Đang tải... (xem toàn văn)
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp mô hình hóa để đánh giá lắng đọng khô trong lắng đọng axit cho khu vực miền Bắc. Mô hình lan truyền chất ô nhiễm đa chỉ tiêu, đa chiều CMAQ (Community Multi-scale Air Quality) được sử dụng cho tính toán này cho các khu vực của Việt Nam.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐÁNH GIÁ LẮNG ĐỌNG KHÔ CHO KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM Đàm Duy Ân1 Lê Văn Linh (2) Đàm Duy Hùng Mai Trọng Thơng3 TĨM TẮT: Lắng đọng axit bao gồm lắng động khô lắng đọng ướt hình thành trình phát thải chất nhiễm Tại Việt Nam có nghiên cứu đánh giá lắng đọng khô cho khu vực miền Bắc Trong nghiên cứu này, sử dụng phương pháp mơ hình hóa để đánh giá lắng đọng khơ lắng đọng axit cho khu vực miền Bắc Mơ hình lan truyền chất ô nhiễm đa tiêu, đa chiều CMAQ (Community Multi-scale Air Quality) sử dụng cho tính toán cho khu vực Việt Nam Các kết đánh giá lắng đọng khô mùa đông mùa hè năm 2013 cho thấy, lượng lắng đọng vào mùa đông thường cao vào mùa hè Hà Nội Hòa Bình Tuy nhiên, với lắng đọng HNO3 ngược lại mùa hè cao vào mùa đông Các kết nghiên cứu đánh giá lượng lắng động khô theo không gian thời gian, khu vực có lượng lắng đọng cao, thấp Từ khóa: Lắng đọng axit, lắng đọng khơ, CMAQ, miền Bắc, mơ hình hóa Mở đầu Lắng đọng axit (bao gồm lắng đọng khô lắng đọng ướt) tạo thành điều kiện khí bị ô nhiễm phát thải mức khí SO2, NOx, CO [1] Hiện tượng làm ảnh hưởng đến đất đai, thực vật, ngồi giảm tính bền vững cơng trình xây dựng vật liệu Hình Sự ăn mòn phá hủy mưa axit Lắng đọng khô xảy ngày khơng mưa Khơng khí có chứa chất axit di chuyển theo gió rơi xuống cối, nhà cửa Q trình lắng đọng khơ phụ thuộc vào kích thước hạt, điều kiện khí điều kiện mặt đệm Lắng đọng khô thay đổi theo không gian thời gian ▲Hình Sự thay đổi nồng độ SO2 HNO3 Hà Nội Hòa Bình (2000-2010) (nguồn EANET) Việt Nam thành viên mạng lưới giám sát lắng đọng axit Đông Á (EANET) có số trạm giám sát lắng đọng axit Tại Việt Nam nghiên cứu lắng đọng axit chủ yếu thực phương pháp đo đạc Kết quan trắc cho thấy nồng độ SO2 nồng độ HNO3 trạm Hà Nội thường cao Trung tâm Đào tạo Truyền thông Môi trường, Tổng cục Môi trường Trung tâm Nghiên cứu Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn Biến đổi khí hậu Viện Địa Lý – Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam Chuyên đề số III, tháng 11 năm 2016 51 ▲Hình 3: Sự thay đổi nồng độ chất Hà Nội Hòa Bình (2000-2013) (Nguồn EANET) trạm Hòa Bình mơi trường khơng khí Hà Nội chịu tác động nhiễm nhiều hơn[1] Hiện trạng lắng đọng khô ở một số khu vực Đánh giá lắng đọng khô cho số khu vực tại Việt Nam dựa liệu lắng đọng khô EANET Nồng độ chất NH3, SO2, HNO3 HCl Hà Nội Hòa Bình từ năm 2000 – 2013 biểu diễn qua hình Có thể nhận thấy nồng độ chất nhiễm theo trung bình năm, số liệu chưa phải lắng đọng chất bề mặt Hình cho thấy khu vực Hà Nội có nồng độ chất cao khu vực Hòa Bình Trong nghiên cứu trước chưa khu vực Hà Nội Hòa Bình có mức độ lắng đọng cao Phương pháp nghiên cứu 3.1 Mơ hình CMAQ Mơ hình CMAQ (Community Multi-scale Air Quality Model) hệ thống mơ hình chất lượng khơng khí đa chất, đa quy mơ có khả mơ q trình vận chuyển, biến đổi hóa học ơzơn, bụi, axit… CMAQ có khả mơ q trình khí phức tạp ảnh hưởng tới biến đổi, lan truyền, hóa học lắng đọng.[2],[3] Mơ hình CMAQv4.7 sử dụng nghiên cứu với lưới tính thiết lập bao gồm khu vực Việt Nam, phía Nam Trung Quốc, Thái Lan, Lào, Campuchia khu vực Biển Đơng Q trình lan truyền tính theo chế hóa học CB05 với việc thiết lập điều kiện biên, điều kiện ban đầu Cơ chế hóa học CB05 thiết lập vào hệ thống CMAQ thơng qua q trình cài đặt mơ hình 52 Chun đề số III, tháng 11 năm 2016 Lắng đọng khơ tính tốn CMAQ lắng đọng theo giờ, lắng đọng tính theo kg/ ha[3] Trong nghiên cứu sử dụng nguồn phát thải từ số liệu kiểm kê phát thải châu Á (REAS, Regional Emission inventory in Asia) để tính tốn làm điều kiện đầu vào cho mơ hình 3.2 Thuật tốn tính lắng đọng khơ Lắng đọng khơ tượng trưng cho việc loại bỏ chất nhiễm từ khí lên bề mặt Trái đất [4] Sự phức tạp yếu tố ảnh hưởng đến mức độ vận chuyển, vận tốc lắng đọng, làm cho trình khái quát hóa gặp khó khăn CMAQ thơng qua phương pháp ước lượng lắng đọng khô từ Wesley [5] Walcek [6] Dòng lắng đọng khơ chất khí hạt vật chất tính tích nồng độ khơng khí tốc độ lắng đọng: Theo Walcek (1987) ước lượng tốc độ lắng đọng cần xem xét yếu tố khí tượng, sử dụng đất Mơ hình CMAQ đánh giá ổn định bất ổn định cách sử dụng phương pháp kháng khí động học: Trong đó: tốc độ lắng đọng ; Ra trở kháng khí động học (aerodynamic resistance), Rb trở kháng đoạn tầng ; Rc trở kháng bề mặt Kết quả và thảo luận Các kết nghiên cứu lắng đọng khơ tính tốn mùa đơng mùa hè năm 2013 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ Tháng Tháng Tháng Tháng ▲Hình 4: Mức độ lắng đọng SO2 trung bình tuần mùa đơng mùa hè ▲Hình 6: Mức độ lắng đọng HNO3 trung bình tuần mùa đông mùa hè + SO2 Vào mùa hè, mức độ lắng đọng trung bình ln thấp mùa đơng tồn khu vực miền Bắc Việt Nam Khu vực có mức độ lắng đọng lớn Hà Nội sau đến số tỉnh Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định Các tỉnh miền núi phía Bắc có lượng lắng đọng thấp tỉnh đồng có hoạt động cơng nghiệp khu vực khu vực khác Xét tổng thể vào mùa đơng có lượng lắng đọng HNO3 cao vào mùa hè Vào mùa hè khu vực Hà Nội Hòa Bình có lượng lắng đọng HNO3 cao vào mùa đơng từ 26 – 28 lần ▲Hình 7: Mức độ lắng đọng HNO3 trung bình theo thời gian ngày mùa đơng mùa hè ▲Hình 5: Mức độ lắng đọng SO2 trung bình theo thời gian ngày mùa đông mùa hè Trong năm 2013 mức độ lắng đọng trung bình khu vực Hà Nội vào mùa đông cao gấp 1,2 lần khu vực Hòa Bình 2,1 lần Mức độ lắng đọng SO2 Hà Nội Hòa Bình trung bình vào mùa hè là: 955,9 µg/m2/h 300,8 µg/m2/h + HNO3 Mức độ lắng đọng HNO3 trung bình vào mùa đơng mùa hè có khác lớn, khu vực có mức độ lắng đọng cao vào mùa đơng lắng đọng thấp vào mùa hè ngược lại Như khu vực tỉnh Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam vào mùa đơng lắng đọng HNO3 thấp so với khu vực khác vào mùa hè lại có lượng lắng đọng cao Vào tháng mức độ lắng đọng HNO3 cao Hà Nội Hòa Bình là : 1.380 µg/m2/h 914 µg/m2/h Thời gian từ 8h - 17h có mức độ lắng đọng HNO3 lớn + NH3 Khu vực đồng sông Hồng khu vực có diện tích trồng lúa lớn nơi có lượng phát thải NH3 từ nông nghiệp cao Những khu vực có diện tích trồng lúa thấp lắng đọng NH3 thấp Lắng đọng NH3 tập trung chủ yếu tỉnh Hà Nợi, Hòa Bình, Hà Nam, Nam Định, Thái Bình… Lắng đọng NH3 vào mùa đơng ln cao vào mùa hè Tại khu vực Hà Nội Hòa Bình Khu vực Hà Nội có giá trị lắng đọng NH3 lớn vào mùa hè với khoảng 1.318 µg/m2/h Trong mùa hè khu vực Hà Nội có lắng đọng NH3 lớn mùa Chuyên đề số III, tháng 11 năm 2016 53 Tháng Tháng Tháng Tháng ▲Hình 8: Mức độ lắng đọng NH3 trung bình tuần mùa đơng mùa hè ▲Hình 10: Mức độ lắng đọng O3 trung bình tuần mùa đơng mùa hè ▲Hình 9: Mức độ lắng đọng NH3 trung bình theo thời gian ngày mùa đơng mùa hè ▲Hình 11: Mức độ lắng đọng O3 trung bình theo thời gian ngày mùa đông mùa hè đông khoảng 1,04 lần ; khu vực Hòa Bình ngược lại với Hà Nợi, lắng đọng NH3 vào mùa đông cao mùa hè khoảng 1,65 lần Giá trị lắng đọng trung bình mùa hè Hà Nội Hòa Bình là : 466,9 µg/m2/h 305,8 µg/m2/h + O3 Vào mùa đông lượng lắng đọng O3 thấp vào mùa hè Vào mùa Đông khu vực tỉnh Hải Dương, Hải Phòng có lắng đọng O3 thấp nhất ; vào mùa hè khu vực Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình khu vực có lắng đọng O3 cao Thời gian lắng đọng O3 cao tập trung chủ yếu từ 6h – 19h hàng ngày Lượng lắng đọng Hà Nội Hòa Bình vào mùa đơng, mùa hè thể hình 11 Vào mùa hè lắng đọng O3 Hà Nội Hòa Bình cao vào mùa đơng là : 3,9 2,9 lần Giá trị lắng đọng O3 lớn Hà Nội 4508 µg/m2/h, khu vực Hòa Bình 4810 µg/m2/h Kết ḷn Với việc ứng dụng mơ hình CMAQ đánh giá lắng đọng khô với chất O3, NH3, HNO3 SO2 cho kết tính tốn đánh giá lượng lắng đọng khu vực theo mùa đông mùa hè Với lắng đọng NH3 SO2 vào mùa đơng ln có lắng đọng lớn vào mùa hè miền Bắc; lắng đọng O3 HNO3 vào mùa hè cao vào mùa đông Lắng đọng HNO3và O3 thường lớn từ 7h-18h ngày■ 54 Chuyên đề số III, tháng 11 năm 2016 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ TN&MT (2014), Báo cáo Môi trường quốc gia 2013 – Mơi trường khơng khí Dương Hồng Sơn (2013) Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng ô nhiễm khơng khí xun biên giới đến miền Bắc Việt Nam, ứng dụng công nghệ tiên tiến, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ TN&MT www.cmascenter.org/cmaq/ Arya, S.P., 1999 Air Pollution Meteorology and Dispersion Oxford University Press, New York, NY Wesley, 1989 Parameterizations of surface resistances to gaseous dry deposition in regional scale numerical models Atmospheric Environment, 23, 1293-1304 Walcek, C.J., 1987 A theoretical estimate of O3and H2O2dry deposition over the northeast United States Atmospheric Environment, 21, 2649-1659 APPLYING CMAQ MODEL FOR ASSESSMENT OF DRY DEPOSITION IN THE AIR IN NORTHERN VIỆT NAM Đàm Duy Ân Center for Environmental Training and Communication, Viet Nam Environment Administration Lê Văn Linh, Đàm Duy Hưng Center for Environmental Research, Institute of Meteorology, Hydrology and Climate Change Mai Trọng Thông Institute of Geography – Viet Nam Academy of Science and Technology ABSTRACT Acid deposition consists of dry and wet depositions which are caused by the emission of pollutants In Viet Nam, few studies were carried out on assessment of dry deposition in the North of Viet Nam In this study, we used modelling methodology to assess the impact of dry deposition in Northern Viet Nam The Community Multi-scale Air Quality (CMAQ) model was used to calculate the dry deposition in different areas in Viet Nam The result from the assessment of dry deposition in the winter and the summer in 2013 showed that the dry deposition was higher in the winter than in the summer in Hanoi and Hoa Binh area HNO3 deposition, on the other hand, was higher in the summer than in the winter The spatial and temporal assessment of dry deposition showed areas with high and low depositions Keywords: Acid deposition, dry deposition, CMAQ, Northern region, modelling Chuyên đề số III, tháng 11 năm 2016 55 ... CMAQ đánh giá lắng đọng khô với chất O3, NH3, HNO3 SO2 cho kết tính tốn đánh giá lượng lắng đọng khu vực theo mùa đông mùa hè Với lắng đọng NH3 SO2 vào mùa đơng ln có lắng đọng lớn vào mùa hè miền. .. Việt Nam Khu vực có mức độ lắng đọng lớn Hà Nội sau đến số tỉnh Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định Các tỉnh miền núi phía Bắc có lượng lắng đọng thấp tỉnh đồng có hoạt động công nghiệp khu vực khu vực. .. động ô nhiễm nhiều hơn[1] Hiện trạng lắng đọng khô ở một số khu vực Đánh giá lắng đọng khô cho số khu vực tại Việt Nam dựa liệu lắng đọng khô EANET Nồng độ chất NH3, SO2, HNO3 HCl Hà Nội