BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ VĂN CỨ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở CÁC NÚT GIAO THÔNG CHÍNH THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ VĂN CỨ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở CÁC NÚT GIAO THÔNG CHÍNH THÀNH PHỐ HÀ NỘI CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mà SỐ : 60.64.03.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN DUY BÌNH HÀ NỘI – 2013 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ii LỜI CAM ðOAN Tôi tên là Vũ Văn Cứ - Học viên cao học lớp KHMTC-K20, xin cam ñoan như sau: Luận văn thạc sĩ với ñề tài: “Ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng môi trường không khí ở các nút giao thông chính Thành phố Hà Nội” là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Duy Bình. Các số liệu khảo sát, tổng hợp, thu thập, tài liệu tham khảo và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận văn này là hoàn toàn trung thực. Tôi xin cam ñoan rằng, luận văn này là công trình nghiên cứu ñộc lập của riêng tôi. Nội dung của luận văn không trùng lặp với các công trình khoa học khác ñã ñược thực hiện trước ñây. Nếu có gì sai phạm tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật của nhà nước ñã ban hành. Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2013 Người thực hiện Vũ Văn Cứ Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp iii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành chương trình cao học và luận văn, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn ñến các Thầy, Cô trong khoa Môi trường – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Trong suốt quá trình học tập, tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn, giúp ñỡ nhiệt tình, cũng như những kiến thức của các Thầy, Cô. ðặc biệt, tôi xin ñược gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Duy Bình, Thầy giáo ñã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện ñể tôi có thể hoàn thành luận văn ñạt kết quả tốt nhất. ðồng thời, tôi xin ñược gửi lời cảm ơn ñến các Anh, Chị và Ban lãnh ñạo Trung tâm quan trắc môi trường – Tổng cục Môi Trường và các cơ quan, ñơn vị ñã cung cấp thông tin, số liệu giúp tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi gửi lời cảm ơn ñến tất cả bạn bè, gia ñình và cơ quan công tác ñã ñộng viên, giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện về mọi mặt, ñể tôi có thể hoàn thành tốt chương trình học, cũng như nội dung luận văn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2013 Người thực hiện Vũ Văn Cứ Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp iv MỤC LỤC Lời cam ñoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Danh mục viết tắt ix MỞ ðẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU 3 1.1 Ô nhiễm không khí ở các ñô thị 3 1.1.1 Ô nhiễm không khí ở các ñô thị lớn trên thế giới 3 1.1.2 Ô nhiễm không khí tại các thành phố lớn ở Việt Nam 5 1.1.3 Tác hại của ô nhiễm không khí 12 1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin ñịa lý – GIS 14 1.2.1 Hệ thống thông tin ñịa lý môi trường và cơ sở khoa học công nghệ GIS 14 1.2.2 Ứng dụng công nghệ GIS trong lĩnh vực môi trường 17 1.2.3 Giới thiệu phần mềm ArcGIS 21 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu 24 2.1.1 ðối tượng nghiên cứu 24 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 24 2.2 Nội dung nghiên cứu 24 2.3 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.1 ðiều tra, thu thập số liệu, tài liệu 24 2.3.2 Phương pháp khảo sát thực ñịa 25 2.3.3 Phân tích thống kê và xử lý số liệu 27 2.3.4 Phương pháp tính toán chỉ số chất lượng không khí (AQI) 27 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp v 2.3.5 Phương pháp xây dựng CSDL 29 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 ðiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 32 3.1.1 Vị trí ñịa lý khu vực nghiên cứu 32 3.1.2 ðặc ñiểm khí hậu, thuỷ văn 32 3.1.3 ðiều kiện kinh tế - xã hội 34 3.1.4 ðặc ñiểm các công trình hạ tầng xã hội 34 3.2 Thực trạng giao thông ở thành phố Hà Nội 35 3.2.1 Cở sở hạ tầng về giao thông của thành phố Hà Nội 35 3.2.2 Hoạt ñộng giao thông vận tải trên ñịa bàn thành phố 36 3.2.3 Thống kê các tuyến ñường, nút giao thông chính thành phố Hà Nội 36 3.3 Hiện trạng môi trường không khí khu vực nghiên cứu 39 3.3.1 Nguồn phát sinh khí thải 39 3.3.2 Hiện trạng môi trường không khí thành phố Hà Nội 40 3.4 Quản lý chất lượng môi trường không khí bằng công nghệ ArcGIS 50 3.4.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu nguồn khí thải 50 3.4.2 Cơ sở dữ liệu nguồn khí thải 57 3.4.3 Truy xuất các thông tin từ cơ sở dữ liệu môi trường không khí 59 3.4.4 Phát triển cơ sở dữ liệu nguồn khí thải 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 1 Kết luận 69 2 Kiến nghị 69 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 72 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Nồng ñộ các chất ô nhiễm tại các thành phố lớn trên thế giới 4 1.2 Tải lượng các chất ô nhiễm từ các nguồn thải ở Việt Nam, năm 2005. 6 1.3 Số lượng phương tiện cơ giới ñường bộ 8 1.4 Các bệnh có tỷ lệ người mắc cao nhất trên toàn Quốc 13 1.5 Dự báo số trường hợp bị ảnh hưởng ñến sức khoẻ liên quan ñến ô nhiễm không khí ở Hà Nội 14 2.1 Nội dung cần thu thập 25 2.2 Vị trí khảo sát thực ñịa phương tiện giao thông 27 2.3 Chất lượng không khí và mức ñộ ảnh hưởng tới sức khỏe con người 29 3.1 Mật ñộ phương tiện giao thông trên một số tuyến ñường 37 3.2 Mật ñộ giao thông trên một số nút giao thông 38 3.3 Nồng ñộ các thông số tại các tuyến ñường, khu dân cư 41 3.4 Nồng ñộ các thông số tại các nút giao thông 42 3.5 Tính toán giá trị AQI theo giờ của từng thông số 48 3.6 Tính toán giá trị AQI theo giờ 49 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Diễn biến nồng ñộ SO 2 trong không khí xung quanh tại một số ñô thị 10 1.2 Diễn biến nồng ñộ bụi PM 10 trung hình năm trong không khí xung quanh tại một số ñô thị 10 1.3 Diễn biến nồng ñộ NO 2 tại các khu vực thuộc thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh 11 2.1 Cách thức truy xuất thông tin từ CSDL 31 3.1 Vị trí ñịa lý thành phố Hà Nội 32 3.2 Diễn biến nhiệt ñộ trung bình năm 33 3.3 Diễn biến ñộ ẩm trung bình năm 33 3.4 Diễn biến lượng mưa trung bình năm 33 3.5 Diễn biến một số loại phương tiện giao thông từ 6h – 23h giữa ngày nghỉ và ngày làm việc 39 3.6 Hàm lượng TSP (3/2011) tại các ñiểm quan trắc trên ñịa bàn Hà Nội 43 3.7 Mức âm quan trắc ñược trên ñịa bàn Hà Nội (3/2011) 43 3.8 Diễn biến nồng ñộ bụi trong ngày 44 3.9 Diễn biến nồng ñộ CO trung bình tháng qua các năm 2009 - 2011 45 3.10 Diễn biến nồng ñộ PM10 trung bình tháng qua các năm 2009 – 2011 45 3.11 Diễn biến nồng ñộ Ozon trung bình tháng qua các năm 2009 – 2011 46 3.12 Diễn biến nồng ñộ CO tại các khu vực khác nhau 47 3.13 Diễn biến nồng ñộ Bụi tại các khu vực khác nhau 47 3.14 Quy trình tích hợp dữ liệu nền ñịa lý 52 3.15 Quy trình tích hợp dữ liệu không gian nguồn khí thải 53 3.16 Quy trình tích hợp dữ liệu nguồn khí thải 53 3.17 Nhập toạ ñộ các ñiểm nút giao thông 54 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp viii 3.18 Tích hợp dữ liệu không gian lên bản ñồ 55 3.19 Liên kết dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính 56 3.20 Quy trình tích hợp dữ liệu môi trường không khí 57 3.21 Cơ sở dữ liệu môi trường không khí 58 3.22 Thông tin về các tuyến ñường 60 3.23 Hiển thị thông tin các ñiểm nút giao thông 61 3.24 Hiển thị thông tin các ñiểm nút giao thông 62 3.25 Hiển thị các ñiểm xả thải 63 3.26 Cập nhật thông tin về khí thải 63 3.27 Thống kê nút giao thông có nồng ñộ TSP vượt QCVN05:2009 64 3.28 Thống kê nút giao thông có mật ñộ tham gia giao thông trung bình giờ lớn hơn 8000 lượt 64 3.29 ðánh giá chất lượng CO theo AQI 65 3.30 ðánh giá chất lượng SO 2 theo AQI 65 3.31 ðánh giá chất lượng TSP theo AQI 65 3.32 ðánh giá chất lượng TSP theo AQI 65 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ix DANH MỤC VIẾT TẮT AQI :Air Quality Index BVMT :Bảo vệ môi trường CNH - HðH :Công nghiệp hóa - hiện ñại hóa CSDL :Cơ sở dữ liệu CSHT :Cơ sở hạ tầng DBMS :Database Management System ðKTN :ðiều kiện tự nhiên ESR :Economic and Social Research Institute EPA :Environmental Protection Authority GIS :Geographic Information System GDP :Gross Domestic Product KT - XH : Kinh tế và xã hội KEI :Viện môi trường Hàn Quốc NCKH :Nghiên cứu khoa học PTGT :Phương tiện giao thông TNMT :Tài nguyên môi trường Tp HN :Thành phố Hà Nội Tp HCM :Thành phố Hồ Chí Minh UBND :Ủy ban nhân dân [...]... tài: “ ng d ng GIS trong qu n lý ch t lư ng môi trư ng không khí các nút giao thông chính Thành ph Hà N i” 2 M c ñích và yêu c u c a ñ tài + M c ñích nghiên c u - ðánh giá th c tr ng ô nhi m môi trư ng không khí khu v c nghiên c u - ng d ng GIS ñ xây d ng công c qu n lý môi trư ng không khí + Yêu c u c a ñ tài - T ng quan ñư c các ng d ng GIS trong qu n lý môi trư ng không khí - Thu th p, ñi u tra ñ y... Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p 25 + Các ñ i tư ng ñi u tra: Các ñi m nút giao thông: Các giao l thư ng xuyên x y ra ùn t c giao thông, m t ñ lưu thông c a các phương ti n giao thông cao Các tuy n ñư ng giao thông: Các tuy n ñư ng có m t ñ tham gia giao thông cao, nhi u giao l , hay x y ra ùn t c… * Ti n hành kh o sát th c ñ a + Ti n hành ñi u tra, kh o sát th c ñ a t i 20 nút giao thông, ... không nh ñ n môi trư ng Ô nhi m không khí t ho t ñ ng giao thông ñã tr thành m t v n ñ môi trư ng l n Vi t Nam Tình tr ng này có xu hư ng t p trung ch y u vào các thành ph l n, nơi có nhi u phương ti n giao thông ho t ñ ng và k t qu là làm suy gi m ch t lư ng không khí Thành ph Hà N i là m t trung tâm kinh t , chính tr , văn hóa, khoa h c k thu t, giao thông và du l ch c a c nư c Dân s Thành ph Hà N i tính... m trong không khí do ngu n này sinh ra Trư c th c tr ng ô nhi m môi trư ng không khí Thành ph Hà N i, c n thi t ph i có nh ng bi n pháp khoa h c - k thu t nh m qu n lý ch t lư ng không khí ñư c t t hơn Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p 1 Nh m xây d ng công c qu n lý ch t lư ng môi trư ng không khí Thành ph Hà N i tôi ti n hành nghiên c u ñ tài: “ ng d ng GIS trong. .. ñi m khá s m trong nhi u ngành Hi n nay, ñang ng d ng có hi u qu trong công tác qu n lý và phòng ch ng thiên tai, BðKH M t s ng d ng th c t GIS Vi t Nam trong th i gian g n ñây: + H th ng tích h p thông tin ñ a lý thành ph Hà N i (hanoiGIS): Ph c v công tác qu n lý ñô th thành ph Hà N i + H th ng tích h p thông tin ñ a lý thành ph H Chí Minh (hcmGIS): Nh m phát tri n h th ng thông tin ñ a lý ph c v công... ñ ng giao thương t i khu v c nghiên c u - Xác ñ nh, th ng kê các nút giao thông chính (các nút giao thông hay x y ra ùn t c giao thông c c b ) - ðánh giá ch t lư ng môi trư ng không khí khu v c nghiên c u - Xây d ng CSDL ch t lư ng không khí d a trên ng d ng ph n m m ArcGIS 2.3 Phương pháp nghiên c u 2.3.1 ði u tra, thu th p s li u, tài li u Thông tin, d li u v ngu n khí th i gây ô nhi m không khí có... ng thông tin ñ a lý môi trư ng ho t ñ ng d a trên máy tính ñ lưu tr , qu n lý, phân tích các thông tin môi trư ng và các d li u liên quan [8] Thành ph n c t lõi c a h th ng thông tin ñ a lý môi trư ng là m t CSDL không gian ñư c c u trúc ch t ch và d truy xu t Trong ñó, ch a ñ ng các thông tin phân b không gian cùng v i các thông tin thu c tính liên quan t i môi trư ng Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà. .. l các lo i phương ti n giao thông, các nư c ñang phát tri n thì t i lư ng ô nhi m có xu hư ng gia tăng trong khi ñó các nư c phát tri n thì t i lư ng ô nhi m có xu hư ng ngư c l i 1.1.2 Ô nhi m không khí t i các thành ph l n Vi t Nam 1.1.2.1 Các ngu n gây ô nhi m chính ñ i v i không khí ñô th Vi t Nam Ho t ñ ng giao thông v n t i, công nghi p và sinh ho t là nh ng ngu n chính gây ô nhi m không khí các. .. NO2 t i các khu v c thu c thành ph Hà N i và thành ph H Chí Minh 1.1.2.4 ð c ñi m ho t ñ ng giao thông t i Thành ph Hà N i a M ng lư i ñư ng b ðư ng qu c l : Hà N i là ñ u m i giao thông quan tr ng, các tuy n ñư ng b hư ng tâm v Hà N i (qu c l 1,3,5,6,32, Láng - Hoà l c, Thăng Long - N i Bài) t o thành m ng lư i hình nan qu t H u h t các tuy n qu c l ñã ñ y t i và quá t i trong khi vi c xây d ng các tuy... p lý và ñ ng ñ u cho t t c các vùng Nút giao thông: Ph n l n là nút giao ñ ng m c ñơn gi n, s nút t ch c giao thông khác m c ít (kho ng10 nút) B n xe liên t nh: 11 b n, công su t 3.500 - 4.000 lư t/ngày, t ng di n tích ~ 12ha Trên 150 ñi m, t ng di n tích 27,24ha, công su t trên 9.500.000 lư t xe/năm [3] b Giao l và c a ngõ ra vào Thành ph Hà N i H th ng giao thông c a thành ph hi n có hơn 1.500 giao . cụ quản lý chất lượng môi trường không khí Thành phố Hà Nội tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: Ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng môi trường không khí ở các nút giao thông chính Thành phố Hà. DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ VĂN CỨ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở CÁC NÚT GIAO THÔNG CHÍNH THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN. HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ VĂN CỨ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở CÁC NÚT GIAO THÔNG CHÍNH THÀNH