(Luận văn thạc sĩ) đánh giá chất lượng môi trường không khí bằng chỉ tiêu tổng hợp dựa trên chuỗi số liệu quan trắc tự động tại thành phố hà nội và đà nẵng

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

Nguyễn Thúy Hƣờng

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ
BẰNG CHỈ TIÊU TỔNG HỢP DỰA TRÊN CHUỖI SỐ
LIỆU QUAN TRẮC TỰ ĐỘNG TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI
VÀ ĐÀ NẴNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội, 2015


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

Nguyễn Thúy Hƣờng

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ BẰNG
CHỈ TIÊU TỔNG HỢP DỰA TRÊN CHUỖI SỐ LIỆU QUAN TRẮC
TỰ ĐỘNG TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS. TS. Phạm Ngọc Hồ

Hà Nội, 2015


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới NGƯT. GS. TS.
Phạm Ngọc Hồ, thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình thực
hiện luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ quản lý tại Trung tâm
Quan trắc Môi trường, Tổng cục Môi trường đã cung cấp số liệu phục vụ cho
việc thực hiện nghiên cứu này.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ Trung tâm
Nghiên cứu Quan trắc và Mơ hình hóa Mơi trường, Đại học Khoa học Tự
nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt
quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Khoa Môi trường,
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã truyền đạt kiến thức,
chia sẻ kinh nghiệm quý báu với tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu và thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tác giả xin được bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới gia đình, người
thân và bạn bè đã luôn quan tâm, chia sẻ và động viên tác giả trong suốt quá
trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Tác giả

Nguyễn Thúy Hƣờng

i

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................i
MỤC LỤC............................................................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ..............................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... vii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ......................................................................................4
1.1. Tổng quan tài liệu liên quan đến trạm quan trắc chất lƣợng khơng khí
tự động cố định. .............................................................................................4
1.1.1. Hiện trạng mạng lƣới quan trắc chất lƣợng khơng khí tự động cố định
quốc gia ...........................................................................................................4
1.1.2. Giới thiệu chung về trạm quan trắc CLKK tự động tại Nguyễn Văn
Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) ..............................................................6
1.1.3. Một số đánh giá trƣớc đó dựa trên số liệu quan trắc CLKK tự động
tại 2 trạm Nguyễn Văn Cừ và trạm Lê Duẩn .................................................8
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số đánh giá chất
lƣợng môi trƣờng khơng khí trong và ngồi nƣớc bởi các cơ quan chính
phủ cũng nhƣ các nhà khoa học ..................................................................10
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................22
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...........................................................................22
2.2. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................22
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................22
2.3.1. Xử lý số liệu ........................................................................................22
2.3.2. Phƣơng pháp chỉ số chất lƣợng/ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí .......24

ii


2.3.3. Trình bày kết quả nghiên cứu .............................................................34

Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................35
3.1. Chất lƣợng môi trƣờng khơng khí đánh giá theo phƣơng pháp AQI của
tác giả Nghiêm Trung Dũng so sánh với RAPI của tác giả Phạm Ngọc Hồ
cho 2 trạm (trƣờng hợp 1) ...........................................................................35
3.2. Chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí đánh giá theo phƣơng pháp AQI của
Tổng cục so sánh với RAPI của tác giả Phạm Ngọc Hồ cho 2 trạm (trƣờng
hợp 2) ...........................................................................................................45
3.3. Nhận xét chung .....................................................................................55
3.4. Thảo luận ..............................................................................................57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................61
PHỤ LỤC .............................................................................................................66

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Bản đồ phân bố các trạm quan trắc khơng khí cố định và tự động do Bộ Tài
ngun và Mơi trƣờng quản lý ........................................................................................ 5
Hình 2. Bản đồ 2 trạm quan trắc khơng khí cố định, tự động đƣợc khảo sát ................. 6
Hình 3. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo tháng tại trạm Nguyễn Văn Cừ đánh giá
theo AQI-NTD và RAPI ................................................................................................ 41
Hình 4. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo tháng tại trạm Lê Duẩn đánh giá theo
AQI-NTD và RAPI ........................................................................................................ 42
Hình 5. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo năm tại 2 trạm đánh giá theo AQI-NTD
và RAPI .......................................................................................................................... 43
Hình 6. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng tại trạm Nguyễn Văn Cừ đánh giá theo AQITC và RAPI.................................................................................................................... 51
Hình 7. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng tại trạm Lê Duẩn đánh giá theo AQI-TC và
RAPI............................................................................................................................... 52
Hình 8. Tần suất chất lƣợng mơi trƣờng theo năm tại 2 trạm đánh giá theo AQI-TC và

RAPI............................................................................................................................... 53

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Bảng tổng kết một số chỉ số chất lƣợng khơng khí tổng hợp có tính đến
sự tham gia của các thông số ô nhiễm .................................................................14
Bảng 2. Bảng thống kê dữ liệu đầu vào cho cả 3 phƣơng pháp..........................23
Bảng 3. Bảng phân cấp chỉ số chất lƣợng môi trƣờng theo chỉ số AQI .............25
Bảng 4. Các điểm giới hạn của AQI tƣơng ứng với QCVN 05/BTNMT ...........26
Bảng 5. Hình thức thể hiện và ý nghĩ sức khỏe của AQI....................................27
Bảng 6. Ví dụ minh họa cách tính trọng số Wi (TCj) của 8 chất khảo sát có trong
QCVN 05:2013/BTNMT .....................................................................................30
Bảng 7. Bảng phân cấp chất lƣợng môi trƣờng dựa trên RAPI/RAPI* ..............32
Bảng 8. Bảng trọng số cho từng thông số ứng với trƣờng hợp 1........................33
Bảng 9. Bảng trọng số cho từng thông số ứng với trƣờng hợp 2........................33
Bảng 10. Thang phân cấp của AQI – NTD và RAPI ..........................................35
Bảng 11. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 1:
So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm
Ngọc Hồ năm 2011 ..............................................................................................36
Bảng 12. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 1:
So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm
Ngọc Hồ năm 2012 ..............................................................................................38
Bảng 13. Tần suất CLMT không khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 1: So sánh
giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ
năm 2011 ..............................................................................................................39
Bảng 14. Tần suất CLMT khơng khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 1: So sánh
giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ
năm 2012 ..............................................................................................................40

v


Bảng 15. Thang phân cấp của AQI – TC và RAPI .............................................45
Bảng 16. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 2:
So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. tác giả Phạm Ngọc Hồ năm
2011 ......................................................................................................................47
Bảng 17. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 2:
So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. tác giả Phạm Ngọc Hồ năm
2012 ......................................................................................................................48
Bảng 18. Tần suất CLMT khơng khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 2: So sánh
giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. TS. Phạm Ngọc Hồ năm 2011 ...........49
Bảng 19. Tần suất CLMT khơng khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 2: So sánh
giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. TS. Phạm Ngọc Hồ năm 2012 ...........50

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AQI

Air Quality Index

AQI-NTD

Chỉ số Chất lƣợng khơng khí do tác giả Nguyễn Trung
Dũng đề xuất

AQI-TC

Chỉ số Chất lƣợng khơng khí quy định bởi Tổng cục Mơi
trƣờng

BTNMT

Bộ Tài ngun và Mơi trƣờng

CLKK

Chất lƣợng khơng khí

CLMT

Chất lƣợng mơi trƣờng

KTTV

Khí tƣợng Thủy văn

NVC

Nguyễn Văn Cừ

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

RAPI

Relative Air Pollution Index

REQI

Relative Environmental Quality Index

TAPI

Total Air Pollution Index

TB

Trung bình

TC

Tiêu chuẩn

TCMT

Tổng cục Môi trƣờng

TEQI

Total Environmental Quality Index

WHO

World Health Organization

vii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Tổ chức Y tế thế giới (WHO) ƣớc tính rằng ơ nhiễm khơng khí là ngun
nhân của hơn ba triệu trƣờng hợp tử vong sớm hàng năm trên toàn thế giới [36].
SO2, các hạt bụi có thể xâm nhập vào bộ phận hô hấp của con ngƣời. NO2, CO
là các chất ô nhiễm chính phát sinh chủ yếu từ các phƣơng tiện giao thông vận
tải chạy bằng động cơ diesel. Các chất ô nhiễm này cùng với chất ô nhiễm thứ
cấp là O3, gây ra tác động không nhỏ tới sức khỏe, tài sản, và mơi trƣờng sống
của con ngƣời. Ơ nhiễm khơng khí cũng đang nhận đƣợc sự quan tâm chú ý của
Chính phủ Việt Nam trong những năm gần đây. Thủ tƣớng Chính phủ Việt Nam
đã có quyết định số 16/2007/QĐ-TTg ngày 29 tháng 01 năm 2007 về việc phê
duyệt "Quy hoạch tổng thể mạng lƣới quan trắc tài ngun và mơi trƣờng quốc
gia đến năm 2020" trong đó có quy hoạch mạng lƣới quan trắc tự động chất
lƣợng mơi trƣờng khơng khí tồn quốc [7]. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa
là một lƣợng lớn thơng tin, dữ liệu về mơi trƣờng khơng khí sẽ đƣợc bổ sung,
cập nhật mỗi giờ, mỗi ngày, và mỗi năm, buộc chúng ta phải tiếp nhận và hiểu
nó. Việc có đƣợc hệ thống quan trắc chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí đáp ứng
yêu cầu thật sự không dễ. Sử dụng, tổng hợp, phân tích chuỗi số liệu quan trắc
này làm cơ sở cho việc đánh giá chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí tồn diện, có
tính thuyết phục lại càng khơng đơn giản.
Về khía cạnh mơi trƣờng, cơng chúng hay các nhà chức trách đều muốn
có câu trả lời cho câu hỏi liên quan đến chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí xung
quanh, ―tốt hơn hay xấu đi?‖ hoặc ―nó có ơ nhiễm hay khơng và nếu ơ nhiễm thì
ở mức độ nào?‖ Họ mong muốn câu trả lời ngắn gọn, đơn giản và dễ nắm bắt.
Mặt khác, các nhà khoa học hay các chuyên gia trong lĩnh vực này lại có thể
thấy đây là câu hỏi khơng đơn giản chút nào, nó địi hỏi có sự phân tích của
hàng trăm phép đo nồng độ các chất ô nhiễm khác nhau, đôi khi phức tạp do

thiếu dữ liệu, dữ liệu không đồng nhất hoặc tồn tại sự mơ hồ, không chắc chắn
trong kết quả. Thật không may, những ngƣời đặt câu hỏi thƣờng không hài lòng

1


với câu trả lời tƣơng đƣơng một quyển sổ dày hàng trăm trang với một loạt các
số liệu thô theo thời gian, hay các phân tích thống kê về các chất ô nhiễm tại các
địa điểm khác nhau. Chỉ số chất lƣợng khơng khí (CLKK) tổng hợp là một cơng
cụ hữu hiệu giúp tìm ra câu trả lời súc tích.
Ở Việt Nam, trong mấy năm gần đây (từ 2010 đến nay) mới bắt đầu tiếp
cận ứng dụng chỉ số chất lƣợng/ ơ nhiễm khơng khí để đánh giá tổng hợp
CLKK. Tháng 7 năm 2011, Tổng cục Môi trƣờng ban hành QĐ 878/QĐ –
TCMT về việc hƣớng dẫn tính tốn chỉ số chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí [9].
Năm 2012, tác giả Nghiêm Trung Dũng và cộng sự cũng có bài báo nghiên cứu
về chỉ số chất lƣợng khơng khí AQI (theo phƣơng pháp của Mỹ) cơng bố trên
tạp chí Khí tƣợng Thủy văn số 613, tháng 1 năm 2012 [4]. Tác giả Phạm Ngọc
Hồ đã thiết lập chỉ số ô nhiễm khơng khí tƣơng đối (Relative Air Pollution
Index) – RAPI đƣợc phát triển từ chỉ số ơ nhiễm khơng khí tổng cộng (TAPI)
để đánh giá tổng hợp mức độ ô nhiễm khơng khí [1, 5, 6, 20, 31].
Bất kỳ một phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nào đều có ƣu,
nhƣợc điểm của nó. Theo thời gian, chỉ số chất lƣợng mơi trƣờng tổng hợp ngày
càng hồn thiện hơn cả về hình thức lẫn phƣơng pháp thiết lập thì vai trị của nó
cũng đƣợc mở rộng. Chính vì vậy, trong luận văn: “Đánh giá chất lượng mơi
trường khơng khí bằng chỉ tiêu tổng hợp dựa trên chuỗi số liệu quan trắc tự
động tại thành phố Hà Nội và Đà Nẵng”, tác giả sử dụng đồng thời 3 chỉ số: 2
chỉ số AQI và RAPI để đánh giá chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí xung quanh
khu vực trạm quan trắc tự động tại Thành phố Hà Nội và Thành phố Đà Nẵng
và xem xét mức độ phù hợp của kết quả thu đƣợc so với số liệu thực tế, đồng
thời xây dựng biểu đồ tần suất chất lƣợng môi trƣờng khơng khí ngày theo các

tháng trong năm tại 2 thành phố khảo sát.
2. Mục tiêu đề tài
- Áp dụng chỉ số AQI - TC (Chỉ số AQI do Tổng cục Môi trƣờng ban
hành); AQI - NTD (Chỉ số AQI đƣợc thiết lập theo hàm tuyến tính phân đoạn

2


của Mỹ do tác giả Nghiêm Trung Dũng và cộng sự công bố) và RAPI (chỉ số do
tác giả Phạm Ngọc Hồ đề xuất) để đánh giá chất lƣợng/ mức độ ơ nhiễm mơi
trƣờng khơng khí tại hai thành phố Hà Nội và Đà Nẵng. So sánh, nhận xét và
giải thích các kết quả của các phƣơng pháp.
- Đánh giá xu thế diễn biến mức độ ơ nhiễm khơng khí ngày (thông qua
tần suất f) theo các tháng trong năm làm cơ sở cho việc đƣa ra khuyến cáo sử
dụng các chỉ số trong việc cảnh báo tổng hợp mức độ ơ nhiễm khơng khí tại các
đơ thị ở nƣớc ta.

3


Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan tài liệu liên quan đến trạm quan trắc chất lƣợng khơng khí
tự động cố định.
1.1.1. Hiện trạng mạng lưới quan trắc chất lượng không khí tự động
cố định quốc gia
Các trạm quan trắc khơng khí tự động, cố định trên tồn quốc hoạt động
dƣới sự quản lý của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (17 trạm) hoặc Sở Tài
nguyên Môi trƣờng các tỉnh (khoảng 11 trạm). Các trạm do Bộ Tài nguyên và
Môi trƣờng quản lý đƣợc vận hành bởi Tổng cục Môi trƣờng (7 trạm), Trung
tâm Mạng lƣới Khí tƣợng Thủy văn (10 trạm) [3,10].

Mạng lƣới quan trắc CLKK nền, nền vùng Quốc gia, trạm sinh thái do
Trung tâm Mạng lƣới Khí tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng/Trung tâm KTTV
Quốc gia (Bộ TN&MT) xây dựng, lắp đặt và vận hành. Các trạm quan trắc đƣợc
kết nối với trung tâm quản lý, điều hành tại Trung tâm Mạng lƣới Khí tƣợng và
Mơi trƣờng đặt tại 62, Nguyễn Chí Thanh, Hà Nội (Khí tƣợng Láng, Đống Đa,
Hà Nội) [10].
Trong khuôn khổ Dự án ―Tăng cƣờng thiết bị tự động quan trắc mơi
trƣờng khơng khí và nƣớc‖ theo Quyết định số 1698/QĐ-BTNMT ngày 29
tháng 10 năm 2007 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng và Quyết định
số 1073/QĐ-BTNMT ngày 11 tháng 6 năm 2009 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên
và Môi trƣờng, 07 trạm quan trắc mơi trƣờng khơng khí tự động đã đƣợc đầu tƣ,
xây dựng nhằm tăng cƣờng công tác giám sát ô nhiễm và quản lý môi trƣờng
quốc gia [3].
Tổng kết vị trí và các thơng số đo của các trạm do Bộ Tài ngun và Mơi
trƣờng quản lý đƣợc trình bày trong phần phụ lục 1.

4


Hình 1. Bản đồ phân bố các trạm quan trắc khơng khí cố định và tự động
do Bộ Tài ngun và Mơi trƣờng quản lý
Nhƣ vậy, có thể thấy khối lƣợng số liệu quan trắc hàng giờ và hàng năm
tƣơng đối lớn, nhu cầu tổng hợp số liệu và tính tốn để đơn giản hóa kết quả
quan trắc rất cao. Trong phạm vi luận văn, tác giả giới hạn phạm vi nghiên cứu
lại chỉ còn 2 trạm là Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) do Tổng
cục Môi trƣờng thiết kế, lắp đặt và vận hành. Đồng thời đánh giá sơ lƣợc tình
hình số liệu của 2 trạm. Đây là các trạm lắp đặt khá sớm trong khuôn khổ dự án
―Tăng cƣờng thiết bị tự động quan trắc mơi trƣờng khơng khí và nƣớc‖. Tổng
quan về 2 trạm đƣợc trình bày trong phần tiếp theo.

5


1.1.2. Giới thiệu chung về trạm quan trắc CLKK tự động tại Nguyễn
Văn Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng)
Trong phần này, tác giả trình bày thơng tin chung về 2 trạm quan trắc
nghiên cứu, chủ yếu dựa trên báo cáo của các trạm quan trắc này, đồng thời
trình bày khái qt về tình hình hiện trạng mơi trƣờng khơng khí khu vực dựa
trên các báo cáo hiện trạng mơi trƣờng khơng khí chính thức của Tổng cục Mơi
trƣờng và các tài liệu khác có liên quan.

VIỆT NAM

Quần đảo Hồng Sa (Việt Nam)

Quần đảo Trƣờng Sa (Việt Nam)

Hình 2. Bản đồ 2 trạm quan trắc khơng khí cố định, tự động đƣợc khảo sát

Trạm Nguyễn Văn Cừ [12]

6


Trạm quan trắc mơi trƣờng khơng khí tự động, cố định tại 556 Nguyễn
Văn Cừ, Long Biên. Trạm Nguyễn Văn Cừ hoàn thành lắp đặt vào tháng 5 năm
2009.
Địa điểm lắp đặt trạm
Trạm quan trắc tự động, cố định đƣợc lắp đặt cách đƣờng giao thông
Nguyễn Văn Cừ 30m và nằm trong khn viên của tồ nhà 5 tầng của Tổng cục

Mơi trƣờng. Đây là trục đƣờng có mật độ giao thơng lớn, là cửa ngõ phía Đơng
và Đơng Bắc của thành phố Hà Nội.
Tọa độ của trạm: Kinh độ: 21o2’56,3‖; Vĩ độ: 105o52’58,8‖
Thời gian quan trắc
Trạm Nguyễn Văn Cừ là trạm khơng khí tự động liên tục, bắt đầu hoạt
động từ 01tháng 6 năm 2009. Tần suất quan trắc của trạm Nguyễn Văn Cừ là 5
phút/lần. Hệ thống máy tính lƣu trữ số liệu cũng có thể xuất ra các giá trị trung
bình 1 giờ. Kết quả quan trắc đƣợc sử dụng chính là số liệu trung bình 1 giờ. Từ
đó tính ra các trung bình số học 24 giờ, trung bình tháng là trung bình số học
các giá trị trung bình 24 giờ của từng ngày trong tháng.
Trạm Lê Duẩn (Đà Nẵng) [12]
Trạm quan trắc môi trƣờng không khí tự động, cố định tại số 41, Lê
Duẩn, Hải Châu, Đà Nẵng thuộc Trung tâm Quan trắc Môi trƣờng Tổng cục
Mơi trƣờng. Trạm Lê Duẩn hồn thành lắp đặt vào tháng 7 năm 2010. Từ đó
đến nay, trạm đã cung cấp chuỗi số liệu liên tục và ổn định về chất lƣợng mơi
trƣờng khơng khí tại khu vực đặt trạm. Tuy nhiên trong khoảng tháng 7 năm
2011 đến khoảng tháng 11 năm 2011 số liệu trạm Lê Duẩn bị mất do sét đánh
nên khơng có dữ liệu.
Địa điểm lắp đặt
Trạm đƣợc lắp đặt tại ngã tƣ cách đƣờng giao thông Lê Duẩn 20m và
đƣờng Phan Chu Trinh 35m và nằm trong khn viên tồ nhà 8 tầng của Đại

7


học Đà Nẵng. Bên cạnh trạm có 2 cây tán cao hơn đƣờng ống lấy mẫu của trạm.
Đây là trục đƣờng có mật độ giao thơng lớn, là tuyến đƣờng trung tâm của Đà
Nẵng.
Tọa độ của trạm: Kinh độ: 16o04’6‖; Vĩ độ: 108o13’12‖
Thời gian quan trắc

Trạm Lê Duẩn là trạm khơng khí tự động liên tục, bắt đầu hoạt động từ
01/7/2010. Tần suất quan trắc của trạm Lê Duẩn là 5 phút/lần. Hệ thống máy
tính lƣu trữ số liệu cũng có thể xuất ra các giá trị trung bình 1giờ. Kết quả quan
trắc đƣợc sử dụng chính là số liệu trung bình 1 giờ. Từ đó tính ra các trung bình
số học 24 giờ, trung bình tháng là trung bình số học các giá trị trung bình 24 giờ
của từng ngày trong tháng.
Hai trạm Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) đều được đặt
gần các trục đường có mật độ giao thơng lớn.
1.1.3. Một số đánh giá trước đó dựa trên số liệu quan trắc CLKK tự
động tại 2 trạm Nguyễn Văn Cừ và trạm Lê Duẩn
a) Bụi
Số liệu đo tại trạm quan trắc Nguyễn Văn Cừ từ 2010-2013 cho thấy tỷ lệ
ơ nhiễm bụi này có sự dao động theo quy luật và ô nhiễm thƣờng tập trung vào
các tháng có nhiệt độ thấp hoặc khơng khí khơ làm cản trở sự phát tán của các
chất ô nhiễm ở tầng mặt. Đây là trƣờng hợp đo đƣợc ở Hà Nội, khu vực có đặc
trƣng khí hậu cận nhiệt đới ẩm với mùa hè nóng, mƣa nhiều (tháng 5-9) và mùa
đơng lạnh, ít mƣa (tháng 11-3). Số liệu đo ở trạm quan trắc khơng khí Lê Duẩn,
Thành phố Đà Nẵng, cho thấy sự ổn định về nồng độ các loại bụi PM1, PM2,5,
PM10 giữa mùa khô và mùa mƣa [2].
b) Khí NO, NO2, NOx
Mức độ biến động nồng độ các khí NOx cũng có sự phân hóa rõ ràng theo
ba miền với đặc trƣng miền Bắc (trạm Nguyễn Văn Cừ) mức ô nhiễm đạt cực

8


đại vào mùa đơng (điển hình tháng 12 đến tháng 4), trong khi khu vực miền
Trung (trạm Lê Duẩn) ít biểu hiện biến động theo mùa [2]
c) Ozone
O3 trong lớp khơng khí gần mặt đất ở các đơ thị thƣờng có quy luật tăng

mạnh nhất vào buổi trƣa khi mức độ bức xạ mặt trời là cao nhất và có mặt các
khí NOx, Hydrocacbon, VOCs trong mơi trƣờng. Kết quả quan trắc thông số O3
của trạm quan trắc Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội, tổng hợp số liệu năm 2012) cho
thấy các giá trị O3 phù hợp với quy luật thăng giáng tự nhiên ngày cao đêm
thấp. Một số nghiên cứu diễn giải sự xuất hiện nồng độ O3 cao là do chịu ảnh
hƣởng bởi một số nguồn gây ô nhiễm khác ngoài bức xạ mặt trời [2]
d) SO2, CO
Số liệu đo liên tục từ trạm Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) cho thấy CO thƣờng
có giá trị cực đại tƣơng ứng với hai khung giờ cao điểm giao thông buổi sáng
và chiều [2]
Kết quả quan trắc cho thấy nồng độ SO2 trung bình 24h trong mơi trƣờng
khơng khí tại Đà Nẵng trong 2 năm (2011 và 2012) đều thấp và nằm trong giới
hạn cho phép theo QCVN 05:2009/BTNMT với quy chuẩn nồng độ SO2 là 125
µg/m3 trong 24h [12]
e) Đánh giá CLKK bằng chỉ số AQI của Tổng cục Môi trƣờng
Chỉ số chất lƣợng khơng khí AQI vẫn duy trì ở mức tƣơng đối cao, điển
hình nhƣ ở Hà Nội số ngày có AQI ở mức kém (AQI = 101 ÷ 200) giai đoạn từ
2010 - 2013 chiếm tới 40 - 60% tổng số ngày quan trắc trong năm và có những
ngày chất lƣợng khơng khí suy giảm đến ngƣỡng xấu (AQI = 201 ÷ 300) và
nguy hại (AQI>300).
Nhìn chung, nồng độ bụi cao vẫn là vấn đề đáng lo ngại nhất, đặc biệt là
đối với mơi trƣờng khơng khí tại các đô thị. Tại các điểm quan trắc cạnh đƣờng
giao thơng, số ngày có giá trị AQI khơng đảm bảo ngƣỡng khuyến cáo an toàn

9


với sức khỏe cộng đồng do nồng độ bụi PM10 vƣợt ngƣỡng QCVN
05:2013/BTNMT vẫn chiếm tỷ lệ lớn. Bên cạnh đó, nồng độ NOx trong khơng
khí cao vƣợt mức cho phép QCVN cũng góp phần đáng kể trong những ngày

giá trị AQI vƣợt ngƣỡng 100.
Một điều đáng lƣu ý là dựa trên số liệu quan trắc liên tục tự động từ một
số trạm ven đƣờng có thể thấy nồng độ khí O3 ở Việt Nam đang có xu hƣớng
tăng đáng kể và rõ rệt từ năm 2013. Các thông số khác nhƣ CO, SO2,…vẫn duy
trì ở ngƣỡng cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT. Riêng mức độ ơ nhiễm khí
SO2 có xu hƣớng giảm so với thời gian trƣớc đây.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số đánh giá chất
lƣợng mơi trƣờng khơng khí trong và ngồi nƣớc bởi các cơ quan chính
phủ cũng nhƣ các nhà khoa học
Trên thế giới [9, 11, 13-19, 22-24, 26-33]
Có rất nhiều chỉ số khác nhau và thậm chí khác nhau ngay cả trong
những nƣớc có cùng quy định pháp luật hay quy định về môi trƣờng, hoặc
những khu vực/ thành phố trong cùng một nƣớc cũng sử dụng các chỉ số khác
nhau. Trong đó, một số khác biệt có thể giải thích do sự khác nhau về đặc điểm
chất lƣợng khơng khí. Và một số điểm khác biệt khác thì do các tiếp cận khác
nhau [19, 32]
Thơng thƣờng có 3 trƣờng hợp tính chỉ số phụ [11]:
Trƣờng hợp 1: Chỉ số của từng chất ơ nhiễm đƣợc tính riêng rẽ dựa trên
tuyến tính hóa đƣờng cong phân đoạn theo các giá trị dƣới và trên của nồng độ
chất ô nhiễm do Cục Bảo vệ Môi trƣờng Mỹ đề xuất. Mỹ, Hồng Kông, Thái
Lan, Ấn Độ, Hàn Quốc là các nƣớc theo cách tiếp cận này. Chỉ số đơn lẻ (chỉ số
phụ) của chất ô nhiễm p nhƣ sau:

Ip 

I Hi  I Lo
(C p  BPLo )  I Lo
BPHi  BPLo

Trong đó:

10

(1.1)


Ip: Chỉ số chất lƣợng đơn lẻ của chất ô nhiễm p
Cp: Nồng độ của chất ô nhiễm p từ số liệu quan trắc đƣợc.
BPHi: Giá trị trên của Cp, có đƣợc từ tra bảng.
BPLo: Giá trị dƣới của Cp, có đƣợc từ tra bảng.
IHi: Chỉ số AQI ứng với nồng độ BPHi, có đƣợc từ tra bảng.
ILo: Chỉ số AQI ứng với nồng độ BPLo, có đƣợc từ tra bảng.
Bảng các ngƣỡng trên và dƣới của thang phân loại trình bày trong phần
phụ lục 2.
Theo nhận định của Tổng cục Mơi trƣờng Việt Nam thì phƣơng pháp này
có ƣu điểm và nhƣợc điểm sau
Ưu điểm: Do bảng các chỉ số trên và chỉ số dƣới dùng để tính tốn AQI
đƣợc xác định dựa vào Tiêu chuẩn môi trƣờng không khí Quốc gia và các
nghiên cứu về ảnh hƣởng của sức khỏe do ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí nên
các mức AQI ứng với từng loại tác động đến sức khỏe phù hợp với thực tế nhất.
Nhược điểm: Công thức tính tốn khá phức tạp và việc xây dựng các
bảng chỉ số trên và chỉ số dƣới khó khăn.
Trƣờng hợp 2: Chỉ số để đánh giá tổng hợp CLKK cuối cùng đƣợc đƣa ra
dựa trên bảng đối chiếu với 10 giá trị chỉ số thuộc 4 cấp độ đánh giá. Phƣơng
pháp này đƣợc Anh và Canada sử dụng. Bảng đối chiếu đƣợc thể hiện trong phụ
lục 3.
Theo nhận định của Tổng cục Mơi trƣờng Việt Nam thì phƣơng pháp này
có ƣu điểm và nhƣợc điểm sau:
Ưu điểm: Đơn giản, dễ xác định.
Nhược điểm: Chỉ phân hạng đƣợc các mức AQI mà không thể so sánh hai

giá trị AQI ở cùng một hạng.
Trƣờng hợp 3: Chỉ số đƣợc tính đơn giản dựa trên sự so sánh giữa nồng
độ của từng chất với tiêu chuẩn hay quy chuẩn môi trƣờng của quốc gia đƣợc
thể hiện bởi công thức dƣới đây:

11


Index =

Nồng độ chất ô nhiễm
Tiêu chuẩn cho phép ứng với chất ô nhiễm

100

(1.2)

Phƣơng pháp này hiện nay đang đƣợc áp dụng phổ biến ở nƣớc Úc. Nƣớc
ta cũng đang áp dụng.
Theo nhận định của Tổng cục Môi trƣờng Việt Nam thì phƣơng pháp này
có ƣu điểm và nhƣợc điểm sau:
Ưu điểm: Cơng thức tính tốn đơn giản, chỉ cần sử dụng Tiêu chuẩn
khơng khí quốc gia là có thể xác định đƣợc giá trị AQI
Nhược điểm: Các khoảng phân hạng giá trị AQI ứng với các ảnh hƣởng
khác nhau đến sức khỏe không đƣợc phù hợp nhƣ trƣờng hợp 1.
Hiện nay có hai xu hƣớng tính giá trị chỉ số tổng hợp cuối cùng cho ngày:
tính chỉ số bằng cách lấy giá trị lớn nhất (maximum) của các chỉ số phụ hoặc
tính chỉ số dựa trên việc tính tổng cộng (additive).
Hƣớng đầu tiên đƣợc áp dụng nhiều nhất trên thế giới. Theo nhận định
của Cơ quan Bảo vệ Tài ngun Mơi trƣờng Bang Georgia, Hoa Kỳ thì trƣờng

hợp lấy max các chỉ số phụ có những nhƣợc điểm sau: Mặc dù AQI đƣợc áp
dụng cho toàn đất nƣớc nhƣng không thể sử dụng duy nhất phƣơng pháp này để
đánh giá mức độ ảnh hƣởng đến sức khỏe của từng thành phố khác nhau – một
loạt các nhân tố khác ảnh hƣởng đến giá trị AQI cần đƣợc xem xét. Ví dụ, số
ngƣời thực tế bị phơi nhiễm ơ nhiễm khơng khí, kiểu hình giao thơng, thành
phần cơng nghiệp, và các điểm quan trắc đại diện cũng cần tính đến sự phát
triển hệ thống đánh giá chính xác tại các khu vực đơ thị. Hơn nữa, AQI khơng
tính cụ thể tới sự ảnh hƣởng của chất ô nhiễm tới động vật, thực vật, và các vật
liệu nhất định nhƣ bề mặt các tịa nhà, tƣợng đài. Tuy nhiên, có mối tƣơng quan
giữa giá trị AQI và gia tăng ảnh hƣởng tới tồn bộ mơi trƣờng, và các cơ quan
quản lý địa phƣơng cần chỉ ra tác động của việc tăng giá trị AQI tới nông
nghiệp hay tài sản của khu vực. Cuối cùng, giá trị AQI khơng tính tới các tác
động xấu có thể xảy ra liên quan tới sự kết hợp của các chất ô nhiễm. Khi các
nghiên cứu sâu hơn trong tƣơng lai đƣợc thực hiện, các giá trị để tính tốn chỉ
số AQI thay đổi để phù hợp với những ảnh hƣởng này [35]

12


Bên cạnh những chỉ số hiện đƣợc các cơ quan chính phủ sử dụng, cũng
có nhiều nghiên cứu ứng dụng của các nhà khoa học khác về chỉ số CLKK tổng
hợp. Thông tin về các chỉ số chất lƣợng không khí tổng hợp có tính đến đóng
góp của các chất ô nhiễm đƣợc trình bày trong bảng 1.

13


Bảng 1. Bảng tổng kết một số chỉ số chất lượng khơng khí tổng hợp có tính đến sự tham gia của các thông số ô
nhiễm
Trọng số/

Các thông số áp yếu tố tƣơng Mục đích sử
Tác giả
Chỉ số
dụng tính tốn
đƣơng trọng
dụng
số

Swamee và
CO, COH, NO2, O3,
KHÔNG Hàm chất lƣợng
 P 1


ρ
s
Tyagi (1999)
SO2, TSP, TSPxSO2
khơng khí tránh
 p 
 p 1

[27-30]
yếu tố ―mơ hồ‖,
sp là chỉ số phụ tƣơng ứng với chất ô nhiễm p
―che khuất‖
ρ số mũ
1
Kyrkilis và
CO, NO2, O3, PM10,

KHÔNG Ƣớc tính sự phơi

 P


nnk
SO2
nhiễm của cơng
  (AQIp ) 


(2007) [23]
dân thành phố
 p 1

AQIp là chỉ số phụ tƣơng ứng với chất ô nhiễm p
 số mũ
 1 
Khanna
CO, NO2, O3, SO2
CĨ
Đánh giá lợi ích
  
 



(2000) [22]
của giảm thiểu ô
p  

   p D p ( x n  
nhiễm khơng khí


p:D  0

đến sức khỏe con
 p thiệt hại biên do chất ô nhiễm p
ngƣời
D p () thể hiện hàm đáp ứng – liều lƣợng toàn xã
hội
 số mũ
x pn là nồng độ của chất ô nhiễm p tại điểm n
p

Cairncross
và nnk

 PSI = a *C
p

p

p

CO, NO2, O3, PM10,
SO2

p

p

14

CĨ

Phản ánh tác
động của tồn bô


Tác giả
(2007) [14]

Murena
(2004) [26]

Các thơng số áp
dụng tính tốn

Chỉ số

Trọng số/
yếu tố tƣơng
đƣơng trọng
số

ap tƣơng ứng với giá trị gia tăng nguy cơ
Cp giá trị nồng độ xung quanh trung bình trong một
khoảng thời gian
s

p

 PIbc 
s=1

p=1

Cp
BPb p,c

CO, NO2, O3, PM10,
SO2

Wps

- Cp là nồng độ ngày của chất ô nhiễm p
- BPp,c là giá trị nồng độ ngƣỡng dƣới ứng với thang
phân loại c (xây dựng dựa trên chỉ dẫn EC và
hƣớng dẫn của WHO) cho chất ô nhiễm p
-PIbc là giá trị dƣới của PI tƣơng ứng với giá trị chỉ
số phụ ô nhiễm cao nhất trong thang phân loại c cho
chất ô nhiễm p
- Wps trọng số khu vực tƣơng ứng với trạm quan
trắc ―s‖ trên tổng số trạm quan trắc chất ơ nhiễm p
đƣợc quan trắc

15

CĨ

Mục đích sử
dụng
sự ơ nhiễm
khơng khí tới sức
khỏe (rủi ro tử
vong)
Tính tới điều
kiện địa phƣơng


Tác giả
Cheng và
nnk
(2004) [16]

Trọng số/
Các thông số áp yếu tố tƣơng Mục đích sử
dụng tính tốn
đƣơng trọng
dụng
số
CO, NO2, O3, PM10,
CĨ
Đƣa ra kết quả
SO2
đánh giá khách
quan cho khoảng
thời gian dài

Chỉ số
5

 Ave
M ax [I1 , I 2 ,..., I 5 ]



daily

j1

[I j ]

5

Aveannual  Avedaily[I j ]
 j1

AveannualEntropydaily[M ax[I1 , I 2 ,..., I 5 ]]
Entropydaily[M ax[I1 , I 2 ,..., I 5 ]]

- Max [I1 , I 2 ,..., I 5 ] I1;…; Ij đại diện cho PM10, O3,
SO2, CO, và NO2 là hàm max cho các chỉ số phụ
5

 Ave
-

j1

daily

[I j ]

 5

Aveannual  Avedaily [I j ]
 j1


giá trị trung bình nền của 5

chất ơ nhiễm
-

AveannualEntropydaily[Max[I1 , I 2 ,..., I 5 ]]
Entropydaily[Max[I1 , I 2 ,..., I 5 ]]

giá trị chỉ số

entropy trung bình số học
Makra và
nnk
(2003) [24]

ASI 

CO, NO2, O3, PM10,
SO2

1 n  Ci 
 
n i 1  R i  i

16

KHÔNG

Đánh giá Chỉ số
Áp lực Khơng
khí cho khoảng
thời gian ngắn và
trung bình