Đánh giá chất lượng môi trường không khí bằng chỉ tiêu tổng hợp dựa trên chuỗi số liệu quan trắc tự động tại thành phố hà nội và đà nẵng

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

Nguyễn Thúy Hường

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

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội, 2015


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

Nguyễn Thúy Hường

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

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

Hà Nội, 2015


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

Tác giả

Nguyễn Thúy Hường

i

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................i
MỤC LỤC............................................................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ..............................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... vii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................8
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ................................... Error! Bookmark not defined.
1.1. Tổng quan tài liệu liên quan đến trạm quan trắc chất lƣợng khơng khí
tự động cố định. .......................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.1. Hiện trạng mạng lƣới quan trắc chất lƣợng không khí tự động cố định
quốc gia ........................................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Giới thiệu chung về trạm quan trắc CLKK tự động tại Nguyễn Văn
Cừ (Hà Nội) và Lê Duẩn (Đà Nẵng) ........... Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Một số đánh giá trƣớc đó dựa trên số liệu quan trắc CLKK tự động
tại 2 trạm Nguyễn Văn Cừ và trạm Lê DuẩnError!

Bookmark

not

defined.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số đánh giá chất
lƣợng mơi trƣờng khơng khí trong và ngồi nƣớc bởi các cơ quan chính
phủ cũng nhƣ các nhà khoa học ................. Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. Error!
Bookmark not defined.
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu .......................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Phạm vi nghiên cứu ............................. Error! Bookmark not defined.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ..................... Error! Bookmark not defined.

ii


2.3.1. Xử lý số liệu ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Phƣơng pháp chỉ số chất lƣợng/ô nhiễm môi trƣờng không khí Error!
Bookmark not defined.
2.3.3. Trình bày kết quả nghiên cứu ............ Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬNError!

Bookmark

not defined.
3.1. Chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí đánh giá theo phƣơng pháp AQI của
tác giả Nghiêm Trung Dũng so sánh với RAPI của tác giả Phạm Ngọc Hồ
cho 2 trạm (trƣờng hợp 1) .......................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí đánh giá theo phƣơng pháp AQI của
Tổng cục so sánh với RAPI của tác giả Phạm Ngọc Hồ cho 2 trạm (trƣờng
hợp 2) .......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Nhận xét chung .................................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Thảo luận ............................................. Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................ Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................9
PHỤ LỤC ............................................................ Error! Bookmark not defined.

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Bản đồ phân bố các trạm quan trắc khơng khí cố định và tự động do Bộ Tài

nguyên và Môi trƣờng quản lý ...................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2. Bản đồ 2 trạm quan trắc khơng khí cố định, tự động đƣợc khảo sát ........Error!
Bookmark not defined.
Hình 3. Tần suất chất lƣợng mơi trƣờng theo tháng tại trạm Nguyễn Văn Cừ đánh giá
theo AQI-NTD và RAPI ................................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 4. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo tháng tại trạm Lê Duẩn đánh giá theo
AQI-NTD và RAPI ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 5. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng theo năm tại 2 trạm đánh giá theo AQI-NTD
và RAPI .......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 6. Tần suất chất lƣợng môi trƣờng tại trạm Nguyễn Văn Cừ đánh giá theo AQITC và RAPI.................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 7. Tần suất chất lƣợng mơi trƣờng tại trạm Lê Duẩn đánh giá theo AQI-TC và
RAPI............................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 8. Tần suất chất lƣợng mơi trƣờng theo năm tại 2 trạm đánh giá theo AQI-TC và
RAPI............................................................................... Error! Bookmark not defined.

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Bảng tổng kết một số chỉ số chất lƣợng khơng khí tổng hợp có tính đến
sự tham gia của các thông số ô nhiễm ................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 2. Bảng thống kê dữ liệu đầu vào cho cả 3 phƣơng pháp.................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3. Bảng phân cấp chỉ số chất lƣợng môi trƣờng theo chỉ số AQI ..... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4. Các điểm giới hạn của AQI tƣơng ứng với QCVN 05/BTNMT ... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 5. Hình thức thể hiện và ý nghĩ sức khỏe của AQIError! Bookmark not
defined.
Bảng 6. Ví dụ minh họa cách tính trọng số Wi (TCj) của 8 chất khảo sát có trong

QCVN 05:2013/BTNMT .................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 7. Bảng phân cấp chất lƣợng môi trƣờng dựa trên RAPI/RAPI* ...... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 8. Bảng trọng số cho từng thông số ứng với trƣờng hợp 1................ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 9. Bảng trọng số cho từng thông số ứng với trƣờng hợp 2................ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 10. Thang phân cấp của AQI – NTD và RAPIError!

Bookmark

not

defined.
Bảng 11. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 1:
So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm
Ngọc Hồ năm 2011 ............................................. Error! Bookmark not defined.

v


Bảng 12. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 1:
So sánh giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm
Ngọc Hồ năm 2012 ............................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 13. Tần suất CLMT khơng khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 1: So sánh
giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ
năm 2011 ............................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 14. Tần suất CLMT khơng khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 1: So sánh
giữa phƣơng pháp của tác giả Nghiêm Trung Dũng và tác giả Phạm Ngọc Hồ
năm 2012 ............................................................. Error! Bookmark not defined.

Bảng 15. Thang phân cấp của AQI – TC và RAPIError!

Bookmark

not

defined.
Bảng 16. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 2:
So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. tác giả Phạm Ngọc Hồ năm
2011 ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 17. Tần suất CLMT khơng khí trạm Nguyễn Văn Cừ trong trƣờng hợp 2:
So sánh giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. tác giả Phạm Ngọc Hồ năm
2012 ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 18. Tần suất CLMT không khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 2: So sánh
giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. TS. Phạm Ngọc Hồ năm 2011 ... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 19. Tần suất CLMT khơng khí trạm Lê Duẩn trong trƣờng hợp 2: So sánh
giữa phƣơng pháp của Tổng cục và GS. TS. Phạm Ngọc Hồ năm 2012 ... Error!
Bookmark not defined.

vi


vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AQI

Air Quality Index

AQI-NTD

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

AQI-TC

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

BTNMT

Bộ Tài ngun và Mơi trƣờng

CLKK

Chất lƣợng khơng khí

CLMT

Chất lƣợng mơi trƣờng

KTTV

Khí tƣợng Thủy văn

NVC

Nguyễn Văn Cừ

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

RAPI

Relative Air Pollution Index

REQI

Relative Environmental Quality Index

TAPI

Total Air Pollution Index

TB

Trung bình

TC

Tiêu chuẩn

TCMT

Tổng cục Môi trƣờng

TEQI

Total Environmental Quality Index

WHO

World Health Organization

viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Tổ chức Y tế thế giới (WHO) ƣớc tính rằng ơ nhiễm khơng khí là ngun
nhân của hơn ba triệu trƣờng hợp tử vong sớm hàng năm trên toàn thế giới [36].
SO2, các hạt bụi có thể xâm nhập vào bộ phận hô hấp của con ngƣời. NO2, CO
là các chất ô nhiễm chính phát sinh chủ yếu từ các phƣơng tiện giao thông vận
tải chạy bằng động cơ diesel. Các chất ô nhiễm này cùng với chất ô nhiễm thứ
cấp là O3, gây ra tác động không nhỏ tới sức khỏe, tài sản, và mơi trƣờng sống
của con ngƣời. Ơ nhiễm khơng khí cũng đang nhận đƣợc sự quan tâm chú ý của
Chính phủ Việt Nam trong những năm gần đây. Thủ tƣớng Chính phủ Việt Nam
đã có quyết định số 16/2007/QĐ-TTg ngày 29 tháng 01 năm 2007 về việc phê
duyệt "Quy hoạch tổng thể mạng lƣới quan trắc tài ngun và mơi trƣờng quốc
gia đến năm 2020" trong đó có quy hoạch mạng lƣới quan trắc tự động chất
lƣợng mơi trƣờng khơng khí tồn quốc [7]. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa
là một lƣợng lớn thơng tin, dữ liệu về mơi trƣờng khơng khí sẽ đƣợc bổ sung,
cập nhật mỗi giờ, mỗi ngày, và mỗi năm, buộc chúng ta phải tiếp nhận và hiểu
nó. Việc có đƣợc hệ thống quan trắc chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí đáp ứng
yêu cầu thật sự không dễ. Sử dụng, tổng hợp, phân tích chuỗi số liệu quan trắc
này làm cơ sở cho việc đánh giá chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí tồn diện, có
tính thuyết phục lại càng khơng đơn giản.

Về khía cạnh mơi trƣờng, cơng chúng hay các nhà chức trách đều muốn
có câu trả lời cho câu hỏi liên quan đến chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí xung
quanh, ―tốt hơn hay xấu đi?‖ hoặc ―nó có ơ nhiễm hay khơng và nếu ơ nhiễm thì
ở mức độ nào?‖ Họ mong muốn câu trả lời ngắn gọn, đơn giản và dễ nắm bắt.
Mặt khác, các nhà khoa học hay các chuyên gia trong lĩnh vực này lại có thể
thấy đây là câu hỏi khơng đơn giản chút nào, nó địi hỏi có sự phân tích của
hàng trăm phép đo nồng độ các chất ô nhiễm khác nhau, đôi khi phức tạp do
thiếu dữ liệu, dữ liệu không đồng nhất hoặc tồn tại sự mơ hồ, không chắc chắn
trong kết quả. Thật không may, những ngƣời đặt câu hỏi thƣờng không hài lòng

9


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Phạm Thị Việt Anh, Nguyễn Thúy Hƣờng (2012), "Đánh giá chất lƣợng mơi
trƣờng khơng khí nội thành Hà Nội bằng chỉ tiêu tổng hợp dựa trên số liệu
trạm quan trắc tự động", Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên
và Công nghệ số 28 (4S), tr. 1-9.
2. Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2014), "Báo cáo môi trƣờng quốc gia 2013 –
Môi trƣờng không khí", tr. 49-66.
3. Cổng thơng tin quan trắc mơi trƣờng (2014), "Xây dựng, hoàn thiện hệ thống
trạm Quốc gia quan trắc tự động mơi trƣờng khơng khí".
4. Nghiêm Trung Dũng, Đinh Thu Hằng, Nguyễn Thành Dƣơng (2012),
"Nghiên cứu ứng dụng chỉ số chất lƣợng khơng khí (AQI) để phục vụ cho
cơng tác quản lý chất lƣợng khơng khí", Tạp chí Khí tượng Thủy văn, số
613, tr. 13-16.
5. Phạm Ngọc Hồ (2013), "Một cách tiếp cận mới để đánh giá mức độ ơ nhiễm
khơng khí", Tuyển tập Hội nghị Khoa học Mơ hình hóa Mơi trường, Đại
học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, tr. 1-16.

6. Phạm Ngọc Hồ, Phạm Thị Việt Anh, Nguyễn Thúy Hƣờng, Phạm Thị Thu
Hà, Dƣơng Ngọc Bách (2013), "Xây dựng biến trình năm của chỉ số ô
nhiễm tổng cộng từ chuỗi số liệu liên tục năm 2011 tại trạm quan trắc
khơng khí tự động Nguyễn Văn Cừ Hà Nội", Tạp chí Khoa học
ĐHQGHN, số Tập 29 (Khoa học Tự nhiên và Công nghệ ), tr. 94-99.
7. Thủ tƣớng Chính phủ (2007), Quyết định về việc phê duyệt "Quy hoạch tổng
thể mạng lƣới quan trắc tài nguyên và môi trƣờng quốc gia đến năm
2020".
8. Tổng cục Mơi trƣờng (2015), "Danh mục thiết bị phịng kiểm chuẩn".

10


9. Tổng cục Môi trƣờng (2011), Quyết định 878/QĐ-TCMT về việc ―Ban hành
sổ tay hƣớng dẫn tính tốn chỉ số chất lƣợng khơng khí (AQI)".
10. Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mơ hình hóa Mơi trƣờng (CEMM)
(2011), "Quy hoạch mạng lƣới quan trắc chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí
thành phố Hà Nội đến năm 2020".
11. Trung tâm Quan trắc Mơi trƣờng (2011), "Phƣơng pháp tính tốn chỉ số chất
lƣợng khơng khí (AQI)".
12. Trần Sơn Tùng (2012), "Đánh giá chất lƣợng khơng khí thơng qua số liệu
trạm quan trắc tự động ở Hà Nội, Đà Nẵng và đề xuất giải pháp giảm
thiểu", Luận văn Thạc sĩ Khoa Môi trường, Đại học Quôc gia Hà Nội, tr
30-32.

Tiếng Anh
13. Bishoi Amit Prakash Biswanath, Jain V.K. (2009), "A Comparative Study
of Air Quality Index Based on Factor Analysis and US-EPA Methods for
an Urban Environment", Aerosol and Air Quality Research, Volume 9, pp.
1-17.

14. Cairncross Eugene K., John Juanette, Zunckel Mark (2007), "A novel air
pollution index based on the relative risk of daily mortality associated with
short-term exposure to common air pollutants", Atmospheric Environment,
Volume 41(38), pp. 8442-8454.
15. Chelani A. B., Chalapati Rao C. V., Phadke K. M., Hasan M. Z. (2002),
"Formation of an Air Quality Index in India", International Journal of
Environmental Studies, Volume 59(3), pp. 331-342.
16. Cheng Wan-Li, Kuo Yu-Chih, Lin Pay-Liam, Chang Ken-Hui, Chen YuSong, Lin Tso-Mei, Huang Ruth (2004), "Revised air quality index derived

11


from an entropy function", Atmospheric Environment, Volume 38(3), pp.
383-391.
17. Cogliani Euro (2001), "Air pollution forecast in cities by an air pollution
index highly correlated with meteorological variables", Atmospheric
Environment, Volume 35(16), pp. 2871-2877.
18. Gurjar B. R., Butler T. M., Lawrence M. G., Lelieveld J. (2008),
"Evaluation of emissions and air quality in megacities", Atmospheric
Environment, Volume 42(7), pp. 1593-1606.
19. Hewings John (2001), "Air Quality Indices: A Review". Pollution Probe.
20. Pham Ngoc Ho (2011), "Weighted and Standardized Total Environmental
Quality

Index

(TEQI)

Approach

in

Assessing

Environmental

Compartments (Air, Soil and Water)", Proceedings International
Conference Environmental Planning, Land Use Change and Monitoring.
21. Pham Ngoc Ho (2011), "Weighted and Standardized Total Environmental
Quality Index (TEQI) Approach in Assessing Environmental Components
(Air, Soil and Water)", VNU Journal of Science, Earch Science, Volume
27, pp. 127-134.
22. Khanna Neha (2000), "Measuring environmental quality: an index of
pollution", Ecological Economics, Volume 35 (2), pp. 191-202.
23. Kyrkilis George, Chaloulakou Arhontoula, Kassomenos Pavlos A. (2007),
"Development of an aggregate Air Quality Index for an urban
Mediterranean agglomeration: Relation to potential health effects",
Environment International, Volume 33 (5), pp. 670-676.
24. Makra László, Mayer Helmut, Béczi Rita, Borsos Emőke (2003),
"Evaluation of the air quality of Szeged with some assessment methods",
pp. 85-93.

12


25. McCluney Lance O. (2007), "Calculating 8-Hour Ozone Design Values",
US Environmental Protection Agency.
26. Murena Fabio (2004), "Measuring air quality over large urban areas:
development and application of an air pollution index at the urban area of
Naples", Atmospheric Environment, Volume 38 (36), pp. 6195-6202.

27. Plaia A., Salvo F. Di, Ruggieri M., Agró G. (2013), "A MultisiteMultipollutant Air Quality Index", Atmospheric Environment, Volume
70(0), pp. 387-391.
28. Plaia Antonella, Ruggieri Mariantonietta (2011), "Air quality indices: a
review", Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, Volume
10, pp. 165-179.
29. Ott Wayne R. (1978), Environmental Indices - Theory and Practice, Ann
Arbor Science.
30. Swamee Prabhat K., Tyagi Aditya (1999), "Formation of an Air Pollution
Index", Journal of the Air & Waste Management Association, Volume
49(1), pp. 88-91.
31. U.S. Environmental Protection Agency (2012), "Technical Assistance
Document for the Reporting of Daily Air Quality – the Air Quality
Index (AQI)"
32. Van den Elshout Sef, Léger Karine, Heich Hermann (2014), "CAQI
Common Air Quality Index — Update with PM2.5 and sensitivity
analysis", Science of The Total Environment, Volume 488–489(0), pp.
461-468.
33. Zhou P., Ang B. W., Poh K. L. (2006), "Comparing aggregating methods
for constructing the composite environmental index: An objective
measure", Ecological Economics, Volume 59 (3), pp. 305-311.
Các trang web

13


34. Phạm Ngọc Đăng, Phạm Thị Thanh Trâm (2014). "Đề xuất mơ hình tính
tốn chỉ số chất lƣợng khơng khí tổng hợp áp dụng cho Việt Nam",
/>d/330/cat/115/nfriend/3744492/language/vi-VN/Default.aspx.

(truy

cập

ngày 10-1-2015)
35. Georgia Department of Natural Resources và Air Protection Branch
Environmental Protection Division, "Information about the Air Quality
Index (AQI)",

(truy

cập 16-10-2014)
36. WHO

(2014),

"Ambient

(outdoor)

air

quality

/>2014)

14

(truy

and

cập

health",
10-03-