SỬ DỤNG MÔ HÌNH AERMOD VÀ KỸ THUẬT GIS ĐỂ MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ. Hồ Quốc Bằng - Trưởng bộ môn Ô nhiễm không khí và Biến đổi khí hậu, Viện Tài nguyên và Môi trường, Đại học Quốc gia TP.HCM đã tận tình chỉ đạo thực hiện luận án này. Bà Khuê và ông. Phước - Khoa Ô nhiễm không khí và Biến đổi khí hậu, Viện Tài nguyên và Môi trường, Đại học Quốc gia TP.HCM đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ thực hiện luận án này.
Cuối cùng, so sánh kết quả nồng độ SO2, CO, NOx, TSP, THC/VOC với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh (QCVN 05:2013/BTNMT).
MỞ ĐẦU
- Đặt vấn đề
- Mục tiêu nghiên cứu
- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học
- Ý nghĩa thực tiễn
Vì vậy, dự án “Ứng dụng mô hình AERMOD và kỹ thuật GIS để mô phỏng chất lượng không khí khu vực sông Thị Vải” đã được thực hiện. Mục tiêu tổng thể của dự án là mô phỏng chất lượng không khí cho khu vực nghiên cứu, đánh giá và lập bản đồ chất lượng không khí do hoạt động công nghiệp trên khu vực sông Thị Vải. Tìm hiểu và áp dụng mô hình AERMOD để mô phỏng sự lan truyền chất lượng không khí của nhà máy tại khu vực nghiên cứu.
Sử dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ mô phỏng chất lượng không khí khu vực sông Thị Vải.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
- Tổng quan về chất lƣợng không khí
- Những thuật ngữ chất lƣợng không khí xung quanh
- Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng không khí
- Giới thiệu sơ lƣợc về các chất nghiên cứu (CO, SO 2 , NO x , TSP, THC/VOC)
- Tổng quan về mô hình AERMOD
- Giới thiệu về mô hình AERMOD
- Nguyên lý của mô hình AERMOD
- Tổng quan về khu vực nghiên cứu
- Điều kiện tự nhiên
- Tình hình chất lƣợng không khí trên khu vực nghiên cứu
- Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
Ví dụ, sự chuyển động của không khí cùng với nồng độ các chất chứa trong nó khác với chuyển động ở khu vực thoáng đãng (không có vật cản). Khi con người ở trong không khí có nồng độ CO khoảng 250 ppm sẽ chết. Nguồn phát thải: Môi trường không khí chủ yếu bị ô nhiễm khí NOx tại các thành phố và khu công nghiệp.
Một quả cam mới cắt có thể giải phóng VOC vào không khí. Mô hình phân tán (AERMIC) là một thiết kế ở trạng thái ổn định để phân tán các chất ô nhiễm không khí phát ra từ các nguồn công nghiệp ở khoảng cách ngắn (lên tới 50 km). Nó cũng cung cấp thông tin cho phép các mô hình phân tán mô phỏng tác động của không khí.
Hệ số tính đến mối liên hệ của chất ô nhiễm với các hạt khác của môi trường không khí. Hiện trạng chất lượng không khí ở tỉnh Đồng Nai (2013) nhìn chung ở mức tốt. Chất lượng không khí tại 16 khu công nghiệp với 34 vị trí xung quanh các khu công nghiệp ở mức khá tốt.
Tác động của hoạt động sản xuất công nghiệp đến không khí xung quanh các khu công nghiệp còn ở mức thấp. Cho đến nay, rất ít nghiên cứu được tiến hành mô phỏng chất lượng không khí ở quy mô trong nước. Ứng dụng mô hình AERMOD để mô phỏng, đánh giá mức độ ô nhiễm không khí từ hoạt động sản xuất của Nhà máy Gang thép Formosa Hà Tĩnh đến môi trường.
Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã đánh dấu sự thành công của mô hình AERMOD và GIS trong lĩnh vực môi trường, đặc biệt là môi trường không khí.
DỮ LIỆU, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dữ liệu nghiên cứu
- Cấu trúc dữ liệu đầu vào cho mô hình AERMOD
- Thông tin điểm nguồn phát thải
Chủ yếu tập trung vào ống khói và lò sấy phân bố tập trung tại Khu công nghiệp Nhơn Trạch 1. Tập trung chủ yếu tại các lò đốt và lò hơi phân bố tập trung tại Khu công nghiệp Gò Dầu, Mỹ Xuân A. Thông tin điểm nguồn về mã nguồn và nguồn phát thải Đặc tính/nhiên liệu, hệ tọa độ được mô tả cụ thể tại bảng 3.1.
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Sơ đồ quy trình phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp mô hình AERMOD
- Phƣơng pháp kiểm định mô hình
- Phƣơng pháp công cụ GIS
Thiết lập bản đồ mô phỏng chất lượng không khí tại khu vực nghiên cứu và đánh giá mô phỏng dựa trên khoảng cách từ điểm nguồn. Bởi mô hình AERMOD được áp dụng cho các khu vực nông thôn, đô thị, đồng bằng, phức tạp và các loại nguồn thải như nguồn điểm, nguồn đường, nguồn khu vực. Thực hiện chạy mô phỏng mô hình AERMOD với giá trị trung bình trong 1 giờ tại tọa độ và thời gian lấy mẫu.
So sánh kết quả nồng độ mô phỏng từ mô hình AERMOD và các giá trị đo được tại cùng một vị trí bằng các hàm toán học. Giá trị R2 nằm trong khoảng từ 0 đến 1 và biểu thị mối tương quan giữa giá trị đo thực tế và giá trị mô phỏng. Trong khi đó, chỉ số NSI dao động từ -∞ đến 1 và đo lường sự phù hợp giữa giá trị đo thực tế và giá trị mô phỏng trên đường thẳng 1:1.
Ngược lại, nếu các giá trị này bằng 1 thì kết quả mô phỏng mô hình là hoàn hảo. GIS được sử dụng để lập bản đồ khu vực nghiên cứu, dữ liệu đầu vào là kết quả vận hành của mô hình lan truyền ô nhiễm không khí AERMOD. Hiện nay, việc sử dụng các mô hình toán học trong GIS rất phổ biến.
Mặc dù mô hình toán học có độ chính xác cao nhưng vẫn còn nhiều hạn chế như mất nhiều thời gian để thu thập, xử lý dữ liệu và chạy mô hình. Giá trị giới hạn của các thông số cơ bản trong không khí xung quanh trung bình mỗi giờ được mô tả trong bảng 3.3.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả kiểm định mô hình AERMOD
- Thông số kiểm định
- Kết quả kiểm định
Các kết quả đo nồng độ CO đều cao hơn giá trị mô phỏng của mô hình. Do đó, kết quả mô phỏng phân bố ô nhiễm không khí từ mô hình AERMOD là có thể chấp nhận được. Trong các phần thử nghiệm mô hình đối với các chất CO và NOx, chúng tôi thấy nồng độ đo được thường cao hơn một chút so với nồng độ mô phỏng, vì khi đo, có thể xe cộ công nghiệp, sinh hoạt khuếch tán dọc theo khu vực nghiên cứu và lan rộng vào khu vực nghiên cứu. , làm cho nồng độ cao hơn nồng độ mô phỏng.
Trong mô phỏng cho khu vực nghiên cứu, chúng tôi chỉ xem xét lượng phát thải của khu công nghiệp trong phạm vi khu vực nghiên cứu và không xem xét các loại khí khuếch tán từ khu vực xung quanh vào khu vực nghiên cứu.
Kết quả mô phỏng lan truyền ô nhiễm không khí
- Kết quả nồng độ trung bình 1 giờ của SO 2 năm 2014
- Kết quả nồng độ trung bình 1 giờ của CO năm 2014
- Kết quả nồng độ trung bình 1 giờ của NO x năm 2014
- Kết quả nồng độ trung bình 1 giờ của TSP năm 2014
- Kết quả nồng độ trung bình 1 giờ của THC/VOC năm 2014
Nhìn chung, nồng độ và hướng phân bố của SO2 ở cụm 1 và 2 không khác nhau nhiều. Do các yếu tố tự nhiên như địa hình, vị trí địa lý và khí tượng nên không có sự khác biệt lớn giữa hai cụm điểm nguồn thải. Nhìn chung, nồng độ và hướng phân bố của CO ở cụm 1 và 2 không khác nhau nhiều.
Nhìn chung, nồng độ và hướng phân bố của NOx ở cụm 1 và cụm 2 không khác nhau nhiều. Bản đồ thể hiện nồng độ NOx trung bình trong 1 giờ năm 2014 tại khu vực đang xem xét. Nhìn chung, nồng độ và hướng phân bổ TSP ở cụm 1 và 2 không khác nhau nhiều.
Bản đồ thể hiện nồng độ TSP trung bình trong 1 giờ năm 2014 tại khu vực được xem xét. Nhìn chung, nồng độ và hướng phân bố THC/VO ở cụm 1 và 2 không khác nhau nhiều. Bản đồ thể hiện nồng độ THC/HOS trung bình trong 1 giờ vào năm 2014 tại khu vực nghiên cứu.
Dựa trên kết quả phân bố nồng độ các chất ô nhiễm ở hai cụm không có nhiều sự khác biệt. Bởi vì khu vực nghiên cứu nằm ở vị trí địa lý chịu ảnh hưởng gió quanh năm, kết hợp với yếu tố địa hình: phía Đông giáp biển, phía Tây là địa hình đồi núi thấp. Ngoài ra, còn bị ảnh hưởng như vào mùa khô từ tháng 1 đến tháng 4 hàng năm, nồng độ ô nhiễm không khí cao thường cao do tốc độ gió khá thấp khiến bầu không khí khá ổn định nên khí ô nhiễm tràn vào. không có cách nào để loại bỏ nó không lây lan.
Nhìn chung, chất lượng không khí tại khu vực nghiên cứu có nồng độ thấp hơn tiêu chuẩn (QCVN 05:2013).
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
Kết luận
Kiến nghị
Vì vậy, cần phải làm việc với các nguồn dữ liệu về các nguồn ô nhiễm chính để đảm bảo kết quả mô phỏng có độ tin cậy cao. Về mặt dữ liệu, dữ liệu khí tượng mang tính kế thừa nên thiếu tính toàn diện của đề tài. Nhưng trên thực tế, trên địa bàn nghiên cứu vẫn còn nhiều nguồn rác thải khu công nghiệp chưa được thu gom.
Vì vậy, cần phải thu thập tất cả các điểm nguồn thải của khu công nghiệp và chạy mô hình TAMP để lấy dữ liệu đầu vào cho mô hình AERMOD. Ngoài ra, việc tạo bản đồ chất lượng không khí bằng phương pháp nội suy có độ chính xác hạn chế và giá trị nồng độ của các chất được hiển thị tùy theo hướng. Vì vậy, cần phải tìm ra những phương pháp mới để thể hiện chúng với độ chính xác cao.
Ví dụ: hệ số địa hình có thể được thêm vào mô hình AERMOD để thể hiện chính xác hơn nồng độ của các chất. Mô phỏng ô nhiễm không khí từ các nguồn thải công nghiệp ở địa hình miền núi - trường hợp nhà máy xi măng Bỉm Sơn, Thanh Hóa. Xây dựng hệ thống tích hợp đánh giá ô nhiễm không khí do phương tiện giao thông đường bộ gây ra ở Huế.
Ứng dụng mô hình AERMOD để mô phỏng, đánh giá mức độ ô nhiễm không khí từ hoạt động sản xuất của Nhà máy Gang thép Formosa Hà Tĩnh đến môi trường. Báo cáo Môi trường Quốc gia 2013: Môi trường không khí, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
