, NH3,… Làng nghề thủ công mỹ nghệ lại phát sinh nhiều SO2 do
quá trình xử lý chống mốc cho các sản phẩm.
e. Hoạt động chôn lấp và xử lý chất thải
Các bãi rác lộ thiên là nơi tập trung chất thaỉ rắn, thành phần hữu cơ là chủ yếu nên
quá trình phân hủy sẽ tạo ra CH4 và CO2. Ước tính 30% các khí hình thành trong quá
trình phân hủy chất thải được thoát ra ngoài mà không cần một tác động nào.Hoạt động
đốt chất thải rắn cũng làm phát sinh NOx, CO, HCl, Dioxin

5


1.1.2. Chất lượng không khí đô thị tại Việt Nam và trên thế giới
1.1.2.1. Tình hình ô nhiễm không khí tại các đô thị trên thế giới

Hầu hết các thành phố lớn của các quốc gia đang phát triển có nồng độ chất ô nhiễm
không khí cao hơn hướng dẫn của WHO, ở các quốc gia phát triển thì hầu hết đều nhỏ
hơn quy định của WHO. Ô nhiễm không khí là một nguồn ô nhiễm môi trường được quan
tâm ở các thành phố lớn vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người dân cũng như các
công trình kiến trúc, sự phát triển của thực vật… Bảng 1.1 thể hiện tổng hợp nồng độ các
tác nhân ô nhiễm không khí chính tại một số thành phố lớn trên thế giới (Hồ Minh Dũng,
2011).
Bảng 1.1. Nồng độ các tác nhân ô nhiễm không khí chính tại một số thành phố lớn trên
thế giới
Tên thành
phố, nước
Tokyo,
Nhật Bản
Seoul,
Hàn Quốc
Mexico
New York,
Mỹ
Bombay,
Ấn Độ
Delhi, Ấn Độ
Sao Paulo,
Brasil
Thượng Hải,
Trung Quốc
Los Angeles,
Mỹ
Jakarta,
Indonesia
Osaka,

Nhật Bản
Moscow,
Nga
Bắc Kinh,
Trung Quốc
Rio De
Janeiro,

Nồng độ các chất ô nhiễm sơ cấp, µg/m3
(Trung bình năm)
Bụi
PM10
SO2
NO2

Dân số,
triệu
người

Ozon, µg/m3
(trung bình
giờ cực đại)

33,4

-

49

-

18

68

23,1

-

84

-

44

60

22,0

546

201

52

46

55

21,8

272

-

24

26

70

21,1

-

240

-

33

39

20,8

-

415

-

24

41

20,3

403

53

-

18

47

18,6

-

246

-

53

73

17,9

22,5

-

39

9

66

16,9

-

271

-

-

-

16,6

-

43

-

19

63

13,4

-

100

-

-

12,4

-

337

-

90

122

12,2

-

60

-

50

40

6

80


Tên thành
phố, nước
Brasil
Tiêu chuẩn
WHO

Dân số,
triệu
người

Ozon, µg/m3
(trung bình
giờ cực đại)

-

-

Nồng độ các chất ô nhiễm sơ cấp, µg/m3
(Trung bình năm)
Bụi
PM10
SO2
NO2
90

20

50

40

1.1.2.2. Ô nhiễm không khí tại các đô thị của Việt Nam
Môi trường không khí tại các đô thị của Việt Nam chịu ảnh hưởng của nhiều nguồn
thải. Theo báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2013, trong những năm gần đây,
chất lượng không khí ở các đô thị của Việt Nam chưa được cải thiện nhiều. Ô nhiễm bụi
và NOx là hai vấn đề đáng quan tâm ở Việt Nam, các thông số khác như CO, SO2đã có
dấu hiệu ô nhiễm ở các thành phố, đô thị lớn (Bộ Tài nguyên Môi trường, 2013)
a. Vấn đề ô nhiễm bụi
Bụi là tập hợp các phần tử vật chất có kích thước (đường kính) lớn hơn kích thước
phân tử nhưng nhỏ hơn 500µm. Ô nhiễm bụi được phản ánh qua các thông số:

-

TSP (bụi lơ lửng tổng số): tập hợp các hạt có kích thước ≤ 100µm
Bụi PM10: tập hợp các hạt có kích thước ≤ 10µm

Bụi PM5: tập hợp các hạt có kích thước ≤ 5µm
Bụi PM2,5: tập hợp các hạt có kích thước ≤ 2,5µm

Bụi PM1: tập hợp các hạt có kích thước ≤ 1µm
Trong thành phần bụi thì tỷ lệ bụi mịn tương đối cao và biến động theo thời gian, theo
khu vực. Ở khu vực phía Bắc, do đặc trưng của khí hậu cận nhiệt đới ẩm; sự dao động
nồng độ bụi theo quy luật: ô nhiễm thường xảy ra vào các tháng có nhiệt độ thấp hoặc
không khí khô làm cản trở sự phân tán các chất ô nhiễm ở tầng mặt. Đối với khu vực
Trung Bộ, do nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, nền nhiệt ổn địnhnên sự khác biệt về
nồng độ bụi PM10 không rõ rệt. Ở miền Nam, khí hậu có sự phân hóa theo mùa; nồng độ
bụi có sự khác biệt đáng kể giữa mùa mưa và mùa khô

7


Hình 1.1. Diễn biến nồng độ TSP (trung bình 24h) trong không khí xung quanh tại một số
tuyến đường đô thị giai đoạn 2008-2012
(Nguồn: Báo cáo hiện trạng Môi trường quốc gia 2013)
Ô nhiễm bụi biểu hiện rõ ở cạnh các trục giao thông. Số liệu quan trắc tại các điểm
ven đường nằm trong chương trình quan trắc ba vùng kinh tế trọng điểm giai đoạn từ
2008-2013 có tỷ lệ giá trị vượt QCVN 05:2013/BTNMT dao động từ 42% ở miền Trung,
44% ở miền Nam và 68% ở miền Bắc.Nồng độ bụi (TSP, PM10, PM2.5 và PM1) cũng tăng
cao ở các trục giao thông vào giờ cao điểm do số lượng phương tiện giao thông cao nhất
trong ngày và tình trạng kẹt xe dẫn đến sự gia tăng lượng phát thải (Báo cáo hiện trạng
Môi trường Quốc gia, 2013).
Kích thước các hạt bụi càng nhỏ thì càng dễ xâm nhập vào hệ hô hấp, gây nên các
bệnh về hô hấp. Các hạt bụi mịn thường có tính axit, có kích thước rất nhỏ nên tồn tại rất
lâu trong khí quyển và phát tán đi xa nên ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người lớn hơn
bụi thô (Hồ Minh Dũng, 2006).
b. Ô nhiễm NOx

NOx là hỗn hợp hai khí NO và NO2, nó phản ánh mức ô nhiễm tổng hợp của hai khí
trên. Ở các đô thị, NOx chủ yếu từ hoạt động giao thông và công nghiệp nên nồng độ NOx
tăng cao vào giờ cao điểm buổi sáng và buổi chiều khi mật độ giao thông cao. Ở Việt
Nam, nồng độ NO2 trong không khí các đô thị vẫn duy trì xấp xỉ ngưỡng QCVN
05:2013/BTNMT, số lần vượt không nhiều và tập trung chủ yếu ở khu vực ven đường
(Báo cáo hiện trạng Môi trường Quốc gia, 2013).

8


Hình 1.2. Diễn biến nồng độ NO2 (trung bình 24h) trong không khí xung quanh tại một
số tuyến đường đô thị giai đoạn 2008-2012
(Nguồn: Báo cáo hiện trạng Môi trường quốc gia 2013)
NO2 là sản phẩm chuyển hóa của NO sau khi NO được phát tán vào môi trường không
khí. Nồng độ NO2 thường tăng mạnh sau khi NO phát tán vào môi trường. NO2 có khả
năng phản ứng với các gốc hydroxyl (HO) trong khí quyển để hình thành HNO3, là một
trong những nguyên nhân gây mưa axit. Việc tiếp xúc quá lâu với không khí bị ô nhiễm
NOx là nguyên nhân gây các bệnh về phổi. NOx còn gây tác hại, ăn mòn các công trình
kiến trúc, ảnh hưởng đề sự sinh trưởng của thực vật (Phạm Ngọc Đăng, 1997).
c. Ô nhiễm CO
Nồng độ khí CO có sự khác nhau rõ ràng giữa các tuyến đường lớn ở TP. Hồ Chí
Minh, Hà Nội với các tuyến đường có mật độ trung bình ở Cần Thơ, Nghệ An… và các
địa phương khác có tốc độ phát triển chậm hơn.

9


Hình 1.3. Diễn biến nồng độ CO trung bình 24h trong không khí xung quanh tại một số
tuyến đường đô thị và khu dân cư giai đoạn 2008-2012
(Nguồn: Báo cáo hiện trạng Môi trường quốc gia, 2013)

Khí CO phát sinh do việc đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn. Ở nồng độ thấp, CO
không nguy hiểm do được chuyển hóa thành CO2. Ở nồng độ cao thì đó là một khí rất độc
do nó phản ứng với Hemoglobin (Hb) trong máu gây thiếu oxy. Hb là tác nhân vận
chuyển Oxi trong máu, khi CO kết hợp với Hb thì không còn tác nhân vận chuyển Oxy
(Phạm Ngọc Đăng, 1997).
d. SO2
SO2được phát sinh từ quá trình đốt than và dầu chứa lưu huỳnh. Đó là một khí có tính
axit, là nguyên nhân gây mưa axit, cũng như ảnh hưởng đến sức khỏe con người, sự sinh
trưởng của cây cối, ăn mòn các công trình kiến trúc.Khí SO2 phát sinh từ quá trình đốt
nhiên liệu than đá và dầu chứa lưu huỳnh.

10