Nghiên cứu xác định hàm lượng cacbon đen và bụi (PM10, PM2,5) tại một số nút giao thông của Hà Nội

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.42 MB, 74 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACBON ĐEN

VÀ BỤI (PM

10

, PM

2,5

) TẠI MỘT SỐ NÚT

GIAO THÔNG CỦA HÀ NỘI

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

NGUYỄN LÊ MINH PHƢƠNG

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACBON ĐEN

VÀ BỤI (PM

10

, PM

2,5

) TẠI MỘT SỐ NÚT

GIAO THÔNG CỦA HÀ NỘI

NGUYỄN LÊ MINH PHƢƠNG

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

MÃ SỐ: 8440301

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN THỊ THU PHƢƠNG

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƢỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Nguyễn Thị Thu Phương – Trường Đại

học Công nghiệp Hà Nội.

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Hùng Minh – Trung tâm quan

trắc môi trường Miền Bắc – Tổng cục Môi trường

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Trần Mạnh Trí – Đại học Khoa học Tự

nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bài luận văn này là thành quả thực hiện của bản thân tơi
trong suốt q trình nghiên cứu đề tài vừa qua.

Những kết quả thực nghiệm được trình bày trong luận văn này là trung thực do
tôi và các cộng sự thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Thu Phương.

Các kết quả nêu trong luận văn chưa đuợc cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào
của các nhóm nghiên cứu khác.

Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về nội dung đã trình bày trong bản báo cáo
này.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này một cách hồn chỉnh, lời đầu tiên với lịng kính
trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thị Thu
Phương – người đã hướng dẫn, chỉ bảo tôi thực hiện thành công luận văn thạc sỹ
này.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo khoa Môi trường cùng các
thầy cô, bạn bè phịng Phân tích khoa Mơi trường - trường Đại học Tài nguyên và
Môi trường Hà Nội đã hết lòng ủng hộ, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, nguời thân và bạn
bè ln mong muốn tơi hồn thành tốt bài luận văn.

Trong quá trình thực hiện luận văn dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh
khỏi những thiết sót, vì vậy tơi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Hội
đồng, quý thầy cô và các bạn để luận văn của tơi được hồn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 02 tháng 05 năm 2019

Học viên

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU ... 1

1. Đặt vấn đề ... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu ... 2

3. Nội dung nghiên cứu ... 2

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ... 3

1.1. Tổng quan về bụi ... 3

1.1.1. Định nghĩa ... 3

1.1.2. Phân loại ... 3

1.1.3. Tính chất ... 4

1.1.4. Tác động của bụi ... 4

1.2. Tổng quan về cacbon đen ... 5

1.2.1. Khái niệm, tính chất hạt cacbon đen ... 5

1.2.2. Nguồn phát sinh cacbon đen ... 8

1.2.3. Hiện trạng phát thải cacbon đen trên thế giới ... 12

1.2.4. Tác động của hạt cacbon đen ... 16

1.2.5. Các phương pháp xác định cacbon đen trong khơng khí ... 24

1.3. Tình hình nghiên cứu cacbon đen trong mơi trường khơng khí ... 26

1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ... 26

1.3.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam... 27

1.4. Tổng quan khu vực nghiên cứu ... 27

1.4.1. Hiện trạng chất lượng khơng khí tại Hà Nội ... 27

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM ... 31

2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ... 31

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu... 31

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ... 31

2.2. Phương pháp nghiên cứu ... 31

2.3. Lựa chọn vị trí lấy mẫu ... 31

2.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích các loại bụi ... 32

2.4.1. Dụng cụ, thiết bị sử dụng ... 32

2.4.2. Quy trình lấy mẫu bụi ... 36

2.4.3. Quy trình phân tích bụi ... 36

2.5. Phương pháp phân tích BC trong các loại bụi ... 38

2.6. Lấy mẫu BC trong các loại bụi TSP, PM10 và PM2,5 tại các vị trí nghiên cứu .. 40

CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 42

3.1. Kết quả hàm lượng các loại bụi tại vị trí quan trắc ... 42

3.2. Kết quả hàm lượng cacbon đen trong bụi TSP tại các vị trí lấy mẫu ... 44

3.3. Kết quả hàm lượng cacbon đen trong bụi PM10 tại các vị trí lấy mẫu ... 46

3.4. Kết quả hàm lượng cacbon đen trong bụi PM2,5 tại các vị trí lấy mẫu ... 48

3.5. Đánh giá tỷ lệ hàm lượng cacbon đen trong và giữa các loại bụi tại vị trí quan
trắc…. ... 52

3.6. Xây dựng quy trình lấy mẫu và phân tích cacbon đen trong bụi ... 54

3.6.1. Quy trình lấy mẫu cacbon đen ... 54

3.6.2. Quy trình phân tích cacbon đen ... 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 58

1. Kết luận ... 58

2. Kiến nghị ... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

THÔNG TIN LUẬN VĂN 
Họ và tên học viên: Nguyễn Lê Minh Phương

Lớp: CH3MT1 Khóa: Cao học 3A (2017 – 2019)

Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thu Phương – Đại học Công nghiệp Hà Nội.
Tên đề tài: “Nghiên cứu xác định hàm lượng cacbon đen và bụi (PM10, PM2,5) tại

một số nút giao thông của Hà Nội”.

Tóm tắt

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AQI : Chỉ số chất lượng khơng khí

BC : Black Carbon (Cacbon đen)
CB : Carbon Black (Than đen)

CC : Controlled Combustion (Đốt có kiểm soát)
EC : Elemental Carbon (Cacbon nguyên tố)
EPA : Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ

IPCC : Uỷ ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu
KNK : Khí nhà kính

OC : Organic Carbon (Cacbon hữu cơ)
OB : Open Burning (Đốt ngoài trời)
PAHs : Hydrocarbon thơm đa vòng
PM : Particulate matter (Bụi)

POPs : Các hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền
TSP : Tổng bụi lơ lửng

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Bảng mô tả các nguồn phát thải BC và tỷ lệ (%) trong tổng phát thải ... 8

Bảng 1.2. Tỷ lệ OC/BC từ quá trình đốt cháy các nguồn nguyên/nhiên liệu ... 11

Bảng 1.3. Các đặc điểm khác nhau giữa cacbon đen và CO2 ... 20

Bảng 2.1. Thông số và thiết bị lấy mẫu ... 32

Bảng 2.2. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm ... 37

Bảng 2.3. Bảng mơ tả vị trí lấy mẫu ... 40

Bảng 3.1. Kết quả hàm lượng các loại bụi tại vị trí quan trắc HN1 ... 42

Bảng 3.2. Kết quả hàm lượng các loại bụi tại vị trí quan trắc HN2 ... 43

Bảng 3.3. Kết quả hàm lượng BC trong bụi TSP tại hai vị trí ... 44

Bảng 3.4. Kết quả trung bình của TSP và BC tại hai vị trí quan trắc ... 45

Bảng 3.5. Hàm lượng BC trong PM10 tại các vị trí quan trắc ... 46

Bảng 3.6. Kết quả trung bình của PM10 và BC tại hai vị trí quan trắc ... 47

Bảng 3.7. Hàm lượng BC trong PM2,5 tại các vị trí quan trắc ... 48

Bảng 3.8. Kết quả trung bình của PM2,5 và BC tại hai vị trí quan trắc ... 49

Bảng 3.9. Hàm lượng BC trung bình 24h trong 03 dạng bụi tại hai vị trí quan trắc 51
Bảng 3.10. Hàm lượng BC trung bình 24h tại một số khu vực trên thế giới ... 51

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Hình ảnh về mặt cầu BC qua kính hiển vi điện tử độ phân giải cao ... 6

Hình 1.2. Hình ảnh của hạt muội điển hình. Chúng bao gồm nhiều khối cầu muội ... 6

Hình 1.3. Thống kê tỷ lệ các nguồn phát thải BC trên toàn thế giới năm 2000... 8

Hình 1.4. Kịch bản các yếu tố làm gia tăng phát thải cacbon đen theo các khu vực
trên thế giới và theo nguồn phát thải từ 2000 đến 2030 ... 13

Hình 1.5. Kịch bản sự gia tăng lượng phát thải BC ngành giao thông theo các khu
vực trên thế giới từ 2000 đến 2030 ... 13

Hình 1.6. Cơ chế tác động trực tiếp của cacbon đen trong khí quyển ... 17

Hình 1.7. Cơ chế tác động gián tiếp của BC thông qua sự tương tác với đám mây . 19
Hình 1.8. Quá trình xâm nhập của bụi vào hệ hơ hấp ... 22

Hình 2.1. Thiết bị lấy mẫu bụi SIBATA LV – 20P ... 33

Hình 2.2. Thiết bị lấy mẫu bụi lưu lượng lớn SIBATA HV – 500R ... 34

Hình 2.3. Thiết bị lấy mẫu bụi lưu lượng lớn Staplex TSP - 2 ... 35

Hình 2.4. Vị trí lấy mẫu trên bản đồ ... 40

Hình 3.1. Kết quả trung bình hàm lượng bụi TSP và BC tại hai vị trí ... 46

Hình 3.2. Kết quả trung bình hàm lượng bụi PM10 và BC tại hai vị trí ... 48

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

1
MỞ ĐẦU 
1. Đặt vấn đề

Khơng khí được tạo thành từ hỗn hợp chủ yếu gồm nitơ, oxy và là một trong
những yếu tố cơ bản cho sự sống của con người, động vật và thực vật. Do đó vấn đề

ơ nhiễm mơi trường khơng khí, đặc biệt tại các đơ thị đã khơng cịn là vấn đề riêng
lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề tồn cầu. Sự gia
tăng nồng độ các chất gây ô nhiễm như CO2, CH4, … trong khơng khí có thể gây ra
hiệu ứng nhà kính, kéo theo đó là sự biến đổi nhiệt độ bề mặt trái đất, nước biển
dâng, sự gia tăng mạnh cả về số lượng lẫn cường độ các hiện tượng khí hậu cực
đoan và thiên tai. Không những thế, ơ nhiễm khơng khí cịn có ảnh hưởng rất lớn
đến sức khỏe con người, đặc biệt đối với đường hô hấp. Các báo cáo của WHO đã
cho thấy chất lượng khơng khí trên phạm vi tồn thế giới đang suy giảm trơng thấy,
có tới 95% dân số thế giới đang hít thở khơng khí vượt chuẩn an toàn [1] và cứ 3
người tử vong thì 2 trường hợp xảy ra ở Đông Nam Á, còn lại ở Tây Thái Bình
Dương [2]. Trong đó, nồng độ bụi PM10, PM2,5 là các hạt ô nhiễm nguy hiểm nhất
được hình thành chủ yếu từ khói do xe cộ thải ra, bụi bẩn từ các công trường, hoạt
động đốt củi và than ở các hộ gia đình.

Cacbon đen là một loại hạt vật chất vô định hình được tạo ra từ tất cả các quá
trình đốt cháy khơng hồn tồn nhiên liệu hóa thạch (như dầu diesel, than đá, …)
hay đốt cháy sinh khối (rơm, rạ, ...) [3]. Nó là thành phần có khả năng hấp thụ ánh
sáng mạnh nhất trong các hạt bụi mịn và có thời gian tồn tại khá ngắn trong bầu khí
quyển. Vì vậy, khơng chỉ có khả năng gây ra các tác động bức xạ trực tiếp hoặc
gián tiếp vào sự thay đổi khí hậu tồn cầu, cacbon đen còn ảnh hưởng tiêu cực đến
sức khoẻ con người. Hiện nay, cacbon đen đã và đang dần nhận được sự quan tâm
đặc biệt khi nhiều nghiên cứu và gần đây là Báo cáo về Cacbon đen của EPA
(2012) đã chỉ ra rằng q trình kiểm sốt và giảm thiểu phát thải cacbon đen sẽ đem
lại hiệu quả về mặt môi trường và kinh tế cao hơn so với CO2 trong thời điểm hiện
tại [4].

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

ý lớn do tốc độ gia tăng nhanh chóng của chúng. Trong chưa đầy hai thập kỷ qua,
Việt Nam đã trở thành một trong những quốc gia ô nhiễm không khí nghiêm trọng

nhất khu vực châu Á [1]. Hà Nội là thành phố lớn thứ hai ở Việt Nam với dân số
7,7 triệu người, trong đó có 3,2 triệu người sinh sống ở các quận nội thành. Theo
Chi cục Bảo vệ Môi trường (Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội), 70% lượng
khói bụi gây ô nhiễm không khí tại Hà Nội là do hoạt động giao thông [5]. Một số
khu vực có nồng độ ơ nhiễm bụi cao tập trung ở các quận như: Hà Đông, Hoàng
Mai, Cầu Giấy và Từ Liêm.

Mặc dù các tác động của sự gia tăng nhanh cacbon đen trong bầu khí quyển
là rất lớn tuy nhiên những kiến thức về nồng độ cabon đen hay hiện trạng, sự phân
bố của chúng tại các điểm nóng ơ nhiễm vẫn chưa được thực hiện. Xuất phát từ
thực tế trên, em đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định hàm lượng cacbon đen

và bụi (PM10, PM2,5) tại một số nút giao thơng của Hà Nội” để góp phần nâng cao

kiến thức cũng như bảo vệ sức khoẻ người dân trong bối cảnh biến đổi khí hậu và
mối quan tâm về sức khoẻ cộng đồng đang đặc biệt được chú trọng.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định hàm lượng cacbon đen và bụi (TSP, PM10, PM2,5) ở một số nút giao
thông tại Hà Nội.

- Xác định tỷ lệ các loại bụi và tỷ lệ các bon đen trong các loại bụi.
3. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về cacbon đen, các phương pháp xác định cacbon đen trong
mơi trường khơng khí xung quanh.

- Lấy mẫu, xác định hàm lượng bụi (TSP, PM10, PM2,5) và cacbon đen trong các
loại bụi tại hai nút giao thông trọng điểm trên địa bàn Hà Nội.

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 
1.1. Tổng quan về bụi

1.1.1. Định nghĩa

Sol khí hay bụi (Particle matter - PM) đều là hỗn hợp động của các hạt ở
dạng rắn hoặc lỏng, có kích thước nhỏ, phân tán rộng trong khơng khí. Trong khí
quyển Trái Đất, bụi có thể được sinh ra từ cả nguồn tự nhiên và nhân tạo như: đất
mịn bị gió cuốn, muối thổi từ biển, các hạt được tạo ra từ q trình đốt cháy, q
trình quang hố, ….

Do các nguồn tạo ra bụi rất đa dạng nên hình thái và thành phần của từng
loại cũng rất khác nhau. Chúng có thể chứa một hoặc nhiều các liên kết nguyên tố
cacbon; ion vô cơ; các nguyên tố vi lượng; hợp chất từ vỏ trái đất; các hợp chất hữu
cơ hay sinh học [4].

1.1.2. Phân loại

Đường kính của bụi trong khí quyển có thể dao động từ vài nanomet đến
hàng trăm micromet và đây chính là yếu tố quyết định đến chu kỳ tồn tại cũng như
những tác động của chúng đến sức khoẻ con người, mơi trường. Loại bụi có đường
kính động học bằng hoặc nhỏ hơn 2,5 μm (bụi PM2,5) được gọi là bụi mịn, ngược lại
là bụi thô. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng bụi PM2,5 có thể đi sâu vào phế nang gây
viêm nhiễm đường hô hấp và làm tăng nguy cơ tử vong ở những người mắc bệnh
ung thư phổi và bệnh tim [2].

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

nguyên tắc, có thể hiểu tất cả EC là BC nhưng tất cả BC không nhất thiết là EC.

1.1.3. Tính chất

- Độ phân tán các phân tử: nếu cùng một khối lượng thì các hạt bụi sẽ lắng với vận
tốc khác nhau, hạt càng gần với dạng hình cầu thì nó lắng càng nhanh. Các kích
thước lớn nhất và nhỏ nhất của một khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng phân bố độ
phân tán của chúng.

- Tính kết dính của bụi: Các hạt bụi có xu hướng kết dính vào nhau, hạt càng mịn
thì chúng càng dễ bám vào bề mặt. Với những hạt bụi có 60 – 70% số hạt bé hơn 10
µm thì rất dễ dẫn đến dính bết, cịn bụi có nhiều hạt trên 10 µm thì dễ trở thành tơi
xốp.

- Độ mài mòn của bụi: Độ mài mòn của bụi được đặc trưng bằng cường độ mài mòn
kim loại khi cùng vận tốc dịng khí và cùng nồng đơ bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng,
hình dáng, kích thước, khối lượng hạt bụi.

- Độ hút ẩm.

- Độ dẫn điện và sự tích điện của lớp bụi: Dấu của các hạt bụi tích điện phụ thuộc
vào phương pháp tạo thành, thành phần hóa học, cả những tính chất của vật chất mà
chúng tiếp xúc.

1.1.4. Tác động của bụi

Theo Health, tiếp xúc với các hạt mịn có thể gây ra các ảnh hưởng sức khỏe
ngắn hạn như mắt, mũi, họng và phổi, ho, hắt hơi, sổ mũi và khó thở. Nguyên nhân
chính là do bụi PM2,5 cộng với khí CO hay SO2, NO2 gây kích ứng niêm mạc đồng

thời cản trở hemoglobin kết hợp oxi khiến tế bào thiếu oxi dẫn đến suy giảm chức
năng phổi và làm nặng thêm tình trạng bệnh hen và bệnh tim.

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

như cảnh sát giao thơng cịn có khả năng bị các triệu chứng hô hấp và suy giảm
chức năng phổi như viêm xoang ở người lớn và bệnh hô hấp ở trẻ sơ sinh. Các bà
mẹ tiếp xúc lâu ngày có thể bị sảy thai, sinh non, dị tật bẩm sinh và tử vong. Bụi
còn được mệnh danh là "sát thủ âm thầm" bởi nó có thể thúc đẩy bệnh xơ gan và
làm tăng nguy cơ mắc bệnh chuyển hóa và rối loạn chức năng gan. PM2,5 gây ra
kháng insulin, viêm và góp phần vào sự phát triển của bệnh tiểu đường.Ngồi ra,
bụi mịn cịn tấn cơng vào phế nang, vượt qua vách ngăn khí - máu để đi vào hệ tuần
hoàn và gây bệnh, ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh.

1.2. Tổng quan về cacbon đen

1.2.1. Khái niệm, tính chất hạt cacbon đen

a. Khái niệm

Cacbon đen là một dạng hạt cacbon vơ định hình, được tạo ra từ sự đốt cháy
khơng hồn tồn các hợp chất có chứa cacbon. Tuy nhiên, hiện nay chưa có định
nghĩa hố học nào được chấp nhận một cách rộng rãi để giải thích cho thuật ngữ
“cacbon đen”. Vì vậy, có rất nhiều các định nghĩa được đề xuất bởi nhiều tác giả
khác nhau, có người dựa vào các đặc tính hố học và vật lý của chúng cũng có
người dựa trên đặc tính hoạt động và các dữ liệu đo đạc được. Cụ thể, hai tác giả
Andreae và Gelencsér (2006) xác định BC là "một dạng cacbon không tinh khiết với

cấu trúc gồm nhiều khối cầu nhỏ, được hình thành trong quá trình đốt cháy và 
trong động cơ đốt trong" (Hình 1.1). Mặt khác, trong Báo cáo cơng bố năm 2012,

Tổ chức Y tế thế giới (WHO)/Nhóm Cơng ước về các khía cạnh sức khoẻ do ơ
nhiễm mơi trường khơng khí gây ra đã xác định cacbon đen “là một thuật ngữ dùng

để mô tả cacbon theo phép đo khả năng hấp thụ ánh sáng”.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Hình 1.1. Hình ảnh về mặt cầu BC qua 
kính hiển vi điện tử độ phân giải cao

Hình 1.2. Hình ảnh của hạt muội điển 
hình. Chúng bao gồm nhiều khối cầu muội

Nguồn: Pósfai và cs., 1999 [9] 
b. Tính chất

Các tính chất nổi bật của BC gồm:

- Hình dạng và kích cỡ của BC rất khác nhau tùy thuộc vào loại nhiên liệu,
quá trình đốt cháy, q trình hình thành của khối khí. BC bắt nguồn từ những quả
cầu nhỏ, có kích thước từ 0,001 đến 0,005 micromet (μm), kết hợp với nhau để tạo
thành những hạt có kích thước lớn hơn (0,1 đến 1 μm). Các hạt trong dải này có
kích thước tương tự với bước sóng phát ra từ mặt trời, làm cho chúng đặc biệt hiệu
quả trong tán xạ hoặc hấp thụ các bước sóng [6]. Kích thước hạt đặc trưng cũng làm
cho nó trở thành một thành phần quan trọng của phân lớp nhỏ (dưới 100 nanomer)
như PM2,5. Nhờ kích thước hiển vi, BC có thể dễ dàng phân tán trong bầu khí quyển
hay xâm nhập vào cơ thể con người qua đường hô hấp.

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

ngữ "hấp thụ tất cả các bước sóng bức xạ mặt trời" khi nói về cacbon đen tương 
ứng với các bước sóng mặt trời có trong tầng đối lưu (trong khoảng 280 - 2500 nm).
Khi quá trình đốt cháy động cơ xảy ra, các khói đen chúng ta nhìn thấy là do
có chứa một lượng lớn cacbon đen, chúng hấp thụ tất cả các bước sóng của ánh
sáng, gây ra sự xuất hiện màu đen. Cịn những đám khói do sự đốt cháy sinh khối
thường có màu nâu, xanh hoặc xám bởi quá trình đốt cháy này tạo ra một lượng
cacbon hữu cơ cao hơn cacbon đen. Các hạt hữu cơ này không chỉ hấp thu một phần
bước sóng ánh sáng nhất định mà cịn có khả năng tán xạ dẫn đến màu nâu của khói
[10].

- Chịu được lửa với nhiệt độ bốc hơi gần 4000oK[6].

- Không tan trong nước và các dung môi hữu cơ thông thường [6].

- Có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn: Nhờ tính chất này, chúng hoạt
động như những chất siêu hấp thụ trong mơi trường khơng khí đối với các hợp chất
POPs khác nhau như PCBs, PCDD / Fs và các polyphenolic khác [11]. Sự vận
chuyển POPs tồn cầu, tích tụ sinh học của POPs, q trình lắng đọng POPs trong
đất và trầm tích bị ảnh hưởng lớn bởi sự hấp thụ BC [12]. Cacbon đen, than hoặc
các vật liệu muội cũng được biết đến là những chất hấp thụ PAHs quan trọng nhất
trong môi trường.

c. Phân biệt cacbon đen (BC) và than đen (CB)

Than đen là một loại nguyên liệu được tạo ra từ quá trình nhiệt phân sản
phẩm dầu mỏ nặng như nhựa FCC, nhựa than đá, … và một lượng nhỏ từ dầu thực
vật. Ứng dụng thông thường nhất của than đen là bột màu và chất làm tăng độ bền
của lốp xe, chất gia cường trong các sản phẩm cao su hoặc làm bột màu trong mực
in, sơn, nhựa. Ví dụ: nó được thêm vào polypropylene bởi vì nó hấp thụ tia cực tím.

Than đen có nguồn gốc từ thực vật được sử dụng như một chất màu thực phẩm, ở
Châu Âu được biết đến như một loại phụ gia E153.

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

8
thấp hơn đáng kể.

1.2.2. Nguồn phát sinh cacbon đen

a. Các nguồn phát thải cacbon đen

BC được phát thải ra môi trường thông qua cả nguồn tự nhiên (phun trào núi
lửa, cháy rừng, ....) và nhân tạo (công nghiệp, giao thông, …). Trong khi quá trình
phát thải từ các nguồn tự nhiên là tự phát và ngẫu nhiên thì sự phát thải do con
người gây ra thường mang tính chất phổ biến và liên tục.

Hình 1.3. Thống kê tỷ lệ các nguồn phát thải BC trên toàn thế giới năm 2000
Nguồn: Lamarque & cs, 2010 [8] 
Bảng 1.1. Bảng mô tả các nguồn phát thải BC và tỷ lệ (%) trong tổng phát thải

TT Nguồn Chi tiết Tỷ lệ

Hoạt động
đốt ngoài
trời

Các vụ cháy rừng tự nhiên và cháy rừng do con
người gây ra, cháy đồng cỏ và đốt chất thải
nông nghiệp.

35,5 %

2. Hoạt động
sinh hoạt

Đốt cháy nhiên liệu rắn (than và sinh khối)
ngoài trời hoặc các lị nấu thơ sơ để nấu ăn và
sưởi ấm, thắp đèn dầu chiếu sáng; bếp lị để
sưởi ấm khơng gian (chủ yếu ở các nước đang
phát triển).

25,1 % (4% từ
hoạt động đốt
lò ở các nước
đang phát
triển)

3. Giao thông
vận tải

Động cơ diesel sử dụng trong các phương tiện

giao thông đường bộ (bao gồm xe tải hạng 19,3 %

19% 
19,3% 
0,5% 
0,7% 
35,5%

25%

Nguồn phát thải cacbon đen toàn cầu năm 2000

Công nghiệp

Giao thông

Năng lượng

Khác

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

TT Nguồn Chi tiết Tỷ lệ

nặng và xe tải hạng nhẹ, thiết bị xây dựng và xe
nông nghiệp); động cơ xăng (xe ô tô, xe máy;
tàu và máy bay)

4. Công
nghiệp

Từ các nguồn cố định như lò gạch; nhà máy sản
xuất sắt thép; nhà máy nhiệt điện; nồi hơi cơng
nghiệp; đốt khí gas.

19%

Ta có Hình 1.3 và Bảng 1.1 mơ tả mức độ phát thải cacbon đen toàn cầu năm

2000 (7.500 Gg/ năm) [6] theo sáu loại nguồn khác nhau. Có thể thấy tổng số BC bị
chi phối chủ yếu bởi bốn hoạt động lớn là đốt ngoài trời; nấu ăn sưởi ấm trong khu
vực dân cư; công nghiệp và giao thông vận tải (bốn ngành này chiếm hơn 95% tổng
lượng phát thải). Trong đó, khoảng 36% tổng lượng phát thải toàn cầu là từ đốt sinh
lộ thiên, trong khi phát thải từ hoạt động sinh hoạt đóng góp hơn 25%. Ở các nước
đang phát triển, phần lớn lượng khí thải sinh hoạt đến từ đun nấu bằng đốt cháy sinh
khối, phân hoặc than [13].

Trong đó, q trình đốt cháy sinh khối lộ thiên chiếm tỷ lệ lớn nhất trong
tổng lượng phát thải BC toàn cầu, lớn hơn bất kỳ ngành nào khác và ảnh hưởng đến
gần 340 triệu ha đất mỗi năm [4]. Quá trình này diễn ra phổ biến rộng rãi trên tồn
thế giới cho mục đích dọn đất phục vụ canh tác, chuyển đổi đất rừng sang đất nông
nghiệp hay loại bỏ thảm thực vật khơ nhằm kích thích năng suất nông nghiệp.

Do gần một nửa dân số thế giới hiện nay vẫn thiếu khả năng tiếp cận với
năng lượng hiện đại mà chỉ dựa vào các nhiên liệu đốt rắn gồm gỗ, than củi, dư
lượng nông nghiệp, … để phục vụ mục đích sinh hoạt như nấu ăn, sưởi ấm nên tỷ lệ
từ hoạt động này chiếm khá cao trong tổng lượng phát thải BC toàn cầu, khoảng
21%.

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

Các nguồn khí thải cơng nghiệp chủ yếu của BC bao gồm lò gạch, lò cốc
(chủ yếu từ ngành sản xuất sắt thép), lị hơi cơng nghiệp, dầu và khí đốt, đóng góp
khoảng 20% tổng lượng phát thải. Trung Quốc, Ấn Độ và Trung - Nam Mỹ là
những khu vực đóng góp chính vào khí thải cơng nghiệp BC. Tùy thuộc vào loại
nhiên liệu cháy, khí thải lị gạch sẽ sinh ra BC và các dạng hạt khác nhau như CO2,
CO, SO2 hay VOCs, NOx, kim loại nặng.

b. Đặc điểm của phát thải cacbon đen từ quá trình đốt ngồi trời và đốt có kiểm

sốt

Nhìn chung, dù được phát sinh ở nguồn nào, cacbon đen cũng được hình
thành từ hai q trình chính là: đốt ngồi trời (Open burning - OB) và đốt có kiểm
sốt (Controlled combustion - CC). Tại các điều kiện đốt khác nhau các sản phẩm
phụ được tạo ra sẽ khác nhau, tuy nhiên trong khi quá trình OB tạo ra lượng bụi
nhiều hơn so với CC thì các hạt bụi từ quá trình CC lại chứa tỷ lệ cacbon đen cao
hơn [12].

 Đặc điểm của phát thải BC từ quá trình đốt có kiểm sốt

BC thường được tạo ra trong khu vực giàu nhiên liệu, nơi nhiên liệu không
bị cháy hồn tồn do khó có sự trộn lẫn lý tưởng giữa nhiên liệu và khơng khí bên
ngồi. Gần như tất cả quá trình đốt nhiên liệu rắn, nhiên liệu lỏng hay nhiễn liệu
hỗn hợp đều tạo cơ hội cho sự hình thành cacbon đen.

Sự hình thành BC do quá trình đốt có kiểm sốt bị ảnh hưởng bởi một số
tham số như dạng nhiên liệu sử dụng, nhiệt độ ngọn lửa, thời gian lưu, và tỷ lệ C/O
[14].

Các loại nhiên liệu khác nhau tạo ra mức độ phát thải BC khác nhau: Khi đốt
cháy khơng hồn tồn than đen mềm (than chứa bitum), ta thấy lượng BC được sinh
ra nhiều hơn so với than Anthracit - có ít hơn 10% hợp chất dễ bay hơi. Nhìn chung,
càng nhiều các chất dễ bay hơi trong nhiên liệu, BC càng dễ được sinh ra.

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

bay hơi khơng bị cháy hồn tồn, do đó khả năng phát thải BC vào khơng khí là rất
cao.

Nhiệt độ của ngọn lửa cũng là một yếu tố quan trọng xác định tiềm năng
phát thải BC từ quá trình đốt. Tỷ lệ phản ứng tăng lên khi nhiệt độ tăng lên bởi khi
đó nhiên liệu đốt ở nhiệt độ cao, tạo ra ngọn lửa lớn, làm cho quá trình đốt cháy trở
nên ổn định hơn, và các chất dễ bay hơi được đốt cháy dễ dàng hơn.

Bên cạnh đó, thời gian cháy cũng là một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng
đến sự hình thành BC bởi nó liên quan đến mức độ triệt để trong quá trình đốt cháy,
thời gian cháy lâu hơn dẫn tới sự đốt cháy triệt để hơn. Do đó, hạt cacbon đen vốn
được hình thành trong vùng cháy khơng hồn tồn ở giai đoạn đầu của q trình đốt
sẽ bị đốt cháy trở lại và chuyển hố hồn tồn nếu ngọn lửa được duy trì liên tục.

 Phát thải BC từ q trình đốt ngồi trời

Nguyên liệu từ quá trình OB bao gồm các bãi đất nông nghiệp, đồng cỏ, rừng
rụng lá và rừng thường xanh, hoặc sự thải bỏ chất thải cây trồng phục vụ mục đích
kích thích sự tăng trưởng thục vật, quản lý rừng hoặc giải phóng mặt bằng. Các
phân tử muội được tạo ra từ sinh khối OB có chứa tỷ lệ BC/OC thấp hơn rất nhiều
so với các hạt muội từ đốt cháy nhiên liệu. Các thử nghiệm đốt cháy sinh khối nông
nghiệp cho kết quả nếu hàm lượng bụi PM2,5 có trong khí thải chiếm tỷ lệ từ 50%
trở lên thì trong đó, thành phần lớn là OC, BC chỉ chiếm một phần nhỏ, (10% hoặc
ít hơn) [15].

Bảng 1.2. Tỷ lệ OC/BC từ quá trình đốt cháy các nguồn nguyên/nhiên liệu

TT Quá trình OB Tỷ lệ TB Quá trình CC Tỷ lệ TB

1. Rơm rạ 4,8 Chất thải nông nghiệp 3,8

2. Rừng 9,1 Chất thải động vật 3,6

3. Đồng cỏ 7,1 Than đá 0,8

4. Chất thải 1,3 Nhiên liệu diesel 0,4

5. Xăng 3,2

6. Gỗ 4,0

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

Bảng 1.2. thể hiện đặc trưng về tỷ lệ OC/BC từ các nguồn khác nhau, qua đó
ta thấy tỷ lệ trung bình về OC/BC giữa hai q trình có sự khác biệt đáng kể. Hầu
hết các giá trị từ OB đều lớn hơn so với CC, thậm chí tỷ lệ OC gấp 9,1 lần so với
BC khi rừng bị cháy. Điều này càng củng cố cho nhận định quá trình đốt ngồi trời
tạo ra ít cacbon đen hơn so với sự đốt có kiểm sốt.

1.2.3. Hiện trạng phát thải cacbon đen trên thế giới

a. Quy mơ tồn cầu

Năm 2000, xấp xỉ 7.500 Gg/ năm BC đã được thải vào bầu khí quyển [8],
đây là năm gần đây nhất có giá trị kiểm kê khí thải nhất qn trên quy mơ tồn cầu
do tại các nước đang phát triển, số liệu chi tiết về địa điểm và thời gian ước lượng
phát thải BC đều không đầy đủ. Các số liệu được thống kê theo ngành và vùng lãnh
thổ như sau: ba lục địa Châu Á (40%), Châu Phi (23%) và Châu Mỹ (12%) đóng
góp khoảng 75% tổng lượng khí thải BC tồn cầu. Các ngành phát thải chính ở các
nước đang phát triển là quá trình đốt cháy sinh khối mở và đốt nhiên liệu rắn, trong
khi ngành vận tải chiếm ưu thế ở các nước phát triển và ở Đông Á là ngành cơng
nghiệp than.

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Hình 1.4. Kịch bản các yếu tố làm gia tăng phát thải cacbon đen theo các khu vực 
trên thế giới và theo nguồn phát thải từ 2000 đến 2030

(Dựa vào Kịch bản phát thải A1B của IPCC)

Nguồn: Jacobson và Street, 2009 [17] 
Hình 1.5. Kịch bản sự gia tăng lượng phát thải BC ngành giao thông theo các khu

vực trên thế giới từ 2000 đến 2030 
(Dựa vào Kịch bản phát thải A1B của IPCC)

ỉ s

ố

tăn

ưở

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

Nguồn: Jacobson và Street, 2009 [17]

Từ Hình 1.4 ta thấy, theo kịch bản A1B, yếu tố gia tăng phát thải BC từ quá
trình sử dụng nhiên liệu sinh học, sinh hoạt và sản xuất cơng nghiệp có giá trị nhỏ,
nằm trong khoảng 1 (tức khơng thay đổi). Cịn sự gia tăng BC lớn xảy ra ở các lĩnh
vực kinh tế còn lại, đặc biệt là ngành giao thông – vận tải, sau đó đến ngành năng
lượng và đốt sinh khối ngồi trời.

Hình 1.5 cho thấy số liệu về các yếu tố gia tăng phát thải CO và BC cho tất
cả các khu vực trên thế giới trong ngành giao thông. Cụ thể, hầu hết số liệu ở các
khu vực thuộc Châu Phi và Châu Á đều cao hơn nhiều lần so với các khu vực ở
Châu Mỹ và Châu Âu. Trong đó, Đơng Phi là vùng có khả năng phát thải ra lượng
BC cao nhất ở Châu Phi và thậm chí là tồn cầu; tại Châu Á, Nam Á và Đông Nam
Á là hai khu vực có giá trị gia tăng phát thải cao hơn các khu vực còn lại. Ngược lại,
Mỹ, Nhật Bản và Canada vốn là những quốc gia phát triển và có các quy định
nghiêm khắc trong bảo vệ mơi trường, do đó kịch bản phát thải BC ở những nước
này là rất thấp.

b. Khu vực Nam Á, Đông Nam Á và dãy Himalaya

Tổng phát thải cả Nam Á và Đông Nam Á ước tính phát ra 1.560 Gg/ năm
[6]. Cho đến nay, nguồn phát thải BC lớn nhất ở hai khu vực này là việc sử dụng
nhiên liệu rắn tại khu vực dân cư (thông thường là sinh khối) để nấu ăn và sưởi ấm.
Ơ nhiễm khơng khí trong hộ gia đình mà trong đó BC chiếm một tỷ lệ lớn đã dẫn
đến khoảng 1,3 triệu trường hợp tử vong sớm mỗi năm ở Nam Á, chủ yếu do mức
độ phát thải lớn và là khu vực có dân số đơng thứ hai thế giới.

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

khu vực của châu Á, đặc biệt là ở dãy Himalaya phía Nam và vùng đồng bằng phía

bắc của Đồng bằng Ấn – Hằng.

c. Khu vực Đơng Á và Thái Bình Dương

Mỗi năm khu vực này đóng góp khoảng 1.870 Gg khí thải BC [6] - phần lớn
từ Trung Quốc, nhiều hơn bất kỳ vùng lãnh thổ nào trên thế giới. Đông Á là khu
vực duy nhất mà q trình đốt than cơng nghiệp tạo ra tỷ lệ đáng kể trong tổng khí
thải BC khu vực do tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh và thiếu kiểm sốt khí thải.

Do lượng BC từ vùng này có thể di chuyển với khoảng cách dài, chúng có
thể có tác động đáng kể đến các vùng lạnh Himalayan và Bắc Cực. Ngoài ra, do tình
trạng dân số cao, các tác động của BC đến sức khoẻ cộng đồng cho thấy kết quả tiêu
cực hơn so với các khu vực khác. Tuy nhiên nhờ có sự hiện diện của các cơng nghệ
- kỹ thuật hiện đại ngày nay mà Đông Á trở thành khu vực lý tưởng để thực hiện
các biện pháp giảm nhẹ phát thải BC. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc thực
hiện các biện pháp giảm nhẹ BC tại Đơng Á sẽ tránh hàng trăm nghìn cái chết sớm
do ô nhiễm không khí ngồi trời và tiết kiệm được hàng triệu tấn năng suất cây
trồng từ ô nhiễm ozon.

d. Khu vực Châu Phi

Các nguồn phát thải ở Châu Phi ước tính đóng góp khoảng 1.690 Gg/ tổng
lượng BC hàng năm [6]. Nguồn phát thải BC lớn nhất ở châu Phi là cháy rừng với
tổng diện tích đất rừng bị đốt cháy hàng năm dao động từ 121 đến 168 triệu ha [4],
tiếp theo là quá trình sử dụng nhiên liệu rắn để nấu ăn và sưởi ấm. Có khoảng
465.000 người chết sớm mỗi năm có liên quan đến sử dụng bếp nấu trong nhà ở khu
vực tiểu vùng Sahara Châu Phi.

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

vong sớm do ô nhiễm khơng khí cũng sẽ tăng lên. Tuy nhiên, dự báo tác động bức
xạ của BC ở châu Phi đang gặp phải nhiều thách thức do hiện tượng khí tượng phức
tạp, sai số trong mơ hình hóa khí quyển và sự hiểu biết kém về lượng khí thải khu
vực này.

e. Khu vực Mỹ La – tinh và Bắc Mỹ

Lượng phát thải hai khu vực này lần lượt là 1,150 và 380 Gg / năm [6]. Quá
trình đốt cháy lộ thiên, đặc biệt là cỏ và rừng cây là nguyên nhân lớn nhất gây ra sự
phát thải BC ở Mỹ Latinh. Các nghiên cứu cho thấy các sông băng ở dãy núi Andes
đã bị tan chảy trong ba thập niên qua do hiện tượng biến đổi khí hậu và làm hạn chế
lượng nước sẵn có trong khu vực để sản xuất nước, thủy lợi và thủy điện [18]. Do
đó, đốt cháy sinh khối để nấu ăn, sưởi ấm cũng là một nguồn sinh ra BC đáng kể.

Khối lượng phát thải BC tại Bắc Mỹ thấp hơn so với các khu vực khác chủ
yếu là do các quy định nghiêm ngặt về chất lượng bụi được thực hiện ở Hoa Kỳ
trong vài thập kỷ qua. Tuy nhiên, Hoa Kỳ vẫn phát thải lượng khí thải BC nhiều gấp
đơi so với cả Canada và Mexico [4], chủ yếu từ vận tải diesel, các ngành công
nghiệp và hệ thống sưởi ấm dân cư. Tại California, các chính sách đã được ban
hành để giảm phát thải diesel, dẫn đến lượng phát thải BC bề mặt đã giảm gấp đôi
từ năm 1989 đến 2008.

1.2.4. Tác động của hạt cacbon đen

a. Tác động của cacbon đen đến khí hậu toàn cầu

 Cơ chế tác động của BC

BC ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu thế giới thông qua một số cơ chế khác
nhau dưới dây, các cơ chế này được liệt kê theo mức độ hiểu biết hiện nay:

i) Cơ chế hấp thụ trực tiếp bức xạ mặt trời đến;

ii) Cơ chế làm tối bề mặt tuyết và băng, làm giảm tỷ lệ albedo tức độ phản xạ
bức xạ mặt trời thấp, gây ra xu hướng gia tăng tốc độ tan chảy băng tuyết;

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

Báo cáo AR5 của IPCC (2014) dù đều chỉ ra những kết quả tác động nhất
định, nhưng trong khi các kiến thức về cơ chế tương tác bức xạ của BC cho thấy độ
tin cậy cao, thì cơ chế tương tác với đám mây và cơ chế tác động của BC trên băng,
tuyết vẫn còn nhiều nội dung cần được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn [19].

Cơ chế tác động trực tiếp

Các hạt BC hấp thụ ánh sáng mặt trời và làm nóng khơng khí do sự chuyển
hoá năng lượng bị hấp thụ thành nhiệt năng. Q trình làm ấm khí quyển này khác
với các khí nhà kính như CO2 khi chúng cho phép ánh sáng mặt trời đi qua rồi hấp
thụ nhiệt bức xạ của Trái Đất và phát lại lượng nhiệt đó vào bầu khí quyển. Do đó,
BC có khả năng hấp thụ năng lượng lớn hơn CO2 gấp nhiều lần. Ước tính một
ounce BC có thể hấp thụ năng lượng bức xạ lớn hơn một ounce CO2 khoảng một
triệu lần [17]. Tuy nhiên, lượng phát thải CO2 cao hơn BC gấp 3000 lần và thời gian
tồn tại trong khí quyển của nó lâu hơn 2.500 lần so với BC nên CO2 vẫn được coi là
nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng ấm lên toàn cầu. Khi các phân tử BC tồn tại
lâu trong khí quyển, chúng được bao phủ bởi các loại hợp chất hoá học khác nhau
làm gia tăng kích thước hạt và do đó các photon có trong ánh sáng mặt trời sẽ dễ
dàng xảy ra va chạm với phân tử BC và bị hấp thụ. Cơ chế làm ấm Trái Đất của BC
và CO2 được biểu diễn như sau:

Hình 1.6. Cơ chế tác động trực tiếp của cacbon đen trong khí quyển

Nguồn: John Bachman, 2009 [10]

Bức xạ hồng ngoại tỏa ra từ Trái Đất
Bức xạ hồng ngoại giải phóng từ CO2, BC

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

Mặt trời phát ra các tia bức xạ theo mọi hướng (1), khoảng một nửa lượng
bức xạ sẽ được hấp thụ bởi bề mặt Trái Đất, làm cho nó nóng lên và giãn nở ra;
khoảng 1/5 được hấp thụ vào khí quyển và phần cịn lại bị phản xạ bởi bề mặt trái
đất, bầu khí quyển và các đám mây. Khi bề mặt Trái Đất nóng lên, chúng sẽ toả
nhiệt (hay bức xạ hồng ngoại) ra bên ngoài (3). Hầu hết bức xạ hồng ngoại từ bề
mặt được hấp thụ bởi các khí nhà kính và các đám mây, sau đó lại được các tác
nhân này giải phóng trở lại làm nóng bầu khí quyển và bề mặt trái đất (4). Trong khi
đó, các hạt cacbon đen sẽ hấp thụ trực tiếp ánh sáng mặt trời đến và phản xạ lại
đồng thời, qua đó làm nóng bầu khí quyển (5).

Q trình làm nóng trong thực tế rất phức tạp do trong thành phần khơng khí
gồm rất nhiều hỗn hợp các hạt khác nhau như chất hữu cơ, sulfat (sulfur dioxide),
và nitrat (từ nitrogen oxides), nhờ đó tình trạng ấm lên do khí nhà kính và cacbon
đen gây ra được giảm thiểu một phần nhờ sự tán xạ ánh sáng từ các hạt này. Quá
trình tán xạ diễn ra làm giảm cường độ ánh sáng mặt trời chiếu tới bề mặt trái đất
được gọi là cơ chế “làm mát”. Do đó, tỷ lệ tương đối giữa cacbon đen với các thành
phần hạt còn lại là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá tác động của các
nguồn gây cháy đối với khí hậu. Có thể nói, các nguồn có tỷ lệ BC/OC cao hơn có
xu hướng làm nóng tồn cầu mạnh hơn.

Cơ chế tác động gián tiếp

Cacbon đen và các hạt từ quá trình đốt cũng có thể tham gia vào một số cơ
chế "gián tiếp" gây ra hiện tượng làm mát hoặc làm ấm khí quyển cũng như sự phân
phối lại mưa và tuyết thông qua khả năng tương tác với các đám mây. Trong đó, các
hạt có thể hòa tan trong nước như sulfat gây ra ảnh hưởng lớn hơn so với các hạt ít
hịa tan như cacbon đen và hạt hữu cơ. Quá trình tác động diễn ra như sau:

Bầu khí quyển

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Hình 1.7. Cơ chế tác động gián tiếp của BC thông qua sự tương tác với đám mây
Nguồn: John Bachman (2009) [10]

Đám mây chưa bị ô nhiễm được tạo ra nhờ hơi nước bốc hơi, gặp lạnh và
ngưng tụ trong khơng khí, hình thành nên những hạt mây tự nhiên, có kích thước
trung bình. Khi BC được hình thành, chúng sẽ thay thế các hạt trên xâm nhập vào
quá trình tạo thành mây, qua đó làm giảm kích thước và số lượng của các giọt mây,
làm tăng độ phản xạ và kéo dài tuổi thọ của đám mây nhưng cũng gây ra hiện tượng
sụt giảm lượng mưa. Tuy nhiên, với đặc tính hấp thụ rất mạnh, BC sẽ dần dần làm
tăng khả năng hấp thụ ánh sáng của các giọt mây. Do đó, sự phóng thích bức xạ hấp
thụ có thể làm cho đám mây co lại (tăng hiệu ứng ấm lên). Cuối cùng, BC sau khi
rơi xuống theo mưa, được cố định, lắng đọng trên tuyết hoặc băng, sẽ hấp thụ ánh
sáng mặt trời, kéo theo sự tan chảy, để lộ các bề mặt tối hơn bên dưới và tiếp tục
hấp thụ ánh sáng mặt trời mạnh mẽ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tác động của BC

Vị trí địa lý và độ cao là hai yếu tố quyết định ảnh hưởng sự tác động của BC

đến khí hậu tồn cầu. Với kích thước nhỏ, các hạt bụi tinh bao gồm cả BC có thể
được vận chuyển ra xa nguồn thải hàng nghìn dặm, thậm chí đến các khu vực như
Bắc Cực. Khi BC được phát tán hoặc lan truyền sang các bề mặt có độ phản chiếu
cao như băng, tuyết và sa mạc, mức độ tác động của chúng đến sự hấp thụ bức xạ
mặt trời trong khơng khí sẽ lớn hơn. Nếu khơng có BC, một lượng lớn ánh sáng mặt
trời sẽ phản chiếu trên bề mặt băng tuyết và quay trở lại khơng gian bầu khí quyển.
Do đó, bất kỳ sự hấp thụ hay phản xạ ánh sáng nào của bụi trên các bề mặt này cũng
sẽ dẫn đến sự ấm lên lớn hơn là sự hấp thụ ánh sáng của bụi trên các bề mặt thông
thường. Cơ chế này giải thích tại sao các nghiên cứu trước đây đã tìm ra những ảnh
hưởng của BC thường bùng nổ hơn ở vùng Bắc Cực và các vùng núi cao khác.

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

[20]. Bên cạnh đó, tương tự như hiện tượng các hạt BC có thể lắng đọng trên băng
tuyết, BC cũng có thể tích tụ dưới dạng lơ lửng trong các đám mây, giúp tăng khả
năng hấp thụ cả bức xạ mặt trời đến và đi.

Sự khác nhau giữa cacbon đen và khí nhà kính

Sự khác biệt giữa BC và KNK được tóm tắt trong bảng dưới đây, nhưng
đáng kể nhất là thời gian tồn lưu trong khí quyển. Những khác biệt này có liên quan
trực tiếp tới mức độ ảnh hưởng của BC đến khí hậu và làm rõ tính hiệu quả của hoạt
động giảm nhẹ BC so với giảm nhẹ CO2.

Bảng 1.3. Các đặc điểm khác nhau giữa cacbon đen và CO2

TT Đặc điểm BC CO2

1 Thời gian tồn tại Vài ngày đến vài tuần Vài thiên niên kỷ

2 Sự phân bố
trong khí quyển

Biến đổi theo thời gian và
không gian, phụ thuộc nhiều

vào nguồn phát thải Phân bố rộng toàn cầu
3 Khả năng bức

xạ trực tiếp

Hấp thụ tất cả các bước sóng
của bức xạ mặt trời

Chỉ hấp thụ bức xạ tia hồng
ngoại

4 Sự tương tác với
đám mây

Quá trình tương tác với đám
mây có thể dẫn đến hiệu
tượng làm ấm hoặc làm mát
và tác động đến lượng mưa

Tăng tính axit của các hạt
mưa

5 Vai trò gây ra

ấm lên toàn cầu Là tác nhân xếp thứ 3 (sau CO2 và CH4) Là tác nhân chính

6 Gây mờ Góp phần làm mờ bề mặt

Không tác động trực tiếp
đến quá trình làm mờ bề
mặt

7 Axit hố Khơng tác động đến q
trình axit hố đại dương

Là nguyên nhân chính gây
axit hoá đại dương

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

Do là một thành phần điển hình có trong bụi PM2,5, BC liên quan trực tiếp
đến một loạt các tác động đối với sức khoẻ cộng đồng. Điều này cũng phân biệt nó
với các KNK khi ảnh hưởng đến sức khoẻ con người của KNK chủ yếu thơng qua
các tác động của biến đổi khí hậu.

Nhờ đặc điểm dễ bị loại bỏ khỏi bầu khí quyển, việc giảm phát thải BC có
thể đem lại hiệu quả ngay lập tức trong quá trình làm chậm lại tốc độ biến đổi khí
hậu, đặc biệt đối với các vùng dễ bị tổn thương như Bắc cực và dãy Himalaya.
Trong khi nếu tập trung giảm phát thải các khí nhà kính, khí hậu cần một khoảng
thời gian đáp ứng rất dài vì nồng độ KNK trong khí quyển - kết quả của q trình
tích lũy lượng khí thải trong q khứ và hiện tại - vẫn tương đối ổn định trong suốt
hàng thế kỷ qua. Ngược lại, chúng ta vẫn phải lưu ý rằng thời gian tồn tại ngắn hạn
của BC cũng đồng nghĩa với việc giảm phát thải BC sẽ ít ảnh hưởng đến sự thay đổi
nhiệt độ vốn đã bị biến đổi do KNK từ trước đó. Vì vậy, chỉ có cách giảm thiểu

KNK mới có thể ngăn ngừa sự thay đổi khí hậu lâu dài. Tuy nhiên, để tránh quá
trình nhiệt độ tiếp tục tăng cao và đạt tới ngưỡng, các hành động, kế hoạch giảm
thiểu BC trong tương lai vẫn có tính cấp thiết và quan trọng đặc biệt nhằm góp phần
làm giảm sự nóng lên của Trái Đất.

b. Tác động đến sức khoẻ con người

 Cơ chế tác động thông qua bụi của BC đến sức khoẻ

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

22
vanadium).

Hình 1.8. Q trình xâm nhập của bụi vào hệ hơ hấp

Nguồn: Zala Jenko Pražnikar và Jure Pražnikar, (2011) [21]

Sau khi bị hít phải, phần lớn bụi thơ (PM10) lắng đọng trong vùng mũi, vùng
họng và thanh quản, PM5 được lắng đọng trong khí quản, cịn các hạt mịn và cực
mịn (PM2,5 – 0,1), do kích thước siêu vi của chúng, đi vào sâu vào phổi, trong ống dẫn
và túi phổi.

Mức độ ơ nhiễm khơng khí và tỉ lệ tử vong do mắc các bệnh hơ hấp có mối
quan hệ mật thiết với nhau, đặc biệt là mối tương quan giữa ơ nhiễm khơng khí đơ
thị (đặc biệt là giao thông đường bộ) tới các triệu chứng hô hấp ở trẻ em. Nồng độ
bụi càng cao thì xu hướng gia tăng các bệnh hô hấp dị ứng và hen phế quản càng
lớn. Các nghiên cứu trước đây đã khẳng định rằng ô nhiễm khơng khí có thể tạo
điều kiện thuận lợi cho sự xâm nhập của các chất gây dị ứng vào tế bào hệ miễn
dịch, từ đó làm tăng sự nhạy cảm của đường thở.

Tuy nguy cơ các vấn đề về tim mạch liên quan đến ơ nhiễm khơng khí hạt

mịn có thể nhỏ hơn so với các nguy cơ truyền thống như hút thuốc lá, béo phì, tiểu
đường nhưng tính chất của sự ơ nhiễm khơng khí khiến mức độ và quy mô bị ảnh
hưởng lại rộng hơn nhiều lần [22]. Do đó các tác động của bụi đến hệ tim mạch tuy
ít nhưng sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ cộng đồng.

 Tác động trực tiếp của cacbon đen đến sức khoẻ con người

Nghiên cứu gây chú ý nhất liên quan đến tim mạch trong những năm gần đây
là sự phơi nhiễm BC trong thời gian lâu dài có thể ảnh hưởng lớn đến hệ thống
mạch máu trong cơ thể [23]. Nghiên cứu mới này đã chỉ ra có tồn tại một mối tương
quan giữa các hạt BC trong môi trường xung quanh với sự sụt giảm hệ thống mạch
máu. Các tác giả nhận thấy rằng sự gia tăng nồng độ BC trung bình có liên quan đến
các phản ứng gây ra hiện tượng suy giảm mạch máu trong nhóm bệnh nhân mắc
bệnh tiểu đường.

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

ứng kích ứng oxy hóa, cung cấp một bằng chứng sinh học xác đáng chứng minh
những tác động lâu dài của BC đến vấn đề tim mạch [24], [25]. Gan & cs (2011)đã
thực hiện một nghiên cứu đoàn hệ dựa trên các trường hợp bệnh nhân tử vong hoặc
phải nhập viện do bệnh mạch vành đối với toàn bộ 450.000 người dân ở Vancouver
(Canada). Với cùng nồng độ trên 1 μg/m3, và tương đồng về giới tính, độ tuổi, tình
trạng sức khoẻ cũng như điều kiện sống, tỷ lệ rủi ro tử vong vì bệnh tim mạch vành
do BC gây ra (RR 1.06) cao gấp 10 lần so với PM2,5 (RR 1.006) [25].

Năm 2010, Clark và cs tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của việc tiếp xúc với
ơ nhiễm khơng khí xung quanh đến tử cung của phụ nữ có thai. Kết quả cho thấy,
trong năm đầu tiên khi chào đời, đứa bé có nguy cơ bị mắc bệnh hen suyễn bẩm
sinh và tỷ lệ tăng nguy cơ mắc bệnh hen suyễn do phơi nhiễm BC vào khoảng 14%
[26]. Bên cạnh đó, một nghiên cứu của Suglia và cs (2008)cũng thống kê rằng nồng

độ BC cao trong khơng khí có liên quan đến suy giảm chức năng nhận thức, trí tuệ
và khả năng ghi nhớ đối với trẻ em (nghiên cứu thực hiện trên đối tượng có độ tuổi
trung bình = 9,7 tuổi) [27].

Từ đó, ta thấy nồng độ BC trong môi trường xung quanh là nguyên nhân gây
nên các tác động lớn đến sức khoẻ con người và sinh vật, từ các triệu chứng cận lâm
sàng (như thay đổi huyết áp, rối loạn nhịp tim, …) đến các triệu chứng bệnh chuyên
sâu cần cấp cứu và điều trị lâu dài.

c. Một số tác động khác của các bon đen

 Giảm tầm nhìn

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

 Thiệt hại mùa màng

Do sản lượng cây trồng có tính nhạy cảm với lượng ánh sáng mặt trời nhận
được, trong khi BC và các hạt trong khơng khí khác góp phần làm giảm lượng bức
xạ nhiệt trực tiếp của mặt trời xuống bề mặt Trái Đất nên đã gây ra thiệt hại cây
trồng ở một số khu vực trên thế giới. Chameides và cs, (1999) và Auffhammer và cs
(2006) lần lượt phát hiện rằng chính q trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và sinh
khối là nguyên nhân gây ra tình trạng giảm năng suất thu hoạch lúa ở Ấn Độ và
Trung Quốc [28], [29].

 Ăn mòn kim loại

Vật liệu xây dựng (kim loại, đá, xi măng và sơn) luôn trải qua một q trình
phong hóa tự nhiên do phải tiếp xúc với một loạt các yếu tố môi trường như: gió, độ
ẩm, biến động nhiệt độ, ánh sáng mặt trời, …. Sự lắng đọng của bụi cũng liên quan

mạnh mẽ đến các thiệt hại về chất lượng vật liệu hay làm suy giảm thẩm mỹ công
trình bởi chúng thúc đẩy tốc độ ăn mòn kim loại, làm giảm nước sơn và lớp bao
phủ, kéo theo sự xuống cấp các vật liệu xây dựng.

1.2.5. Các phương pháp xác định cacbon đen trong khơng khí

Nhờ đặc điểm trơ và bền trong nhiệt độ cao, BC có thể di chuyển từ chu trình
khí – sinh quyển vào chu trình địa chất, hay từ tốc độ lan truyền cao sang tốc độ lan
truyền thấp. Vì vậy, chúng có khả năng hiện diện ở tất cả các dạng môi trường khác
nhau, kéo theo sự phát triển đa dạng các phương pháp xác định BC gồm: phương
pháp quang học, phương pháp hoá học, phương pháp nhiệt hay sự kết hợp giữa các
phương pháp trên như oxi hoá hoá học – nhiệt (Chemical-Thermal Oxidation –
CTO), nhiệt quang học, phân tích phổ và vết phân tử, … [30]. Do đó, để lựa chọn
được phương pháp phân tích thích hợp, ta cần dựa vào dạng nguồn phát thải và mục
đích nghiên cứu cụ thể.

Đối với mơi trường khơng khí, hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất
trong các thí nghiệm hiện nay là phân tích nhiệt - quang học (Thermal - Optical
Analysis – TOA) và phương pháp quang học (Optical Method).

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

TOA là phép đo được nghiên cứu, xây dựng từ năm 1982 bằng cách kết hợp
một quy trình hiệu chỉnh quang học trong phân tích nhiệt [31]. Ta tiến hành thu bụi
vào bộ lọc thạch anh, bộ lọc sau đó được làm nóng trong mơi trường trơ và oxi hố
trong mơi trường có chứa oxi để làm bay hơi các hợp chất cacbon. Phần cacbon bay
hơi sẽ được đo bằng một trong hai kỹ thuật là: truyền quang (Thermal Optical
Transmittance – TOT) và phản xạ quang (Thermal Optical Reflectance – TOR).
Trong khi TOT được biết đến là Phương pháp 5040 thuộc Viện Quốc gia về An
toàn và Sức khoẻ Lao động Mỹ (NIOSH), xác định nồng độ BC thơng qua q trình

đo độ truyền ánh sáng thì TOR được phát triển bởi mạng lưới Quan trắc liên ngành
đối với các môi trường trực quan được bảo vệ (Interagency Monitoring of Protected
Visual Environments – IMPROVE), xác định BC bằng cách đo độ phản xạ của bộ
lọc. Hàm lượng BC được xác định bởi phương pháp TOA sẽ phụ thuộc rất lớn vào
giá trị nhiệt độ trong suốt q trình phân tích và nếu tỷ lệ hàm lượng BC/OC trong
mẫu là rất nhỏ thì độ tin cậy và độ chính xác của phương pháp không cao [15].

b. Phương pháp quang học

Hiện nay, đo quang là phương pháp tối ưu hơn cả nhờ khả năng xác định
hàm lượng BC mà không cần phải phá hủy mẫu và khơng tốn q nhiều chi phí, lại
tận dụng tính chất hấp thụ mạnh của BC trên tất cả các bước sóng.

Aethalometer là thiết bị được sử dụng phổ biến nhất trong phân tích BC bằng
phương pháp quang học. Bởi vì hầu hết các hạt trong khơng khí, ngoại trừ BC, hấp
thụ rất yếu ánh sáng ở vùng cận hồng ngoại, do đó Aethalometer được thiết kế để
phát hiện BC bằng cách chiếu một chùm sáng tới có = 880 nm qua hai bộ lọc, sau
đó tiến hành so sánh cường độ truyền ánh sáng giữa chúng. Tuy nhiên, BC trong
mẫu có thể sẽ tạo ra hiệu ứng tán xạ phức tạp với chùm tia tới, dẫn đến sai sót trong
quy trình xác định hàm lượng [30].

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

phản xạ quang khi ánh sáng đi qua bụi PM thu được trên bộ lọc, và quy đổi thành
chỉ số Khói đen theo đơn vị g/m3. Độ phản xạ ánh sáng được đo bằng thiết bị EEL
M43D Smokestain Reflectometer (SSR) Digital.

1.3. Tình hình nghiên cứu cacbon đen trong mơi trƣờng khơng khí

1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Tại Trung Quốc, tác giả Lou Shujuan và cs (2005) đã chỉ ra rằng 82,16%
cacbon đen tồn tại trong các hạt aerosol với đường kính nhỏ hơn 2,5μm ở khu vực
Bắc Kinh. Đồng thời có sự liên quan mạnh mẽ giữa hàm lượng BC và hướng gió,
khi gió Nam xuất hiện sẽ ghi nhận giá trị BC cao, và ngược lại khi gió Tây Bắc
chiếm ưu thế [33]. Bên cạnh đó, nghiên cứu của Lili Tang và cs tại Nam Kinh
(2010)cho thấy nồng độ cacbon đen có mối tương quan thuận với nồng độ SO2,
NO2, HNO2 và nồng độ BC dao động trong khoảng từ 1,1 đến 19,41 µg/m3 [34].

Năm 2012, nhóm nghiên cứu Janez Zibert – Trường Đại học Primorska của
Slovenia đã công các số liệu về nồng độ bụi PM10 và cacbon đen trong mơi trường
khơng khí xung quanh. Nghiên cứu đã sử dụng phần mềm thống kê để đánh giá số
liệu và chỉ ra mức nồng độ cao nhất của PM10 ở khoảng 208 µg/m3 vào những ngày
cuối tháng 4, đầu tháng 5. Tuy nhiên, phương pháp lấy mẫu và phân tích hàm lượng
PM10 và cacbon đen chưa được chỉ rõ trong nghiên cứu này [35].

Nhóm nghiên cứu của Giovanni Invernizzi đưa ra phương pháp đo nhanh
cacbon đen và các loại bụi PM10, PM2,5 và PM1 tại các khu vực gần nhau nhưng có
mật độ giao thông khác nhau của thành phố Milan, Italia. Kết quả thu được cho thấy
trong khi hàm lượng các loại bụi khơng có sự chênh lệch nhiều thì hàm lượng
cacbon đen trung bình trong cùng một ngày tại các vị trí có cường độ giao thơng
khác nhau lại có sự khác biệt đáng kể [36]. Trên cơ sở đó, ta có thể coi phép đo
cacbon đen như một công cụ hữu hiệu để đánh giá ô nhiễm từ tác động của hoạt
động giao thông lên các khu đô thị.

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

phát thải, hàm lượng PM2,5 có tính đồng nhất có thể là kết quả từ sự tồn tại của các
hạt lơ lửng do sự mòn của lốp hoặc các hạt siêu mịn từ sự hình thành thứ sinh có
liên quan đến giao thông, liên quan đến môi trường vi mô đô thị. Mặc dù có sự khác

biệt lớn về nồng độ BC do sự khác nhau về lưu lượng giao thông, loại xe diesel và
điều kiện lái xe, địa điểm lấy mẫu và thời gian lấy mẫu tuy nhiên, nghiên cứu chưa
chỉ rõ ảnh hưởng của từng loại phương tiện giao thông tới nồng độ PM2,5 và BC.

1.3.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Năm 2008, Hopke và cs đã kết luận rằng khí thải giao thơng là ngun nhân
chủ yếu gây ra ơ nhiễm khơng khí tại Hà Nội. Bên cạnh đó, nồng độ cacbon đen -
một dạng bồ hóng tạo ra từ khí thải giao thông - là rất cao [38].

Tuy nhiên, hiện nay các trạm quan trắc mơi trường khơng khí cũng như các
phịng thí nghiệm chủ yếu mới chỉ xác định được hàm lượng tổng bụi lơ lửng và
PM10, số liệu về BC còn rất hạn chế.

Theo nghiên cứu của tác giả Hoàng Xuân Cơ và cs (2016), tại xã Lai Yên,
huyện Hoài Đức, Hà Nội vào mùa đốt rơm rạ, hàm lượng cacbon đen trong không
khí cao hơn nhiều so với trung tâm Hà Nội (trạm quan trắc Láng). Phương pháp đo
BC được sử dụng trong nghiên cứu là phương pháp đo nhanh với thiết bị Aethlabs
AE51. Nồng độ BC thấp nhất là 0,36 μg/m3 và cao nhất đạt gần 36,8 μg/m3 [39].
Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ BC gồm có yếu tố khí tượng, khoảng cách từ
nguồn thải và thời gian đốt. Trong đó, hướng gió và tốc độ gió được coi là hai yếu
tố ảnh hưởng nhiều nhất.

Như vậy, các nghiên cứu trong nước về cacbon đen trong khơng khí xung
quanh còn rất hạn chế, đặc biệt là nghiên cứu về mức độ ô nhiễm BC tại những vị
trí có sự phát thải lớn như các tuyến đường có mật độ giao thơng cao tại Hà Nội.
1.4. Tổng quan khu vực nghiên cứu

1.4.1. Hiện trạng chất lượng khơng khí tại Hà Nội

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

Môi trường Hà Nội cho hay, nguyên nhân ô nhiễm khơng khí tại thủ đơ là do 95%
lượng xe tải chở quá tải, không che chắn, không đảm bảo vệ sinh. Khi tắc nghẽn
giao thông, mức độ ô nhiễm hơi xăng dầu có thể tăng lên 4 – 5 lần. Kết quả quan
trắc tại trạm khí tượng Láng (Hà Nội) cho thấy, lượng bụi PM10, nồng độ bụi lơ
lửng tại thủ đô đều vượt tiêu chuẩn cho phép.

Đầu năm 2012, ARIA Technologies - công ty cung cấp giải pháp tính tốn,
mơ phỏng ơ nhiễm mơi trường khơng khí và hỗ trợ dự báo khí tượng Pháp cho biết
Hà Nội là một trong những thành phố ô nhiễm nhất châu Á, và là thành phố ô nhiễm
nhất Đông Nam Á. Theo ông Jacques Moussafir - Giám đốc ARIA, nguồn gây ô
nhiễm chính là giao thơng, thể hiện ở hàm lượng bụi PM10 cao gấp 4 lần mức
khuyến cáo của WHO.

Báo cáo môi trường quốc gia 2014 của Bộ Tài nguyên & Môi trường có chỉ
ra các nguồn chính gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí ở Việt Nam gồm: giao thơng
vận tải, sản xuất công nghiệp; xây dựng và dân sinh [40]; 5 năm gần đây, chất lượng
khơng khí đơ thị chưa có nhiều cải thiện, AQI vẫn ở mức tương đối cao. Năm 2013,
Hà Nội có tới 237 ngày chất lượng khơng khí kém (AQI 101-200), 21 ngày chất
lượng khơng khí xấu (AQI 201-300) và một ngày chất lượng khơng khí ở mức nguy
hại (AQI>300) [41].

Trong năm 2017, Tổ chức Green ID – Trung tâm Phát triển Sáng tạo Xanh
đã công bố bản “Báo cáo chất lượng mơi trường khơng khí năm 2017”, trong đó 
cảnh báo vấn đề về bụi ở Hà Nội vẫn đang là vấn đề đáng lo ngại, ô nhiễm bụi liên
tục ở mức cao. Tại đây, có 99 ngày nồng độ bụi PM2,5 trung bình trong 24h vượt
quá Quy chuẩn Quốc gia hàng ngày (50 μg/m3), tương đương với khoảng 27% số
ngày của năm 2017. Trong khi đó, có đến 275 ngày có nồng độ bụi PM2,5 trung bình
vượt quá tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn của WHO tương ứng 75% số ngày trong năm

[42].

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

được thiết lập trong QCVN 05:2013/ BTNMT. Chất lượng khơng khí có xu hướng
xấu trong năm 2018 khi số giờ ở mức không tốt cho sức khỏe chiếm khoảng 80%
tổng thời gian [43].

Có thể nói, hiện trạng chất lượng mơi trường khơng khí ở Hà Nội hiện nay
không chỉ cao nhất trong cả nước mà còn nằm trong tốp những thành phố ơ nhiễm
nhất thế giới. Hậu quả của tình trạng ô nhiễm này sẽ dẫn đến sự phơi nhiễm của một
tỉ lệ lớn dân số đang sinh sống tại Hà Nội, gây ra những tác động nghiêm trọng đến
sức khoẻ dân cư.

1.4.2. Hiện trạng khơng khí tại các nút giao thông của Hà Nội

Theo nghiên cứu của tổ chức JICA năm 2008 thì Hà Nội có 70 điểm thường
xuyên xảy ra ách tắc giao thông đặc biệt vào các cao điểm sáng, trưa và chiều tối.
Năm 2017, sau khi thống kê, Sở Giao thông Vận tải Hà Nội đã công bố số điểm ùn
tắc giao thông nghiêm trọng còn tồn tại trên địa bàn đã giảm xuống còn 37 điểm.
Tại những nút giao thông trọng điểm này, mức độ ô nhiễm không khí thường cao
hơn gấp 5 – 6 lần quy chuẩn cho phép (Hội thảo “Cải thiện chất lượng khơng khí và

giao thơng đơ thị”, Tổng cục Môi trường, 2012). Trong đó, vẫn có những “điểm 
đen” liên tục phát sinh ùn tắc giao thơng và gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí như:

dọc toàn tuyến từ cầu vượt Ngã Tư Sở đến khu vực Trần Phú; ngã tư Khuất Duy
Tiến - Nguyễn Trãi; nút giao Xuân Thủy – Phạm Hùng – Hồ Tùng Mậu – Phạm
Văn Đồng; nút giao Hoàng Minh Giám - Trần Duy Hưng - Nguyễn Chánh; …

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 
2.1. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

Bụi (TSP, PM10, PM2,5) và cacbon đen trong môi trường không khí.

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi khơng gian:

+ Ngã tư Nguyễn Chí Thanh – La Thành (quận Đống Đa – Ba Đình).

+ Nút Xuân Thuỷ - Phạm Hùng – Hồ Tùng Mậu – Phạm Văn Đồng (quận Cầu
Giấy).

- Phạm vi thời gian: Từ tháng 06/2018 đến tháng 04/2019.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập, nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài
nước về những nghiên cứu liên quan đến nguồn phát thải, tính chất và ảnh hưởng
của cacbon đen trong môi trường; phương pháp lấy mẫu và xác định hàm lượng
cacbon đen trong khơng khí xung quanh; nghiên cứu tổng quan về ô nhiễm môi
trường khơng khí tại Hà Nội.

- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: sử dụng phương pháp khảo sát hiện

trường, chụp ảnh, quan sát vị trí lấy mẫu, xác định nguồn gây ơ nhiễm mơi trường
khơng khí tại khu vực và đặc điểm sơ bộ. Trên cơ sở khảo sát thực tế, lựa chọn các
vị trí đặt điểm quan trắc, lấy mẫu.

- Phương pháp thực nghiệm:

+ Tiến hành lấy mẫu ngồi hiện trường.

+ Phân tích xác định hàm lượng BC, bụi (TSP, PM10, PM2,5)trong mẫu môi trường.
- Phương pháp xử lý các số liệu: Sử dụng phần mềm tính tốn Excel để tính tốn,
xử lý số liệu thực nghiệm.

2.3. Lựa chọn vị trí lấy mẫu

Hai vị trí quan trắc đã được lựa chọn sau quá trình quan sát và khảo nghiệm
thực tế gồm có:

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

Từ sau khi mở rộng đường Nguyễn Chí Thanh, tuy đã có sự thay đổi nhưng
vẫn đem lại một số bất cập gây ra sự rối rắm, ùn ứ trong phân luồng giao thông. Cụ
thể, hiện nay lượng phương tiện được đi thẳng qua nút giao La Thành - Nguyễn Chí
Thanh, xung đột trực tiếp với luồng lưu thơng Nguyễn Chí Thanh - Voi Phục và
ngược lại. Khi chưa kịp đi qua nút đã hết nhịp đèn đỏ, các luồng phương tiện theo 2
chiều qua nút giao “mắc chùm” giữa nút giao. Mặt khác, hiện có rất nhiều ơ tơ rẽ từ
Nguyễn Chí Thanh vào La Thành, hướng đi Voi Phục, cắt chéo trực tiếp, hoặc quay
đầu ngay trong nút. Hướng lưu thông này vơ tình chặn ngang luồng phương tiện
ngược chiều từ Nguyễn Chí Thanh đi về phía đường Láng. Nhiều khi hết đèn xanh
mà 2 luồng lưu thơng này vẫn chưa thốt được khỏi nút giao, lại tiếp tục đón nhận
các dịng phương tiện 2 chiều đường Đê La Thành, dẫn đến tắc cục bộ ngay trong

lòng nút giao.

- Nút giao Xuân Thủy – Phạm Hùng – Hồ Tùng Mậu – Phạm Văn Đồng:
Đây là một trong những điểm đen về ùn tắc giao thông cả lúc cao điểm lẫn
thấp điểm, đặc biệt kể từ khi đơn vị thi công lập lô cốt rào chắn để thi công tuyến
đường sắt đô thị Nhổn – ga Hà Nội, nơi đây luôn khiến người dân lo sợ mỗi khi
phải di chuyển. Ngoài ra, do khu vực này có làn xuống của cầu vượt Mai Dịch nên
ơ tô thường bị ùn lại, xếp hàng ngang lấn hết đường dành cho xe máy.

2.4. Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích các loại bụi

2.4.1. Dụng cụ, thiết bị sử dụng

Bảng 2.1. Thông số và thiết bị lấy mẫu

Thông số Thiết bị lấy mẫu Loại giấy lọc

Vi khí hậu Krestrel 4000 – Pocket Weather Meter

Bụi TSP Thiêt bị lấy mẫu bụi
model LV – 20P hãng SIBATA

Giấy lọc sợi thuỷ tinh,
55 mm.

Bụi PM10 Thiết bị lấy mẫu bụi lơ lửng
model TSP – 2 hãng Staplex

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

Thông số Thiết bị lấy mẫu Loại giấy lọc

model HV – 500R hãng SIBATA 110 mm.

a. Dụng cụ

- Giá đỡ được thiết kế đảm bảo đầu lấy mẫu ở độ cao 1,5m tính từ mặt đất.
- Panh gắp bằng kim loại không rỉ, đầu bịt nhựa khơng có mấu.

- Dây và ổ điện dài/ngắn.

- Găng tay lấy mẫu, khẩu trang than hoạt tính.
- Thùng xốp sạch để đựng và bảo quản mẫu.

b. Thiết bị lấy mẫu bụi SIBATA LV – 20P

- Thiết bị lấy mẫu bụi SIBATA lưu lượng 3 – 30 L/ph.
- Giấy lọc: loại giấy lọc sợi xơ thuỷ tinh, đường kính 55 mm.

Hình 2.1. Thiết bị lấy mẫu bụi SIBATA LV – 20P

- Lắp đặt thiết bị và điều chỉnh vận tốc 22L/ph.

c. Thiết bị lấy mẫu bụi Sibata HV – 500R

- Máy lấy mẫu bụi thể tích lớn Sibata HV – 500R: 200 – 800 L/ph gồm phụ trợ:
Đầu lấy mẫu bụi PM2,5.

- Giấy lọc bụi:

+ Kích thước: trịn, đường kính 110 mm.

+ Chủng loại giấy: giấy lọc sợi thuỷ tinh GB – 100R SIBATA.

1. Đầu giữ lọc
2. Vòi hút
3. Bộ tách bụi
4. Máy đo lưu lượng
5. Van

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

Hình 2.2. Thiết bị lấy mẫu bụi lưu lượng lớn SIBATA HV – 500R

Đầu hút khí phải được đặt sao cho tránh xa được mọi chướng ngại vật, được
đặt trên bề mặt bằng phẳng.

Thiết bị được lắp ráp theo trình tự: Đầu lấy mẫu - lưu lượng kế - bơm hút: Dùng
panh gắp giấy lọc vào đầu lấy mẫu, tránh tiếp xúc với bề mặt thu mẫu trên giấy lọc,
thao tác đưa lọc vào đầu lấy mẫu được thực hiện tại nơi kín gió. Khi tiến hành lấy
mẫu bụi PM2,5 cần lắp các đầu chọn cỡ bụi riêng. Hệ thống đầu lấy mẫu - lưu lượng
kế phải đảm bảo kín. Bật máy, đồng thời xác định thời điểm bắt đầu lấy mẫu;

- Chỉnh lưu lượng bơm hút 500 L/ph.

d. Thiết bị lấy mẫu bụi Staplex TSP - 2

- Thiết bị lấy mẫu bụi lưu lượng lớn Staplex TSP – 2: 500 – 2000 L/ph.

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

- Nguyên tắc hoạt động của thiết bị lấy mẫu bụi lưu lượng lớn Staplex TSP – 2 được
thể hiện như sau:

Hình 2.3. Thiết bị lấy mẫu bụi lưu lượng lớn Staplex TSP - 2

- Nguyên lý hoạt động: Khơng khí lưu lượng lớn được thu vào, đi qua một bộ lọc
bởi động cơ quay tốc độ cao. Khi lấy mẫu bụi PM10, lượng khí sau khi hút vào được
gia tốc thông qua chín khe gia tốc trịn bên trong, vì có động năng lớn hơn nên
những hạt kích thước > 10 m sẽ va chạm vào thành và bị giữ lại bởi lớp kết dính
trên bề mặt. Trong khi đó, những hạt có kích thước 10 m tiếp tục đi xuống theo
dịng khí đến bề mặt giấy lọc sợi thạch anh thì bị giữ lại, lượng khơng khí theo động
cơ quay đi ra ngồi mơi trường.

- Chỉnh lưu lượng khí 800 L/ph.

Nắp đậy

Lượng khơng khí
sau khi đi qua
thiết bị thoát ra
bên ngoài

Bụi PM10 bị giữ
lại trên bề mặt
giấy lọc

Khơng khí xung quanh

Dịng khí thốt ra ngồi

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

2.4.2. Quy trình lấy mẫu bụi

a. Các lưu ý khi lấy mẫu

- Nơi lấy mẫu (nơi đặt thiết bị lấy mẫu) cần phải tránh tiếp xúc với nhiệt độ quá cao
hoặc quá thấp hay trực tiếp bị ánh nắng mặt trời chiếu trong thời gian dài. Việc lấy
mẫu cần được tiến hành ở chiều cao hít thở.

- Giấy lọc bụi được đựng trong hộp kép làm bằng giấy can kỹ thuật. Bao trong chứa
hộp đựng giấy lọc được ký hiệu mẫu và sấy, cân cùng nhau, bao ngồi để bảo vệ, có
cùng ký hiệu mẫu với hộp.

- Sau thời gian lấy mẫu cần thiết, tắt máy.

- Dùng panh gắp giấy lọc vào bao, để vào hộp bảo quản.

- Ghi chép thông tin lấy mẫu: Các thông tin ghi trên biên bản lấy mẫu bao gồm thời
gian kết thúc và lấy mẫu, lưu lượng dòng, nhiệt độ, áp suất khí quyển, gió, hướng
gió, lưu lượng xe tham gia giao thơng, …. phục vụ cơng tác tính toán kết quả và
đánh giá kết quả nghiên cứu.

b. Vận chuyển và bảo quản mẫu

Tắt máy khi kết thúc quá trình lấy mẫu, gắp giữ giấy lọc cẩn thận, tránh
chạm hoặc gây hư hỏng bề mặt giấy lọc, nếu không có thể ảnh hưởng đến chất
lượng kết quả mẫu. Giấy lọc được bảo quản trong từng túi miết đựng hộp riêng, có
dán nhãn cụ thể và chống bụi bẩn. Toàn bộ mẫu được đặt vào hộp đựng mẫu hiện

trường để tránh sự nhiễm bẩn.

Kết thúc từng ngày quan trắc, mẫu cần được đưa ngay về phịng thí nghiệm,
tránh tối đa rung lắc và sự va chạm của mẫu với điệu kiện bất lợi bên ngồi.

2.4.3. Quy trình phân tích bụi

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

Bảng 2.2. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm

Thơng số Phƣơng pháp phân tích

Bụi TSP TCVN 5067:1995 – Chất lượng khơng khí. Phương pháp khối
lượng xác định hàm lượng bụi.

Bụi (PM10, PM2,5)

AS/NZS 3580.9.6:2003 – Phương pháp lấy mẫu và phân tích
khơng khí xung quanh – Xác định bụi PM10 – Phương pháp
trọng lượng lấy mẫu cỡ lớn với đầu vào chọn lọc cỡ hạt.

a. Phương pháp phân tích bụi TSP

- Nguyên tắc: Phương pháp này dựa trên việc cân lượng bụi thu được trên cái lọc,
sau khi lọc một thể tích khơng khí xác định.

- Quy trình:

+ Cái lọc, trong bao kép được sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 4 giờ;

+ Sau khi sấy, các bao đựng cái lọc được đặt trong môi trường cân 24 giờ trước khi
cân. Môi trường cân là mơi trường có nhiệt độ 25 2 o

C độ ẩm khơng khí 60
5%;

+ Tiến hành cân cái lọc cùng với bao trong. Việc cân cái lọc trước và sau khi lấy
mẫu phải được thực hiện trong những điều kiện như nhau, trên cùng một cân phân
tích bởi cùng một kĩ thuật viên;

+ Ghi kết quả cân trước và sau khi lấy mẫu lên bao ngoải của cái lọc (m1 và m2).
- Tính kết quả: Xác định hàm lượng tổng bụi lơ lửng trong khơng khí:

C = (g/m3)

b. Phương pháp phân tích bụi PM10 và PM2,5

- Nguyên tắc: Mẫu khơng khí xung quanh được hút qua cổng hút khí với tốc độ
dịng chảy khơng đổi thơng qua các đầu thu bụi tương ứng với từng kích thước hạt,
sau đó các hạt được phân tách bằng phương pháp quán tính trong phạm vi kích
thước 10 hoặc 2,5 m. Mẫu sau khi thu trên giấy lọc sẽ được đem cân và xác
định theo phương pháp trọng lượng.

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

+ Chuẩn bị giấy lọc bụi: giấy lọc được sấy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 4h, để ổn
định 24h trong bình hút ẩm và được cân trong mơi trường nhiệt độ 15 – 30oC 3oC 
và độ ẩm 20 – 50% 5%.

+ Cân giấy lần 1: Kiểm sốt và duy trì điều kiện mơi trường ổn định trong ít nhất
24h trước khi tiến hành. Giấy lọc được cân đến 0,1 mg và ghi lại khối lượng một
cách chính xác, được giá trị m1.

+ Cân giấy lần 2: Ổn định điều kiện nhiệt độ và độ ẩm giống với cân giấy lọc lần 1,
duy trì trong ít nhất 24h và ghi lại được khối lượng cân m2.

c. Tính tốn kết quả

- Xác định hàm lượng bụi PM trong không khí:

C = (g/m3)
2.5. Phƣơng pháp phân tích BC trong các loại bụi

Phương pháp phân tích BC trong bụi dựa theo tài liệu của Paul Quincey (2007) –
A relationship between Black Smoke Index and Black Carbon concentration [45].

a. Nguyên tắc

Phương pháp dựa trên định luật Lambert và không đo trực tiếp nồng độ khối
lượng của các hạt. So sánh độ phản xạ của tờ giấy lọc chứa mẫu (có vệt đen của
bụi) sau khi ánh sáng đơn sắc đi qua với độ phản xạ của tờ giấy lọc sạch.

b. Dụng cụ, thiết bị

- Thiết bị đo độ phản xạ khói EEL Model M43D gồm: một thiết bị có màn hình
LCD và đầu đo được kết nối với nhau. Mặt trước thiết bị là cơng tắc chính, các bộ
phận điều chỉnh độ nhạy thô/mịn của hạt bụi và nút điều chỉnh 0. Thiết bị phải được
đặt trong căn phịng kín và tối, hạn chế tối đa sự tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc
các nguồn sáng khác trong phịng. Bên cạnh đó, đảm bảo môi trường làm việc và

thiết bị sạch để tránh sự nhiễm bẩn của các chất ô nhiễm đến mẫu.

- 05 tờ giấy lọc kiểm soát sạch.

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

39
- Ánh sáng ở bước sóng 880 nm.

c. Quy trình

- Khi đo, mỗi tờ giấy lọc được đo 5 lần tại 5 vị trí khác nhau. Giá trị lấy được là
trung bình của năm lần đo.

- Hiệu chuẩn và lựa chọn giấy lọc kiểm soát sạch đạt yêu cầu nhất trong 5 tờ giấy
lọc đã chuẩn bị.

- Đặt thiết bị đo ở độ phản xạ 100 (độ hấp thụ bằng 0) với tờ giấy lọc kiểm soát
sạch đã lựa chọn, ta được giá trị R0 (theo lý thuyết R0 = 100). Thay tờ giấy lọc sạch
bằng tờ giấy lọc trắng hiện trường, ghi lại kết quả RF. Sau đó, tiếp tục với các tờ
giấy lọc đã lấy mẫu, đo độ phản xạ và ghi lại giá trị R tương ứng chỉ trên thiết bị
(giá trị đó phải nhỏ hơn l00% hoặc độ hấp thụ phải lớn hơn không). Các giá trị độ
phản xạ đo được phải nằm trong khoảng 35% - 95% độ phản xạ, tương ứng với hệ
số hấp thụ nằm trong khoảng 0,64 - 13,13.10-5. Kiểm tra thường xuyên sự hiệu
chỉnh phản xạ kế để đảm bảo độ phản xạ l00% trên giấy lọc sạch.

- Q trình phân tích được chia làm 3 đợt, mỗi đợt đo một loại bụi (24 mẫu). Sau
mỗi đợt đo, chọn ngẫu nhiên 3 mẫu để đo mẫu lặp. Nếu sai số nằm trong khoảng
3% thì kết quả đo là chấp nhận được, nếu không cần hiệu chuẩn lại giấy lọc kiểm
soát sạch và đo mẫu mơi trường lại từ đầu.

d. Tính tốn kết quả

Hệ số hấp thụ  được tính như sau:

 =

Trong đó  là hệ số hấp thụ (m-1);

A là diện tích mẫu trên giấy lọc (m2);
V là thể tích khí đã lấy (m3);

R là độ phản xạ của giấy lọc có chứa bụi ;
RF là độ phản xạ của giấy lọc trắng hiện trường;
Hàm lượng BC:



 (g/m

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

với  là hệ số suy giảm theo khối lượng của BC ở bước sóng 880 nm,

 . Bởi BC là dạng hạt duy nhất hấp thụ được ánh sáng ở bước

sóng dải này, nên khi chiếu tia sáng có = 880 nm, phần ánh sáng bị suy giảm
tượng trưng cho phần ánh sáng bị hạt BC hấp thụ. Hệ số  được xác định dựa

theo kinh nghiệm, phụ thuộc vào dạng hạt, kích thước hạt hay bước sóng ánh sáng
được sử dụng và nó là giá trị đặc trưng cho từng chất riêng tại một bước sóng cụ
thể. Đây là giá trị được tham khảo theo khuyến nghị của hãng cung cấp thiết bị đo.
2.6. Lấy mẫu BC trong các loại bụi TSP, PM10 và PM2,5 tại các vị trí nghiên 
cứu

Vị trí lấy mẫu được thể hiện trên bản đồ như sau:

Hình 2.4. Vị trí lấy mẫu trên bản đồ

Vị trí lấy mẫu được mô tả cụ thể trong bảng 2.3:

Bảng 2.3. Bảng mơ tả vị trí lấy mẫu

TT Vị trí lấy mẫu KH Tọa độ Đặc điểm

1 Ngã tư Nguyễn Chí

Thanh – La Thành HN1

21o01’54B
105o 80’05Đ

Là tuyến đường trung tâm,
nối giữa hai quận Đống Đa
và Ba Đình.

2

Nút giao Xuân Thuỷ -

Phạm Hùng – Hồ Tùng HN2

21o 02’37B
105o 48’10Đ

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

TT Vị trí lấy mẫu KH Tọa độ Đặc điểm

Mậu – Phạm Văn Đồng ngõ phía Tây của Thủ đơ.

- Thời gian lấy mẫu: mỗi vị trí lấy mẫu trong 3 ngày liên tục.
- Tần suất: mẫu được lấy trong vòng 24h, chia làm 4 thời điểm:
+ Thời điểm 01: 5h30 – 9h30 (Thời gian cao điểm)
+ Thời điểm 02: 10h – 14h;

</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Kết quả hàm lƣợng các loại bụi tại vị trí quan trắc

Kết quả hàm lượng các loại bụi sau khi phân tích được thể hiện trong bảng 3.1:

Bảng 3.1. Kết quả hàm lượng các loại bụi tại vị trí quan trắc HN1

Ngày Thời điểm 
lấy mẫu

Vị trí 1 (HN1)

Nhiệt

độ

Áp 
suất

Độ

ẩm T. độ gió H. 
gió

TSP PM10 PM2,5

o

C mb % km/h µg/m3 µg/m3 µg/m3

5h30 – 9h30 24,0 1016 65,0 11,3 ĐN 627,1 353,2 135,3
10h – 14h 23,3 1015 72,2 10,5 ĐN 498,5 259,2 102,6
14h30 – 18h30 21,5 1014 69,3 9,3 ĐN 736,0 379,8 155,6
19h – 23h 20,0 1015 63,5 13,6 ĐN 434,7 266,5 92,1

Tr. Bình 24h 22,2 1015 67,5 11,2 574,1 314,7 121,4

5h30 – 9h30 21,0 1014 78,2 10,6 Đ 618,3 310,2 130,6

10h – 14h 23,5 1015 76,5 8,7 ĐN 449,2 185,9 96,5
14h30 – 18h30 20,7 1015 66,3 11,2 ĐN 690,5 301,8 138,6

19h – 23h 19,3 1014 67,1 14,0 ĐN 389,7 218,8 78,4

Tr. Bình 24h 21,1 1014 72,0 11,1 536,9 254,2 111,0

5h30 – 9h30 20,6 1012 65,6 9,1 ĐN 770,4 405,1 141,4
10h – 14h 21,2 1012 64,1 9,0 ĐN 412,8 171,8 98,4
14h30 – 18h30 24,4 1013 75,2 10,6 ĐN 753,8 336,7 161,2

19h – 23h 20,6 1012 66,8 12,4 ĐN 431,6 199,1 97,7

Tr. Bình 24h 21,7 1012 67,9 10,3 592,2 278,2 124,7

</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

Bảng 3.2. Kết quả hàm lượng các loại bụi tại vị trí quan trắc HN2

Ngà
y

Thời điểm 
lấy mẫu

Vị trí 2 (HN2) 
Nhiệt

độ

Áp 
suất

Độ

ẩm T.độ

gió gió H.

TSP PM10 PM2,5

o

C mb % km/h µg/m3 µg/m µg/m3

5h30 – 9h30 24,0 1009 93,7 13,0 ĐĐN 1035 554,2 343,3
10h – 14h 27,0 1009 77,8 10,6 ĐN 776,5 418,2 255,8
14h30 – 18h30 30,0 1005 67,2 11,3 Đ 909,1 539,6 307,3
19h – 23h 26,8 1007 78,5 18,4 ĐĐN 858,6 435,4 272,2

Tr. Bình 24h 26,9 1008 79,3 13,3 894,9 486,8 294,7

5h30 – 9h30 25,0 1008 76,0 9,3 Đ 984,8 552,1 248,9
10h – 14h 28,2 1010 67,6 10,5 ĐN 625,0 356,8 200,0

14h30 – 18h30 28,7 1010 68,0 14,3 ĐN 1015 605,0 245,3
19h – 23h 27,0 1007 77,0 16,0 ĐN 757,6 406,9 235,6

Tr. Bình 24h 27,2 1009 72,2 12,5 845,6 480,2 232,4

5h30 – 9h30 24,5 1013 85,5 11,0 ĐĐB 1060 622,2 303,3
10h – 14h 22,7 1016 75,8 14,3 ĐĐB 890,2 550,5 223,3
14h30 – 18h30 21,0 1014 70,6 12,5 B 939,4 490,4 287,3
19h – 23h 19,5 1016 68,3 11,0 B 707,1 411,1 181,1

Tr. Bình 24h 21,9 1014 75,1 12,2 899,3 518,6 248,8

QCVN 05:2013/BTNMT (Trung bình 24h) 200 150 50

Nhận xét:

- So sánh kết quả hàm lượng bụi trong bảng với QCVN 05:2013/BTNMT –
Quy chuẩn kỹ thuật về chất lượng khơng khí xung quanh ta thấy: Hàm lượng các
loại bụi trung bình 24 giờ đều cao hơn hơn giới hạn cho phép gấp nhiều lần.

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

bụi PM10, giá trị trung bình ngày vượt giới hạn cho phép (150 µg/m3) từ 1,7 – 2,1
lần (tại HN1) và từ 3,2 – 3,5 lần (tại HN2). Tương tự, giá trị trung bình 24 giờ bụi
PM2,5 cao hơn quy chuẩn cho phép (50 µg/m3) từ 2,2 – 2,5 lần (tại HN1) và từ 4,6 –
5,9 lần (HN2).

- Ở hai bảng 3.1 và 3.2, hàm lượng của bụi được thu thập trên bộ lọc thay đổi

theo từng thời điểm trong ngày, nhưng có thể thấy hàm lượng bụi tại nút giao Phạm
Hùng – Phạm Văn Đồng (HN2) luôn cao hơn ngã tư Nguyễn Chí Thanh – La Thành
(HN1) và hai thời gian cao điểm trong ngày (5h30 – 9h30 và 14h30 – 18h30) ghi
nhận các kết quả bụi cao hơn so với các thời điểm còn lại. Thực hiện đếm phương
tiện tại các điểm quan trắc ta thấy ở 2 giờ cao điểm trên, mật độ các phương tiện
tham gia giao thơng trung bình lớn gấp 1,5 – 2 lần so với giờ thấp điểm. Trong đó
xe máy chiếm số lượng rất cao, lượng xe máy trung bình tại các thời điểm tương
ứng vào khoảng 340; 188; 416; 207 lượt ở vị trí 1 và 470; 227; 528; 216 lượt ở vị trí
2.

- Như vậy, hai vị trí quan trắc đều bị ơ nhiễm bụi nghiêm trọng, đặc biệt là
bụi PM2,5.

3.2. Kết quả hàm lƣợng cacbon đen trong bụi TSP tại các vị trí lấy mẫu
Kết quả được thể hiện dưới đây:

Bảng 3.3. Kết quả hàm lượng BC trong bụi TSP tại hai vị trí

Ngày Thời điểm

HN1 HN2

TSP

(µg/m3) BC (µg/m
3

) TSP

(µg/m3) BC (µg/m

3

)

Ngày 1

5h30 – 9h30 627,1 19,5 1035 37,6

10h – 14h 498,5 13,3 776,5 28,2

14h30 – 18h30 736,0 21,0 909,1 33,7

19h – 23h 434,7 16,6 858,6 34,8

Trung bình 24h 574,1 17,6 894,9 33,5

Ngày 2

5h30 – 9h30 618,3 17,5 984,8 36,6

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

45
Ngày Thời điểm

HN1 HN2

TSP

(µg/m3) BC (µg/m
3

) TSP

(µg/m3) BC (µg/m
3

)

14h30 – 18h30 690,5 21,3 1015 32,0

19h – 23h 389,7 11,9 757,6 25,7

Trung bình 24h 536,9 15,8 845,6 29,3

Ngày 3

5h30 – 9h30 770,4 21,2 1060 35,8

10h – 14h 412,8 11,8 890,2 27,4

14h30 – 18h30 753,8 22,5 939,4 34,9

19h – 23h 431,6 13,6 707,1 23,7

Trung bình 24h 592,2 17,2 899,3 30,4

Hàm lượng trung bình các thơng số TSP và BC tại các vị trí lấy mẫu theo
thời điểm quan trắc được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3.4. Kết quả trung bình của TSP và BC tại hai vị trí quan trắc

HN1 HN2

TSP 
(µg/m3)

BC 
(µg/m3)

BC/TSP 
(%)

TSP 
(µg/m3)

BC 
(µg/m3)

BC/TSP 
(%)

5h30 – 9h30 671,9 19,4 2,89 1026 36,6 3,57

10h – 14h 453,5 12,5 2,77 763,9 26,2 3,46

14h30 – 18h30 726,8 21,6 2,98 954,6 33,5 3,52

19h – 23h 418,7 14,0 3,34 774,4 28,1 3,60

</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

Hình 3.1. Kết quả trung bình hàm lượng bụi TSP và BC tại hai vị trí

Nhận xét:

- Hàm lượng trung bình ngày của BC trong tổng bụi lơ lửng tại vị trí 1 và 2 lần lượt
đạt 16,9 và 31,1 g/m3.

- Tỷ lệ % BC trong tổng bụi lơ lửng khơng có sự chênh lệch đáng kể giữa các vị trí
hay các thời điểm khác nhau, tỷ lệ trung bình tại các vị trí 1 và 2 là: 2,98 % (2,77 –
3,34%) và 3,53 % (3,46 – 3,60%).

- Tại cả hai vị trí, hàm lượng BC đều có xu hướng tăng cao vào giờ cao điểm, tương
đồng với hàm lượng bụi TSP. Trong khi tại vị trí 1, BC đạt giá trị trung bình cao
nhất (21,6 g/m3) vào thời điểm 14h30 – 18h30 thì ở vị trí 2, thời điểm 5h30 – 9h30
là thời gian ghi nhận hàm lượng cao nhất của BC với 36,6 g/m3. Thời điểm 10h –
14h đều ghi nhận giá trị BC thấp nhất ở cả hai điểm quan trắc (12,5 và 26,2 µg/m3).
3.3. Kết quả hàm lƣợng cacbon đen trong bụi PM10 tại các vị trí lấy mẫu

Giá trị theo các thời điểm trong ngày của cacbon đen theo bụi PM10 được thể
hiện trong bảng 3.5 và 3.6 theo các thiết bị lấy mẫu tương ứng:

Bảng 3.5. Hàm lượng BC trong PM10 tại các vị trí quan trắc

Ngày Thời điểm HN1 HN2

0
200
400
600
800

1000
1200
5h30
-9h30

10h 14h 14h30
-18h30

19h - 23h

µg

Hàm lƣợng bụi TSP và BC 
tại vị trí 1

TSP BC
0
200
400
600
800
1000
1200
5h30
-9h30

10h 14h 14h30
-18h30

19h - 23h

µg

Hàm lƣợng bụi TSP và BC 
tại vị trí 2

</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

47
PM10

(µg/m3) BC (µg/m
3

) PM10

(µg/m3) BC (µg/m
3

)

Ngày 1

5h30 – 9h30 353,2 15,6 554,2 34,9

10h – 14h 259,2 11,9 418,2 27,2

14h30 – 18h30 379,8 17,7 539,6 30,4

19h – 23h 266,5 14,4 435,4 31,5

Trung bình 24h 314,7 14,9 486,8 31,0

Ngày 2

5h30 – 9h30 310,2 13,9 552,1 33,6

10h – 14h 185,9 11,2 356,8 20,7

14h30 – 18h30 301,8 19,5 605,0 26,5

19h – 23h 218,8 10,6 406,9 24,4

Trung bình 24h 254,2 13,8 480,2 26,3

Ngày 3

5h30 – 9h30 405,1 16,8 622,2 31,9

10h – 14h 171,8 10,5 550,5 23,0

14h30 – 18h30 336,7 21,3 490,4 29,4

19h – 23h 199,1 11,2 411,1 20,7

Trung bình 24h 278,2 15,0 518,6 26,2

Bảng 3.6. Kết quả trung bình của PM10 và BC tại hai vị trí quan trắc

HN1 HN2

PM10
(µg/m3)

BC 
(µg/m3)

BC/PM10
(%)

PM10
(µg/m3)

BC 
(µg/m3)

BC/PM10
(%)

5h30 – 9h30 356,2 15,4 4,35 576,2 33,5 5,84

10h – 14h 205,6 11,2 5,58 441,8 23,6 5,49

14h30 – 18h30 339,4 19,5 5,82 545,0 28,8 5,34

19h – 23h 228,1 12,1 5,29 417,8 25,5 6,09

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

Hình 3.2. Kết quả trung bình hàm lượng bụi PM10 và BC tại hai vị trí

Nhận xét:

- Hàm lượng trung bình ngày của BC có trong PM10 vào khoảng 14,6 µg/m3 tại vị
trí 1 và 27,9 µg/m3 tại vị trí 2. Tỷ lệ về hàm lượng BC trong bụi PM10 chỉ dao động
từ 4,35 – 5,58% (HN1) và 5,34 – 6,09 % (HN2).

- Vì cả hai vị trí quan trắc đều là ngã tư nên ta thấy thấy hàm lượng bụi và BC cũng
có xu hướng gia tăng vào các giờ giao thông cao điểm của buổi sáng và tối. Tại vị
trí 1, hàm lượng cao nhất của BC cao gấp 1,7 lần so với hàm lượng thấp nhất, giá trị
này tại vị trí 2 là 1,4 lần.

3.4. Kết quả hàm lƣợng cacbon đen trong bụi PM2,5 tại các vị trí lấy mẫu 
Kết quả được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 3.7. Hàm lượng BC trong PM2,5 tại các vị trí quan trắc

Ngày Thời điểm

HN1 HN2

PM2,5

(µg/m3) BC (µg/m

3) PM2,5

(µg/m3) BC (µg/m

3)

Ngày 1

5h30 – 9h30 135,3 15,4 343,3 33,7

10h – 14h 102,6 11,8 255,8 26,5

14h30 – 18h30 155,6 17,3 307,3 29,9

19h – 23h 92,1 13,9 272,2 30,3

0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500

550
600
5h30
-9h30

10h 14h 14h30
-18h30

19h - 23h

(

µg

3 )

Hàm lƣợng PM10 và BC tại HN1

PM10 BC
0
50
100
150
200
250
300
350
400

450
500
550
600
5h30
-9h30

10h 14h 14h30
-18h30

19h - 23h

(µg

3 )

Hàm lƣợng PM10 và BC tại HN2

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

49
Ngày Thời điểm

HN1 HN2

PM2,5

(µg/m3) BC (µg/m
3

) PM2,5

(µg/m3) BC (µg/m
3

)

Trung bình 24h 121,4 14,6 294,7 30,1

Ngày 2

5h30 – 9h30 130,6 13,5 248,9 32,9

10h – 14h 96,5 11,0 200,0 20,4

14h30 – 18h30 138,6 19,1 245,3 26,0

19h – 23h 78,4 10,3 235,6 24,0

Tr.bình 24h 111,0 13,5 232,4 25,8

Ngày 3

5h30 – 9h30 141,4 16,3 303,3 31,0

10h – 14h 98,4 10,3 223,3 22,6

14h30 – 18h30 161,2 20,7 287,3 29,1

19h – 23h 97,7 10,9 181,1 19,9

Tr.bình 24h 124,7 14,6 248,8 25,6

Hàm lượng trung bình các thơng số PM2,5 và BC tại các vị trí lấy mẫu theo
thời điểm quan trắc được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3.8. Kết quả trung bình của PM2,5 và BC tại hai vị trí quan trắc

HN1 HN2

PM2,5
(µg/m3)

BC 
(µg/m3)

BC/PM2,5
(%)

PM2,5
(µg/m3)

BC 
(µg/m3)

BC/PM2,5
(%)

5h30 – 9h30 135,8 15,1 11,07 298,5 32,6 11,09

10h – 14h 99,2 11,1 11,15 226,4 23,2 10,23

14h30 – 18h30 151,8 19,0 12,59 280,0 28,3 10,15

19h – 23h 89,4 11,7 13,13 229,6 24,7 10,77

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

Hình 3.3. Kết quả trung bình hàm lượng bụi PM2,5 và BC tại hai vị trí

Nhận xét:

- Hàm lượng trung bình ngày của BC tại hai vị trí ghi nhận giá trị 14,2 µg/m3 và
27,2 µg/m3. BC chiếm tỷ lệ khoảng 1/10 trong PM2,5. Cụ thể, tỷ lệ BC/PM2,5 tại vị
trí 1 đạt trung bình 11,95% (11,07 – 13,13%) và đạt 10,55 % (10,15 – 11,09%) tại
vị trí 2.

- Tương tự như trên, hàm lượng PM2,5 và BC tại hai thời gian cao điểm đều cao hơn
so với các thời điểm còn lại trong ngày. Giá trị cao nhất tại HN1 đạt 15,1 µg/m3 vào
14h30 – 18h30, tại HN2 đạt 32,6 µg/m3 vào 5h30 – 9h30. Giá trị thấp nhất đạt (11,1
và 23,2 µg/m3) vào 10h – 14h.

Nhận xét chung:

Ta thấy vì là một thành phần của bụi nên đặc điểm của hạt BC theo vị trí và
thời điểm cũng tương tự như đối với TSP hay PM10, PM2,5. Thông thường, hoạt
động của người dân sẽ bắt đầu từ 6h sáng và mật độ giao thông liên tục tăng cường
đến 9h, do đó bảng giá trị ghi nhận hàm lượng cacbon đen khá cao ở thời điểm này.

Sau 9h30, sự đối lưu khí trong khí quyển được tăng cường, kéo theo nồng độ BC
giảm dần. Bức xạ mặt trời và sự đối lưu khí quyển đạt đỉnh xuất hiện từ 12h đến
15h, dẫn đến hiện tượng phân tán các hạt BC đen, qua đó giải thích tại sao giá trị

0
50
100
150
200
250
300
350
5h30
-9h30

10h 14h 14h30
-18h30

19h - 23h

(µg

3 )

Hàm lƣợng bụi PM2,5 và BC

tại vị trí 1

PM2,5 BC
0
50
100
150
200
250
300
350
5h30
-9h30

10h 14h 14h30
-18h30

19h - 23h

(µg

3 )

Hàm lƣợng bụi PM2,5 và BC

tại vị trí 2

</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62>

BC thấp nhất xảy ra vào khoảng thời gian trên. Nồng độ cacbon đen cao dần sau 16

giờ tối và đạt cực đại trở lại vào khoảng 18h đến 19h30. Khi này, tuy bức xạ mặt
trời giảm dần, và sự đối lưu đã suy yếu nhưng một lượng lớn BC đã bị thải ra khí
quyển do đây là thời gian cao điểm trong ngày với số lượng các phương tiện tham
giao vào hoạt động giao thông quá lớn. Thời điểm cuối ngày cho thấy hàm lượng
BC thấp.

- Hàm lượng trung bình ngày cacbon đen thu được sau khi phân tích là:
Bảng 3.9. Hàm lượng BC trung bình 24h trong 03 dạng bụi tại hai vị trí quan trắc

BC (TSP) BC (PM10) BC (PM2,5)

HN1 16,9 14,6 14,2

HN2 31,1 27,9 27,2

Bảng 3.10. Hàm lượng BC trung bình 24h tại một số khu vực trên thế giới

Vị trí Đặc điểm Thời 
gian

Dạng

bụi CBC TB (g/m

3) Tác giả 
Thạch Thất -

Hà Nội, 
Việt Nam

Ngoại thành 10/2015 –
6/2016

8,43 & 7,64
(0,36 – 36,8)

(TB giờ)

Hoang Xuan 
Cơ và cs.

Tây An,

Trung Quốc Ngoại thành

09/2003 –

08/2005 PM2,5 14,7 Cao và cs. 
Kathmandu,

Nepal Thung lũng

02/2014

03/2014 15

Kabindra và 
cs.

Jakarta,

Indonesia Khu đô thị

01/2011 –

12/2011 PM2,5 3,37

Muhayatun 
Santoso và 
cs.

Seoul,
Hàn Quốc

Bến xe buýt
thành phố

07/2014 –

12/2014 PM2,5 1,8 – 6,3

Sungroul 
Kim và cs.

Ashaiman,

Ghana Ngoại thành

02/2008 –
05/2008

PM10 3,98

Sam-Quarcoo 
Dotse và cs.

PM2,5 2,83

</div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

- Hàm lượng BC tại ngã tư Nguyễn Chí Thanh có giá trị cao xấp xỉ với thành phố
Tây An (Trung Quốc) và Kathmandu (Nepal). Tây An là một trong những thành
phố lớn phát triển về ngành than của vùng Tây Bắc, trong khi Kathmandu là thủ đơ
của Nepal, vì vậy hai khu vực này đều ghi nhận hàm lượng BC cao. Chỉ tính riêng
lượng xe máy tại Katmandu đã chiếm khoảng 50% trong tổng số 1,18 triệu số xe
đăng ký toàn quốc, nghiên cứu cũng được thực hiện để đánh giá tác động của các
nguồn thải giao thông đến khu vực dân cư xung quanh. Hàm lượng BC (PM2,5) cao
gấp 4,2 so với Jakarta của Indonesia và gấp 5 lần so với thành phố Ashaiman của
Ghana.

- Hàm lượng BC tại nút giao Phạm Văn Đồng ghi nhận giá trị cao hơn 7 lần (khi so
sánh BC trong PM10), 9,6 (BC trong PM2,5) so với Ashaiman của Ghana. Tương tự,
hàm lượng BC trong PM2,5 tại đây cao gấp 8,1 lần so với Jakarta (Indonesia). Tuy
nhiên, khi so sánh với nghiên cứu của Hoang Xuan Co và cs. ta thấy hàm lượng
trung bình của nghiên cứu vào khoảng 8,43 (từ 23 – 25/10/2015) và 7,64 (từ 26 –
28/2/2016) tuy nhỏ hơn BC tại HN2 nhưng cũng ghi nhận có thời điểm giá trị BC
cao nhất lên đến 36,8 g/m3. Ngoài ra, nghiên cứu cũng được thực hiện để đánh giá
hàm lượng BC tại xã Lại Yên (Hoài Đức, Hà Nội) khi vào mùa đốt rơm rạ ở nông
thôn, mà như ta đã biết, các dạng vật chất từ đốt cháy rơm rạ có tỷ lệ BC được sinh
ra thấp hơn từ động cơ nhiên liệu khoảng 1,4 – 12,5 lần (Bảng 1,2).

3.5. Đánh giá tỷ lệ hàm lƣợng cacbon đen trong và giữa các loại bụi tại vị trí 
quan trắc

Bảng đánh giá tỷ lệ hàm lượng cacbon đen trong các loại bụi và giữa các loại
bụi theo ngày được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 3.11. Bảng đánh giá tỷ lệ hàm lượng BC trong và giữa các loại bụi

Đơn vị Giá trị 
lớn nhất

Giá trị 
trung bình

Giá trị 
nhỏ nhất

HN1

TSP

µg/m3

592,2 567,7 536,9

PM10 314,7 282,3 254,2

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64>

53
Đơn vị Giá trị

lớn nhất

Giá trị 
trung bình

Giá trị 
nhỏ nhất

PM2,5-10 193,3 163,3 143,2

PM2,5/PM10

44,82 42,36 38,58

BC/TSP 3,07 2,98 2,91

BC/PM10 5,43 5,19 4,15

BC/PM2,5 (%) 12,12 11,95 11,68

HN2

TSP

µg/m3

899,3 879,9 845,6

PM10 518,6 495,2 480,2

PM2,5 294,7 258,6 232,4

PM2,5-10 269,8 236,6 192,2

PM2,5/PM10

60,53 52,30 47,97

BC/TSP 3,75 3,53 3,38

BC/PM10 6,37 5,63 5,05

BC/PM2,5 (%) 11,12 10,55 10,21

Nhận xét:

- Giá trị PM2,5-10 là các hạt bụi có kích thước từ 2,5 – 10 m, được tính bằng
hiệu số của 2 giá trị bụi PM10 và PM2,5. Tại cả hai vị trí, hàm lượng dạng bụi này
ghi nhận giá trị khá thấp lần lượt là 163,3 g/m3 và 236,6 g/m3. Ngoài ra, tỷ lệ
chênh lệch giữa PM2,5/PM10 là 42,36% và 52,3% chứng tỏ bụi tại khu vực nghiên
cứu ở dạng bụi tinh là chủ yếu. Điều này cho thấy sự hợp lý trong kết quả quan trắc
bởi bụi PM2,5 phát sinh chủ yếu từ các hoạt đống đốt cháy động cơ, đặc biệt là các
phương tiện giao thơng [50], vì vậy khi lựa chọn địa điểm quan trắc là các ngã tư
giao thơng, hàm lượng PM2,5 sẽ có xu hướng chiếm tỷ lệ cao trong khối lượng bụi
lơ lửng.

</div>
(65)<div class='page_container' data-page=65>

nhất quán và không khác biệt đáng kể. Cụ thể, tỷ lệ hàm lượng BC trong PM2,5 (11,
95% và 10,55%) cao hơn 2 lần so với hàm lượng này trong PM10 (5,19 và
5,63%), thậm chí cao hơn 3 – 4 lần khi so với TSP (2,98 và 3,53%).

- Từ đó có thể rút ra kết luận rằng cacbon đen chiếm ưu thế trong thành phần
vật chất của dạng hạt tinh hơn là hạt thô.

3.6. Xây dựng quy trình lấy mẫu và phân tích cacbon đen trong bụi

3.6.1. Quy trình lấy mẫu cacbon đen

a. Hoá chất, dụng cụ, thiết bị

 Thiết bị lấy mẫu và vật liệu lọc

Sau khi khảo sát hiện trường và lựa chọn được các vị trí quan trắc, các loại
thiết bị được sử dụng để lấy mẫu BC tương ứng với từng loại bụi trong mơi trường
khơng khí xung quanh gồm:

- Thiết bị lấy mẫu khí tốc độ lớn, ví dụ như: Thiết bị SIBATA HV – 500R có lưu
lượng 0 – 800 L/ph; thiết bị Staplex TSP – 2 có lưu lượng 500 – 2000 L/ph, thiết bị
SIBATA LV – 20P có lưu lượng – 30 L/ph, …. Có thể sử dụng một thiết bị lấy mẫu
nhưng với các đầu lọc bụi và loại giấy lọc tương ứng để xác định BC trong các dạng
bụi khác nhau.

- Giấy lọc và lưu lượng được lựa chọn theo thông số kỹ thuật của thiết bị lấy mẫu
và khuyến nghị của hãng sản xuất.

- Giấy lọc bụi được đựng trong bao kép làm bằng giấy can kỹ thuật. Bao trong chứa
giấy lọc được ký hiệu mẫu/đánh số đã sấy, cân cùng cái lọc, bao ngoài để bảo vệ, có
cùng ký hiệu với bao trong.

- Thể tích lấy mẫu trong khoảng từ 5,28 – 192 l.

 Dụng cụ phục vụ lấy mẫu

- Giá đỡ được thiết kế đảm bảo đầu lấy mẫu ở độ cao 1,5m tính từ mặt đất;

- Panh gắp bằng kim loại không rỉ, đầu bằng nhựa hoặc bịt nhựa khơng có răng
hoặc mấu;

- Găng tay lấy mẫu; Hộp bảo quản mẫu;

</div>
(66)<div class='page_container' data-page=66>

b. Công tác kiểm tra, chuẩn bị hiện trường

- Kiểm tra hoạt động của máy bơm, kiểm tra lưu lượng dòng, thời gian lấy mẫu;
- Kiểm tra dụng cụ chứa mẫu: Đảm bảo kín, chắc chắn;

- Lắp giá đỡ thiết bị lấy mẫu, kiểm tra các bộ phận lấy mẫu, đảm bảo độ cao lấy
mẫu khoảng 1,5 m từ mặt đất;

- Phải đeo găng tay khi thao tác quan trắc;

- Các điều kiện đảm bảo an toàn lao động khác như vị trí lấy mẫu, trang thiết bị an
toàn lao động. Chú ý: Kiểm tra và đảm bảo dịng điện đáp ứng với cơng suất của

bơm, tránh trường hợp dòng điện tăng giảm ảnh hưởng đến vận tốc hút của bơm.

c. Quy trình lấy mẫu

- Chuẩn bị lấy mẫu: Dùng panh gắp cái lọc vào đầu lấy mẫu, tránh tiếp xúc với bề
mặt thu mẫu trên cái lọc, thao tác đưa cái lọc vào đầu lấy mẫu phải thực hiện tại nơi
kín gió. Hệ thống đầu lấy mẫu - lưu lượng kế phải đảm bảo kín. Ghi địa điểm, thời
gian lấy mẫu, số hiệu cái lọc vào biên bản hiện trường;

- Thời gian lấy mẫu trong vòng 24 giờ, chia làm các thời điểm khác nhau, gồm cả
thời gian cao điểm và thấp điểm.

- Lấy mẫu:

+ Bật máy, đồng thời xác định thời điểm bắt đầu lấy mẫu;
+ Chỉnh lưu lượng bơm hút;

+ Sau thời gian lấy mẫu cần thiết, tắt máy. Ghi lại lưu lượng lấy mẫu.
+ Dùng panh gắp cái lọc vào bao, để vào hộp bảo quản.

+ Ghi chép thông tin lấy mẫu: Thời gian kết thúc và lấy mẫu, lưu lượng dịng, nhiệt
độ, áp suất khí quyển phục vụ cơng tác tính tốn kết quả.

+ Ghi chép các hiện tượng ghi nhận được trong quá trình lấy mẫu vào Biên bản hiện
trường ví dụ sự xuất hiện các nguồn ô nhiễm phát sinh, điều kiện khí tượng hoặc
các hiện tượng thời tiết lúc lấy mẫu.

d. Bảo quản, vận chuyển mẫu

</div>
(67)<div class='page_container' data-page=67>

3.6.2. Quy trình phân tích cacbon đen

a. Thiết bị, dụng cụ

- Máy đo độ phản xạ khói EEL Model M43D.

- 05 Mẫu giấy lọc kiểm sốt sạch: cùng một lơ với giấy lọc thu mẫu.
- 01 Mẫu giấy lọc trắng hiện trường.

b. Quy trình chuẩn bị máy

- Làm sạch đầu đo, các tấm hoặc nắp đậy bằng C2H5OH tinh khiết (hoặc dung mơi
thích hợp khác) bằng vải không thấm. Gắn đầu đo, bật thiết bị và để ấm trong ít
nhất 30 phút.

- Điều chỉnh số đọc thành 0,0 bằng cách sử dụng núm xoay số 0. Đặt vị trí đầu đo
trên tấm tiêu chuẩn trắng và điều chỉnh độ phản xạ thành 100,0 bằng cách sử dụng
các nút điều chỉnh độ thô và mịn. Tiếp tục di chuyển đầu đo qua tấm tiêu chuẩn
màu xám; việc đọc độ phản xạ phải nằm trong giới hạn được đưa ra cho tấm tiêu
chuẩn trong hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất.

c. Quy trình lựa chọn giấy lọc kiểm sốt sạch thích hợp

- Đặt một trong năm tờ giấy lọc kiểm soát sạch vào tấm tiêu chuẩn trắng, đo độ
phản xạ từ trung tâm của bộ lọc và điều chỉnh số đọc thành 100,0; ghi lại toàn bộ
các số đo phản xạ vào sổ ghi kết quả, đo lặp lại bốn (4) lần ở các vị trí đo khác nhau
cho mỗi phép đo (áp dụng phương pháp 5 điểm). Tiến hành đo tiếp độ phản xạ cho
bốn tờ giấy lọc còn lại theo cách tương tự và ghi lại các lần đọc. Kết quả để so sánh
giữa các tờ giấy lọc chính là kết quả trung bình của 5 lần đo/tờ; giấy lọc có giá trị

trung bình giữa trong tất cả 5 giá trị phản xạ trung bình được chọn làm giấy lọc
kiểm soát sạch, và được sử dụng để hiệu chỉnh lại thiết bị trong quá trình đo các tờ
lọc chứa mẫu bụi. Nếu năm giá trị đo được đều có độ lệch chuẩn lớn hơn 0,5 đơn vị,
thì cần phải chọn giấy lọc sạch mới và làm lại quy trình lựa chọn cho đến khi tìm
thấy giấy lọc kiểm sốt sạch phù hợp.

d. Quy trình đo độ phản xạ

</div>
(68)<div class='page_container' data-page=68>

xạ. Lặp lại quy trình hiệu chuẩn bằng giấy lọc kiểm sốt sạch sau mỗi loạt 25 mẫu
giấy lọc môi trường. Ghi lại đọc phản xạ của giấy lọc kiểm soát sạch trước khi điều
chỉnh lại thành 100,0. Độ phản xạ phải nằm trong khoảng từ 98 đến 102, nếu không
các mẫu phải được xử lý lại.

- Vào cuối mỗi đợt đo, đo lại độ phản xạ ít nhất 10% mẫu lặp. Nếu sai số (trung
bình) của các mẫu lặp sai lệch hơn 3% so với kết quả ban đầu thì tất cả các mẫu
giấy lọc được đo trong đợt đó cần phải được phân tích lại.

e. Đảm bảo chất lượng

- Khi kết thúc đợt đo, chọn ngẫu nhiên đo độ phản xạ cho ít nhất 10% giấy lọc trong
lơ. Nếu độ phản xạ (trung bình) của các mẫu lặp sai lệch hơn 3% so với kết quả
ban đầu, tất cả các mẫu giấy lọc được đo trước đó cần phải được đo lại.

- Thực hiện các phép đo phản xạ trong phịng tối nhất có thể để loại bỏ ảnh hưởng
của mặt trời và các nguồn sáng khác. Không hướng đầu đo về phía bất kỳ nguồn
sáng nào vì có thể làm hỏng thiết bị. Để tránh làm nhiễm bẩn các bộ lọc trong quá
trình đo, đảm bảo rằng các dụng cụ và môi trường làm việc phải được vệ sinh sạch
sẽ.

</div>
(69)<div class='page_container' data-page=69>

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
1. Kết luận

Qua quá trình nghiên cứu, luận văn thu được các kết quả như sau:

- Đã xác định được hàm lượng 03 loại bụi TSP, PM10, PM2,5 tại 02 nút giao thông
trọng điểm gồm: ngã tư Nguyễn Chí Thành – La Thành (HN1) và nút giao Xuân
Thuỷ - Phạm Hùng – Hồ Tùng Mậu – Phạm Văn Đồng (HN2), mỗi vị trí lấy mẫu
trong 03 ngày liên tục. Kết quả cho thấy hàm lượng bụi tại vị trí HN2 ln cao hơn
HN1 và có xu hướng tăng cao vào 2 thời gian cao điểm trong ngày là 5h30 – 9h30
và 14h30 – 18h30. Trong những ngày lấy mẫu hàm lượng các loại bụi tại 2 vị trí
này rất cao, so với QCVN 05:2013/BTNMT thì hàm lượng TSP cao hơn từ 2,7 lần
đến 4,5 lần; hàm lượng bụi PM10 cao hơn từ 1,7 lần đến 3,5 lần; hàm lượng PM2,5
cao hơn từ 2,2 lần đến 5,9 lần.

- Đã xác định được hàm lượng cacbon đen trong 03 loại bụi TSP, PM10, PM2,5 tại 02
vị trí, kết quả cho thấy hàm lượng cacbon đen trong 03 loại bụi tại cùng thời điểm là
gần như nhau, hàm lượng cacbon đen cao nhất là 37,6 g/m3, thấp nhất là 10,3

g/m3. Tỷ lệ hàm lượng cacbon đen trong loại bụi mịn PM2,5 là cao nhất.

- Xây dựng được quy trình lấy mẫu và phân tích BC trong khơng khí xung quanh.
2. Kiến nghị

</div>
(70)<div class='page_container' data-page=70>

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Health Effects Institute, (2018). State of Global Air 2018. Special Report. 
Boston, MA: Health Effects Institute.

[2]. World Health Organization, (2016). Ambient air pollution: A global assessment

of exposure and burden of disease.

[3]. European Environment Agency, (2013). Status of black carbon monitoring in

ambient air in Europe. EEA Technical Report, No 18/2013.

[4]. United States Environmental Protection Agency, (2012). Report to Congress on

Black Cacbon. Publication No. EPA-450/R-12-001, March 2012.

[5]. Bộ Tài nguyên và Mơi trường, (2016). Chương 2: Mơi trường khơng khí. Báo 
cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2016: Môi trường đô thị.

[6]. Bond et al. (2013). Bounding the role of black carbon in the climate system: A
scientific assessment. Journal of Geophysical Research: Atmosphere, Vol 118, 
Issue I1.

[7]. Vincent A. Dutkiewicz et al., (2009). Black carbon aerosols in urban air in
South Asia. Atmospheric Environment 43 (2009) 1737–1744.

[8]. Lamarque et al., (2010). Historical (1850–2000) gridded anthropogenic and
biomass burning emissions of reactive gases and aerosols: methodology and
application. Atmos. Chem. Phys., 10, 7017-7039."Structures, Phase
Transformations, and Dielectric Properties of BiTaO4 Ceramics."

[9]. Pósfai, M., Anderson, J. R., Buseck, P. R., & Sievering, H. (1999). Soot and
sulfate aerosol particles in the remote marine troposphere. Journal of Geophysical

Research: Atmospheres, 104(D17), 21685-21693.

[10]. John Bachman (2009). Black carbon: A Science/Policy Primer. PEW Center 
on global climate change.

</div>
(71)<div class='page_container' data-page=71>

Science & Technology, 35 (6), pp.1019–1030.

[12]. Ni, M., Huang, J., Lu, S., Li, X., Yan, J., & Cen, K. (2014). A review on
black carbon emissions, worldwide and in China. Chemosphere, 107, 83–93.

[13]. Sims, R., V. Gorsevski and S. Anenberg (2015). Black Carbon Mitigation and

the Role of the Global Environment Facility: A STAP Advisory Document. Global

Environment Facility, Washington, D.C.

[14]. Mansurov, Z., (2005). Soot formation in combustion processes (review).

Combust. Explo. Shock 41, 727–744.

[15]. Favez, O., Alfaro, S.C., Sciare, J., Cachier, H., Abdelwahab, M.M., (2009).
Ambient measurements of light-absorption by agricultural waste burning organic
aerosols. J. Aerosol Sci. 40, 613–620.

[16]. Bice et al., (2009). Black Carbon: A Review and Policy Recommendations. 
Princeton University

[17]. Jacobson and Street, (2009). Influence of future anthropogenic emissions on
climate natural emissions, and air quality. Journal of Geophys. Res., Vol. 114, D 
08118.

[18]. The World Bank and The International Cryosphere Climate Initiative, (2013).

On thin ice – How cutting pollution can slow warming and save lives.

[19]. IPCC, (2014). Climate Change, 2014: Synthesis Report. Contribution of 
Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the
Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri
and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.

[20]. A. Ban-Weiss, Long Cao, B. Govindasami, Ken C., (2011). Dependence of
climate forcing and response on the altitude of black carbon aerosols. Climate

Dynamics, 38(5): 897 – 911.

[21]. Zala Jenko Pražnikar1, Jure Pražnikar, (2011). The effects of particulate
matter air pollutionon respiratory health and on the cardiovascular system. Zdrav

</div>
(72)<div class='page_container' data-page=72>

[22]. Robert D. Brook et al., (2004). Air Pollution and Cardiovascular Disease.

Circulation. 109: 2655 –2671.

[23]. Nicole AH Janssen e al., (2012). Health Effects of Black Carbon. In R. Bohr 
(Ed.). World Health Organization Regional office for Europe.

[24]. Tankersley et al., (2008). Exposure to inhaled particulate matter impairs
cardiac function in senescent mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr.Comp. Physiol. 
295, R252 - R263.

[25]. Gan WQ et al. (2011). Long-term exposure to traffic-related air pollution and
the risk of coronary heart disease hospitalization andmortality. Environmental

Health Perspectives, 119: 501–507.

[26]. Clark NA et al., (2010). Effects of early life exposure to air pollution on
development of childhood asthma. Environmental Health Perspectives, 118:284–
290.

[27]. Suglia SF et al., (2008). Association of black carbon with cognition among
children in a prospective birth cohort study. Am J Epidemiol. 2008 Feb 1;167(3): 
280-6.

[28]. Chameides W.L et al., (1999). Case study of the effects of atmospheric
aerosols and regional haze on agriculture: anopportunity to enhance crop yields in
China through emission controls. Proceedings of the National Academy of Sciences, 
96, 13626-13633.

[29]. Auffhammer M., Ramanathan V., and Vincent J.R., (2006). Integrated model
shows that atmospheric brown clouds andgreenhouse gases have reduced rice
harvests in India. Proceedings of the National Academy of Sciences,103, 
19668-19672.

[30]. Yan Mu et al., (2015). Methods Development for the Optical Determination of
the Black Carbon Content of Loess Samples. American Journal of Analytical

Chemistry, 2015, 6, 585-603.

</div>
(73)<div class='page_container' data-page=73>

ambient aerosols by a thermal-optical method. Carbon 20, 79-88.

[32]. ISO 9835, (1993). Methods for measurement of air pollution – part 11:

Determination of a Black Smoke index in ambient air.

[33]. Lou S J, Mao J T, Wang M H. (2005). Observational study of black carbon
aerosol in Beijing. Acta Scientiae Circumstantiae, Vol. 25, pp.17-22.

[34]. Lili Tang et al., (2011). Observational Study of Black Carbon in the North
Suburb of Nanjing, China. Advanced Air Pollution, chapter 1, pp.3-20

[35]. Janez Žibert, Jure Pražnikar, (2012). Cluster analysis of particulate matter
(PM10) and black carbon (BC) concentrations. Atmospheric Environment, Volume 
57, pp.1-12.

[36]. Giovanni Invernizzi et al., (2011). Measurement of black carbon concentration
as an indicator of air quality benefits of traffic restriction policies within the ecopass
zone in Milan, Italy. Atmospheric Environment, 45, pp. 3522-3527.

[37]. Sungroul Kim, Sol Yu and Dongmin Yun, (2017). Spatio temporal
Association of Real-Time Concentrations of Black Carbon (BC) with Fine
Particulate Matters (PM2,5) in Urban Hotspots of South Korea. International

Journal of Environmental Research and Public Health, 14, 1350.

[38]. Hopke K. et al., (2008). Urban air quality in the Asian region. Science of The

Total Environment 404 (1):103-12.

[39]. Hoang Xuan Co et al., (2016). Assessment of Black Carbon Concentration in
Rice Straw Open Burning Season in Lai Yen Commune, Hanoi Suburban Area.

VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol. 32, No. 1S

(2016) 53-58.

[40]. Bộ Tài nguyên và Môi trường, (2014). Báo cáo môi trường quốc gia 2014:

Môi trường nông thôn. Hà Nội.

[41]. Bộ Tài nguyên và Môi trường, (2013). Báo cáo môi trường quốc gia 2013:

Môi trường không khí. Hà Nội.

</div>
(74)<div class='page_container' data-page=74>

2017. Trung tâm Phát triển Sáng tạo Xanh.

[43]. Nguyễn Thị Anh Thư, (2018). Chất lượng khơng khí Việt Nam: Cập nhật hiện

trạng chất lượng khơng khí Q I năm 2018. Trung tâm Phát triển Sáng tạo Xanh.

[44]. Australian/New Zealand Standard 3580.9.6: Determination of suspended

particulate matter – PM10 high volume sampler with size selective inlet – 
Gravimetric method.

[45]. Paul Quincey, (2007). A relationship between Black Smoke Index and Black
Carbon concentration. Atmospheric Environment 41 (2007), 7964 – 7968.

[46]. Sam-Quarcoo Dotse et al., (2012). Particulate Matter and Black Carbon
Concentration Levels in Ashaiman, a Semi-Urban Area of Ghana, 2008. Research

Journal of Environmental and Earth Sciences 4(1): 20-25, 2012.

[47]. Hee-Jong Yoo et al., (2011). Analysis of black carbon, particulate matter, and
gaseous pollutants in an industrial area in Korea. Atmospheric Environment 45 
(2011) 7698 – 7704.

[48]. Li Y, Cao J J, Zhang X Y, (2005). The variability and source apportionment of
black carbonaerosol in Xi’an atmosphere during the autumn of 2003. Climatic and

Environmental Research Vol. 10, pp.229-237, ISBN 1006-9585.

[49]. Kabindra et. al, (2012). Black carbon aerosols variation in Kathmandu valley,
Nepal. Atmospheric Environment 63: 282 – 288.

[50]. EPA, (2012). Air quality Communication Workshop: San Salvador, El

</div>

Nghiên cứu xác định hàm lượng cacbon đen và bụi (PM10, PM2,5) tại một số nút giao thông của Hà Nội

<b>BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG </b>

<b>TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI </b>

<b>LUẬN VĂN THẠC SĨ </b>

<b>NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACBON ĐEN </b>

<b>VÀ BỤI (PM</b>

<b>, PM</b>

<b>) TẠI MỘT SỐ NÚT </b>

<b>GIAO THÔNG CỦA HÀ NỘI </b>

<b>CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG </b>

<b>NGUYỄN LÊ MINH PHƢƠNG </b>

<b>BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG </b>

<b>TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI </b>

<b>LUẬN VĂN THẠC SĨ </b>

<b>NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACBON ĐEN </b>

<b>VÀ BỤI (PM</b>

<b>, PM</b>

<b>) TẠI MỘT SỐ NÚT </b>

<b>GIAO THÔNG CỦA HÀ NỘI </b>

<b>NGUYỄN LÊ MINH PHƢƠNG </b>

<b>CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG </b>

<b>MÃ SỐ: 8440301 </b>

<b>NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: </b>

<b>TS. NGUYỄN THỊ THU PHƢƠNG </b>

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

<b>TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƢỜNG HÀ NỘI </b>

Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Nguyễn Thị Thu Phương – Trường Đại

học Công nghiệp Hà Nội.

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Hùng Minh – Trung tâm quan

trắc môi trường Miền Bắc – Tổng cục Môi trường

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Trần Mạnh Trí – Đại học Khoa học Tự

nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về