Tài liệu ứng dụng công nghệ gis xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí khu vực huyện đại từ, tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ----- ----- HÀ MỸ HẠNH Tên đề tài: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG BẢN ĐỒ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ KHU VỰC HUYỆN ĐẠI TỪ TỈNH THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khóa học : 2010 – 2014 Giảng viên hướng dẫn :TS. Hoàng Văn Hùng Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Môi Trường – Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên lòng biết ơn sâu sắc nhất. Thầy cô với tri thức và tâm huyết của mình đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Đặc biệt, thời gian thực tập tốt nghiệp là một phần quan trọng không thể thiếu được trong chương trình đào tạo sinh viên Đại học nói chung và sinh viên Đại học Nông lâm nói riêng. Đây là khoảng thời gian cần thiết để mỗi sinh viên củng cố lại những kiến thức lý thuyết đã được học một cách có hệ thống và nâng cao khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, xây dựng phong cách làm việc của một kỹ sư. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S. Hoàng Văn Hùng, KS. Phạm Văn Tuấn đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì em nghĩ đề tài này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các cán bộ thuộc phòng Quan trắc hiện trường- Trung tâm Quan Trắc Công Nghệ và Môi Trường Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập. Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng với khả năng, kiến thức còn hạn chế không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện khóa luận này. Em kính mong quý thầy cô chỉ dẫn, giúp đỡ em để ngày càng hoàn thiện vốn kiến thức của mình và thành công trong cuộc sống. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 5 năm 2014 Sinh viên Hà Mỹ Hạnh DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Xác định giá trị AQI ..................................................................... 13 Bảng 2.2. Các mức AQI tại Hoa Kỳ ............................................................. 17 Bảng 2.3. Các mức AQI và giá tr ị tương ứng tại Hồng Kông………………18 Bảng 2.4. Tiêu chuẩn môi trường của Hong Kong........................................ 19 Bảng 2.5.. Cách xác định các khoảng chia chỉ số chất lượng không khí (AQI) khác nhau ở một số nước .............................................................................. 20 Bảng 2.6. Trạng thái ảnh hưởng đến sức khỏe của chất ô nhiễm không khí ứng với chỉ số chất lượng không khí (AQI) trong các khoảng từ 0 - 500 và hướng dẫn cách phòng tránh......................................................................... 22 Bảng 4.1 : Hiện trạng thuỷ lợi và tưới tiêu huyện Đại Từ ............................. 39 Bảng 4.2.Vị trí các điểm quan trắc môi trường không khí huyện Đại Từ ...... 45 Bảng 4.3. Phương pháp đo, phân tích và lấy mẫu không khí tại hiện trường ........ 49 Bảng 4.4. Kết quả phân tích chất lượng không khí trên địa bàn huyện Đại Từ ..................................................................................................................... 51 Bảng 4.5. Tính toán chỉ số AQI .................................................................... 58 DANH MỤC CÂC HÌNH Trang Hình 2.1: Mô hình dữ liệu địa lý .................................................................... 4 Hình 2.2: Cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính........................................... 5 Hình 2.3. Bản đồ dựa theo các dữ liệu thống kê từ năm 1850 tới năm 2000. 16 Hình 3.1:Mối quan hệ giữa sự ảnh hưởng và khoảng cách ........................... 28 Hình 3.2: Bề mặt nội suy và các điểm mẫu ................................................... 28 Hình 3.3. Bản đồ huyện Đại Từ số hóa ......................................................... 29 Hình 3.4. Dữ liệu ở dạng MS Excel sheet ..................................................... 30 Hình 3.5. Cài đặt chuyển từ Mcrostation sang ArcGIS ................................. 30 Hình 3.6. Nội suy giá trị IDW ...................................................................... 31 Hình 3.7. Phân khoảng giá trị ô nhiễm cho các chỉ tiêu ................................ 31 Hình 4.1. Bản đồ ranh giới huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ....................... 32 Hình 4.2 : Sơ đồ vị trí điểm quan trắc ........................................................... 46 Hình 4.3. Kết quả phân tích TSP .................................................................. 52 Hình 4.4. Kết quả phân tích SO2 .................................................................. 53 Hình 4.5. Kết quả phân tích NO2 .................................................................. 54 Hình 4.6. Kết quả phân tích CO ................................................................... 54 Hình 4.7: Kết quả phân tích tiếng ồn ............................................................ 55 Hình 4.8: Kết quả phân tích bụi PM10 ......................................................... 56 Hình 4.9. Bản đồ chất lượng không khí tại điểm quan trắc – chỉ tiêu NO2 .... 60 Hình 4.10. Bản đồ chất lượng không khí tại điểm quan trắc – chỉ tiêu SO2 .. 62 Hình 4.11. Bản đồ chất lượng không khí tại điểm quan trắc – chỉ tiêu tiếng ồn ..................................................................................................................... 64 Hình 4.12. Bản đồ chất lượng không khí tại điểm quan trắc – chỉ tiêu TSP .. 66 Hình 4.13. Bản đồ chất lượng không khí tại điểm quan trắc – chỉ tiêu PM10 68 Hình 4.14. Bản đồ chất lượng không khí tại điểm quan trắc – chỉ tiêu AQI .. 70 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Việt TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam GIS Hệ thống thông tin địa lý AQI Chỉ số chất lượng không khí PM10 Bụi ≤ 10 µm TSP Bụi tổng số TCCP Tiêu chuẩn cho phép BVMT Bảo vệ môi trường DT Diện tích UBND Ủy ban nhân dân QL Quản lý MỤC LỤC Trang PHẦN 1. MỞ ĐẦU ....................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................... 1 1.2. Mục tiêu đề tài ......................................................................................... 2 1.2.1. Mục tiêu tổng quát ................................................................................ 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................... 2 1.3. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 2 1.4. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................... 3 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: .................................... 3 1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất ........................................................... 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 4 2.1. Tổng quan về GIS.................................................................................... 4 2.1.1. Giới thiệu chung về GIS ....................................................................... 4 2.1.2. Giới thiệu chung về ArcGIS ................................................................. 6 2.2. Cơ sở khoa học ........................................................................................ 8 2.2.1. Một số khái niệm liên quan................................................................... 8 2.2.2. Phương pháp chỉ tiêu tổng hợp đánh giá chất lượng môi trường thành phần ............................................................................................................... 9 2.3. Cơ sở pháp lý ........................................................................................ 14 2.4. Cơ sở thực tiễn ...................................................................................... 15 2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...................................................... 15 2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................ 21 PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................................ 26 3.1. Phạm vi, đối tượng, địa điểm và thời gian thực hiện .............................. 26 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài ......................................................... 26 3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................... 26 3.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 26 3.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 27 3.3.1.Phương pháp thu thập số liệu ............................................................... 27 3.3.2. Phương pháp phân tích số liệu, liệt kê, tổng hợp, so sánh ................... 27 3.3.3. Phương pháp xác định điểm lấy mẫu không khí.................................. 27 3.3.4. Phương pháp ứng dụng GIS trong nghiên cứu .................................... 27 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 32 4.1.Điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội của huyện Đại Từ, tỉnh Thái nguyên.......................................................................................................... 32 4.1.1. Điều kiện tự nhiên: ............................................................................. 32 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội ................................................................... 37 4.2. Kết quả quan trắc................................................................................... 45 4.2.1. Vị trí quan trắc.................................................................................... 45 4.2.2. Thực hiện quan trắc ............................................................................ 47 4.2.3. Kết quả quan trắc chất lượng môi trường không khí ........................... 50 4.3. Đánh giá chất lượng môi trường không khí theo chỉ tiêu riêng lẻ .......... 52 4.3.1. Thông số bụi tổng số (TSP) ................................................................ 52 4.3.2. Thông số SO2 ..................................................................................... 52 4.3.3. Thông số NO2 ..................................................................................... 53 4.3.4. Thông số CO ...................................................................................... 54 4.3.5. Thông số tiếng ồn ............................................................................... 55 4.3.6. Thông số bụi PM10 ............................................................................ 56 4.3.7. Thông số bụi Pb.................................................................................. 57 4.4. Đánh giá chất lượng môi trường không khí theo chỉ tiêu tổng hợp ........ 58 4.4.1. Xây dựng bản đồ hiện trạng môi trường ............................................. 58 4.4.2. Đề xuất các giải pháp.......................................................................... 71 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ......................................................... 73 5.1. Kết luận ................................................................................................. 73 5.2. Đề nghị .................................................................................................. 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 75 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt tại các đô thị không phải là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu (Trần Yêm, Trịnh Thị Thanh, 2003)[23]. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môi trường, và đã làm cho môi trường sống của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn (Phạm Ngọc Hồ, 2007)[9]. Những năm gần đây nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí đó là: sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ôzôn và mưa axít v.v. (Lê Thanh Hòa, Đào Thị Thanh Thảo, 2010)[7]. Ở Việt Nam ô nhiễm môi trường không khí đang là một vấn đề bức xúc đối với môi trường đô thị, công nghiệp và các làng nghề. Ô nhiễm môi trường không khí không chỉ tác động xấu đối với sức khỏe con người (đặc biệt là gây ra các bệnh đường hô hấp) mà còn ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và biến đổi khí hậu như: hiệu ứng nhà kính, mưa axít và suy giảm tầng ôzôn v.v. (Phạm Ngọc Hồ, 2012)[10]. Công nghiệp hóa càng mạnh, đô thị hóa càng phát triển thì nguồn thải gây ô nhiễm môi trường không khí càng nhiều, áp lực làm biến đổi chất lượng không khí theo chiều hướng xấu càng lớn. Ở Việt Nam, tại các khu công nghiệp, các trục đường giao thông lớn đều bị ô nhiễm với các cấp độ khác nhau, nồng độ các chất ô nhiễm đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Và sự gia tăng dân số, gia tăng đột biến của các phương tiện giao thông trong khi cơ sở hạ tầng còn thấp làm cho tình hình ô nhiễm trở nên trầm trọng (Phạm Ngọc Đăng, 2003)[4]. Thái Nguyên là một trong những tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế cao với nhiều khu công nghiệp, các đường giao thông quốc lộ và tỉnh lộ. Các hoạt động này đã gây ảnh hưởng không nhỏ tới chất lượng môi trường không khí tỉnh Thái Nguyên nói chung và huyện Đại Từ nói riêng (Hoàng Văn Hùng và Nguyễn Ngọc Anh, 2013)[13]. Do đó, việc xem xét đánh giá chất lượng môi trường không khí tỉnh Thái Nguyên nói chung và huyện Đại Từ nói riêng là một vấn đề cần được quan tâm hiện nay. 2 Xuất phát từ những vấn đề trên và nhận thấy được tầm quan trọng của công tác đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường và xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí nhằm mô phỏng mức độ ô nhiễm giúp cho người dân và nhà quản lí có cơ sở và giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu tác động là hết sức cần thiết. Được sự nhất trí của Ban giám hiệuhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên và dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo TS. Hoàng văn Hùng em tiến hành thực hiện đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí khu vực huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên” nhằm phục vụ công tác quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường tại huyện Đại Từ, qua đó đề xuất một số giải pháp nhằm bảo vệ và cải thiện môi trường hướng tới mục tiêu phát triển bền vững. 1.2. Mục tiêu đề tài 1.2.1. Mục tiêu tổng quát Xây dựng bản đồ chất lượng môi trường không khí và đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động của ô nhiễm không khí khu vực huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng môi trường không khí huyện Đại Từ năm 2013 – 2014. - Xác định một số nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường không khí và một số vấn đề môi trường không khí bức xúc cần giải quyết trên địa bàn huyện. - Xây dựng bản đồ hiện trạng chất lượng môi trường không khí và đề ra những giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế nhắm khắc phục ô nhiễm môi trường trên địa bàn huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. 1.3. Yêu cầu của đề tài - Số liệu thu thập phải khách quan, chính xác, trung thực; - Các mẫu nghiên cứu phải đại diện cho khu vực lấy mẫu trên địa bàn nghiên cứu; - Đề xuất các giải pháp phải có tính khả thi, thực tế, phù hợp với điều kiện thực tế huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. 3 1.4. Ý nghĩa của đề tài 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: + Vận dụng và phát huy những kiến thức đã học tập vào nghiên cứu. + Nâng cao kiến thức, kĩ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này. + Nâng cao khả năng tự học tập, nghiên cứu và tìm tài liệu. + Bổ sung tư liệu cho học tập. 1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất Ứng dụng công nghệ thông tin vào ngành môi trường đã góp phần lớn trong việc quản lý dữ liệu về môi trường, kiểm soát tình hình ô nhiễm, đánh giá hiện trạng môi trường một cách đầy đủ. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về GIS 2.1.1. Giới thiệu chung về GIS * Khái niệm GIS: Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information Systems) là một công cụ tập hợp những quy trình dựa trên máy tính để lập bản đồ, lưu trữ và thao tác dữ liệu địa lý, phân tích các sự vật hiện tượng thực trên trái đất, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược. GIS chứa những thông tin địa lý hiện ( kinh độ, vĩ độ hoặc toạ độ lưới quốc gia), hoặc chứa những thông tin địa lý ẩn (địa chỉ, mã bưu điện, tên vùng điều tra dân số, bộ định danh các khu vực rừng hoặc tên đường). Hình 2.1: Mô hình dữ liệu địa lý Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau là mô hình vector và mô hình raster. Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ x,y. Vị trí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể được biểu diễn bởi một toạ độ đơn x,y. Đối tượng dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ điểm. Đối tượng dạng vùng, như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kín của các điểm toạ độ. Cả mô hình vector và raster đều được dùng để lưu dữ liệu địa lý. 5 * Cơ sở dữ liệu nền GIS Cơ sở dữ liệu nền GIS là cơ sở dữ liệu trong lĩnh vực quản lý tài nguyên môi trường cần sử dụng. Cơ sở dữ liệu nền GIS là phần giao của từng cơ sở dữ liệu trong công tác quản lý tài nguyên môi trường. Cơ sở dữ liệu nền GIS bao gồm 2 phần: - Cơ sở dữ liệu không gian - Cơ sở dữ liệu thuộc tính Hình 2.2: Cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính * Ứng dụng của GIS trong môi trường GIS được sử dụng để đánh giá môi trường, ví dụ như vị trí và thuộc tính của cây rừng. Ứng dụng GIS phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của GIS để mô hình hóa các tiến trình xói mòn đất, sự lan truyền ô nhiễm trong môi trường khí hay nước, hoặc sự phản ứng của một lưu vực sông dưới sự ảnh hưởng của một trận mưa lớn. Nếu những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tượng vùng và ứng dụng sử dụng các chức năng phân tích phức tạp thì mô hình dữ liệu dạng ảnh (raster) có khuynh hướng chiếm ưu thế. 6 * Các phần mềm GIS - Mã nguồn mở: QGIS, GrassGIS, Map Windows, SAGA GIS - Phần mềm bản quyền: ArcGIS, MapInfo - Web-GIS: GeoServer, MapGuide Open Source, Mapnik, MapServer 2.1.2. Giới thiệu chung về ArcGIS ArcGIS là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp. Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop (ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD)... và có khả năng tương tích cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau. ArcGIS Desktop (với phiên bản mới nhất là ArcGIS 10) bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép: -Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính) - cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet; -Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau; -Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính; -Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp. ArcGIS Destop là một bộ phần mềm ứng dụng gồm: ArcMap,ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene và ArcGlobe. Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, 7 bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu. Phần mềm ArcGIS Desktop được cung cấp cho người dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là ArcView, ArcEditor, ArcInfo: ArcMap là một phần mềm quan trọng trong bộ ArcGIS. ArcMap cho phép người sử dụng thực hiện các chức năng sau: - Hiển thị trực quan Thể hiện dữ liệu theo sự phân bố không gian giúp người dùng nhận biết được các quy luật phân bố của dữ liệuc các mối quanhệ không gian mà nếu sử dụng phương pháp truyền thống thì rất khó nhận biết. -Tạo lập bản đồ Nhằm giúp cho người sử dụng dể dàng xây dựng các bản đồ chuyên đề để truyền tải thông tin cần thiết một cách nhanh chóngvà chuẩn xác, ArcMap cung cấp hàng loạt các công cụ để người dùng đưa dữ liệu của họ lên bản đồ, thể hiện, trình bày chúng sao cho có hiệu quả và ấn tượng nhất. - Trợ giúp ra quyết định ArcMap cung cấp cho người dùng các công cụ để phân tích, xử lý dữ liệu không gian, giúp cho người dùng dể dàng tìm được lời giải đáp cho các câu hỏi như là “Ở đâu…?”, “Có bao nhiêu…?”,… Các thông tin này sẽ giúp cho người dùng có những quyết định nhanh chóng, chính xác hơn về một vấn đề cụ thể xuất phát từ thực tế mà cần phải được giải quyết. -Trình bày ArcMap cho phép người dùng trình bày, hiển thị kết quả công việc của họ một cách dễ dàng. Người dùng có thể xây dựng những bản đồ chất lượng và tạo các hiển thị tương tác để kết mối các báo cáo, đồ thị, biểu đồ, bảng biểu, bản vẽ, tranh ảnh và những thành phần khác với dữ liệu của người dùng. Họ có thể tìm kiếm, truy vấn thông tin địa lý thông qua các công cụ xử lý dữ liệu rất mạnh và chuyên nghiệp của ArcMap. -Khả năng tùy biến của chương trình Môi trường tùy biến của ArcMap cho phép người dùng tự tạo các giao diện phù hợp với mục đích, đối tượng sử dụng, xây dựng nhữngcông cụ mới để thực hiện công việc của người dùng một cách tự động, hoặc tạo những chương trình ứng dụng độc lập thực thi trên nền tảng của ArcMap. 8 2.2. Cơ sở khoa học 2.2.1. Một số khái niệm liên quan - Môi trường: Bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. - Thành phần môi trường: Là yếu tố vật chất tạo thành môi trường như đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật, hệ sinh thái và các hình thái vật chất khác. - Quản lý môi trường: Là tập hợp các biện pháp, luật pháp, chính sách kinh tế, kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường sống và phát triển bền vững kinh tế xã hội quốc gia. Các nguyên tắc quản lý môi trường, các công cụ thực hiện giám sát chất lượng môi trường, các phương pháp xử lý môi trường bị ô nhiễm được xây dựng trên cơ sở sự hình thành và phát triển ngành khoa học môi trường. - Hoạt động bảo vệ môi trường: Là hoạt động giữ cho môi trường trong lành, sạch đẹp; phòng ngừa, hạn chế tác động xấu đối với môi trường, ứng phó sự cố môi trường; khắc phục ô nhiễm, suy thoái, phục hồi và cải thiện môi trường; khai thác, sử dụng hợp lý và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên; bảo vệ đa dạng sinh học. - Phát triển bền vững: Là phát triển đáp ứng được nhu cầu của thế hệ hiện tại mà không làm tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu đó của các thế hệ tương lai trên cơ sở kết hợp chặt chẽ, hài hoà giữa tăng trưởng kinh tế, bảo đảm tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường. - Tiêu chuẩn môi trường: Là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường. - Ô nhiễm môi trường: Là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật. Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đối với con người và sinh vật. 9 - Sự cố môi trường : Là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi thất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng. - Chất gây ô nhiễm: Là chất hoặc yếu tố vật lý khi xuất hiện trong môi trường thì làm cho môi trường bị ô nhiễm. - Sức chịu tải của môi trường : Là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và hấp thụ các chất gây ô nhiễm. - Quan trắc môi trường : Là quá trình theo dõi có hệ thống về môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu đối với môi trường. - Thông tin về môi trường : Bao gồm số liệu, dữ liệu về các thành phần môi trường; về trữ lượng, giá trị sinh thái, giá trị kinh tế của các nguồn tài nguyên thiên nhiên; về các tác động đối với môi trường; về chất thải; về mức độ môi trường bị ô nhiễm, suy thoái và thông tin về các vấn đề môi trường khác. - Trạm quan trắc không khí tự động cố định liên tục là trạm quan trắc cố định có khả năng đo tự động liên tục các thông số về chất lượng không khí. - Quy chuẩn: Quy chuẩn sử dụng để tính toán AQI là các mức quy định trong Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh hiện hành (QCVN 05:2009/BTNMT). - Bản đồ số: Bản đồ số là loại bản đồ được thành lập dưới dạng cơ sở dữ liệu máy tính trên cơ sở xử lý số liệu nhận được từ các thiết bị quét chuyên dụng, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, viễn thám hoặc số hóa các bản đồ được chếtác theo phương pháp cổ điển, trong đó toàn bộ thông tin vềcác đối tượng được mã hóa thành dữ liệu số và lưu giữ trên các băng, đĩa từ, đĩa quang… 2.2.2. Phương pháp chỉ tiêu tổng hợp đánh giá chất lượng môi trường thành phần 2.2.2.1. Khái niệm chỉ số AQI - Chỉ số chất lượng không khí (viết tắt là AQI) là chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc các chất ô nhiễm trong không khí, nhằm cho biết tình trạng chất lượng không khí và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người, được biểu diễn qua một thang điểm. Chỉ số chất lượng không khí được áp dụng tính cho 02 loại: 10 + Chỉ số chất lượng không khí theo ngày. + Chỉ số chất lượng không khí theo giờ. - AQI thông số là giá trị tính toán AQI cho từng thông số quan trắc. - AQI theo ngày (AQId) là giá trị tính toán cho AQI áp dụng cho 1 ngày. - AQI tính theo trung bình 24 giờ (AQI24h) là giá trị tính toán AQI sử dụng số liệu quan trắc trung bình 24 giờ. - AQI theo giờ (AQIh) là giá trị tính toán AQI áp dụng cho 1 giờ. 2.2.2.2. Các nguyên tắc xây dựng chỉ số AQI Các nguyên tắc xây dựng chỉ số AQI bao gồm: - Bảo đảm tính phù hợp. - Bảo đảm tính chính xác. - Bảo đảm tính nhất quán. - Bảo đảm tính liên tục. - Bảo đảm tính sẵn có. - Bảo đảm tính có thể so sánh. 2.2.2.3. Mục đích của việc sử dụng chỉ số chất lượng không khí - Đánh giá nhanh chất lượng không khí một cách tổng quát. - Có thể được sử dụng như một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng không khí. - Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan. - Nâng cao nhận thức về môi trường. 2.2.2.4. Tính toán chỉ số chất lượng không khí a. Các yêu cầu đối với việc tính toán chỉ số chất lượng không khí - Chỉ số chất lượng không khí được tính toán riêng cho số liệu của từng trạm quan trắc không khí tự động cố định liên tục đối với môi trường không khí xung quanh. - AQI được tính toán cho từng thông số quan trắc. Mỗi thông số sẽ xác định được một giá trị AQI cụ thể, giá trị AQI cuối cùng là giá trị lớn nhất trong các giá trị AQI của mỗi thông số. 11 - Thang đo giá trị AQI được chia thành các khoảng nhất định. Khi giá trị AQI nằm trong một khoảng nào đó, thì thông điệp cảnh báo cho cộng đồng ứng với khoảng giá trị đó sẽ được đưa ra. b. Quy trình tính toán và sử dụng AQI trong đánh giá chất lượng môi trường không khí xung quanh Quy trình tính toán và sử dụng AQI trong đánh giá chất lượng môi trường không khí xung quanh bao gồm các bước sau: 1. Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường không khí tự động cố định liên tục (số liệu đã qua xử lý). 2. Tính toán các chỉ số chất lượng không khí đối với từng thông số theo công thức. 3. Tính toán chỉ số chất lượng không khí theo giờ/theo ngày. 4. So sánh chỉ số chất lượng không khí với bảng xác định mức cảnh báo ô nhiễm môi trường không khí và mức độ ảnh hưởng tới sức khỏe con người. c. Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc Số liệu quan trắc được thu thập phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Số liệu quan trắc sử dụng để tính AQI là số liệu của quan trắc của trạm quan trắc không khí cố định, tự động, liên tục. Số liệu quan trắc bán tự động không sử dụng trong việc tính AQI. - Các thông số thường được sử dụng để tính AQI là các thông số được quy định trong QCVN 05:2009/BTNMT bao gồm: SO2, CO, NOx, O3, PM10, TSP. - Số liệu quan trắc được đưa vào tính toán đã qua xử lý, đảm bảo đã loại bỏ các giá trị sai lệch, đạt yêu cầu đối với quy trình quy phạm về đảm bảo kiểm soát chất lượng số liệu. d. Tính toán giá trị AQI theo giờ * Giá trị AQI theo giờ của từng thông số (AQIxh): Giá trị AQI theo giờ của từng thông số được tính toán theo công thức sau đây: AQI xh = TS x .100 QCx 12 TSx: Giá trị quan trắc trung bình 1 giờ của thông số X QCx: Giá trị quy chuẩn trung bình 1 giờ của thông số X Lưu ý: Đối với thông số PM10: do không có quy chuẩn trung bình 1 giờ, vì vậy lấy quy chuẩn của TSP trung bình 1 giờ thay thế cho PM10 AQI x h : Giá trị AQI theo giờ của thông số X (được làm tròn thành số nguyên). * Giá trị AQI theo giờ: Sau khi đã có giá trị AQIxh theo giờ của mỗi thông số, chọn giá trị AQI lớn nhất của 05 thông số trong cùng một thời gian (01 giờ) để lấy làm giá trị AQI theo giờ. AQIh = max(AQIhx) Trong 01 ngày, mỗi thông số có 24 giá trị trung bình 01 giờ, vì vậy, đối với mỗi thông số sẽ tính toán được 24 giá trị AQIxh giờ, tương ứng sẽ tính toán được 24 giá trị AQI theo giờ để đánh giá chất lượng môi trường không khí xung quanh và mức độ ảnh hưởng tới sức khỏe con người theo giờ. đ. Tính toán giá trị AQI theo ngày * Giá trị AQI theo ngày của từng thông số: Đầu tiên tính giá trị trung gian là AQI trung bình 24 giờ của từng thông số theo công thức sau đây: AQI x24 h = TS x .100 QC x TSx: giá trị quan trắc trung bình 24 giờ của thông số X QCx: giá trị quy chuẩn trung bình 24 giờ của thông số X AQIx24: giá trị AQI tính bằng giá trị trung bình 24 giờ của thông số X (được làm tròn thành số nguyên) Lưu ý: không tính giá trị AQI24hO3. 13 Giá trị AQI theo ngày của từng thông số được xác định là giá trị lớn nhất trong số các giá trị AQI theo giờ của thông số đó trong 01 ngày và giá trị AQI trung bình 24 giờ của thông số đó. AQI xd = max( AQI x24 h , AQI xh ) Lưu ý: Giá trị AQIdO3 = max(AQIhO3) Trong đó AQIdx là giá trị AQI ngày của thông số X * Giá trị AQI theo ngày: Sau khi đã có các giá trị AQI theo ngày của mỗi thông số, giá trị AQI lớn nhất của các thông số đó được lấy làm giá AQI theo ngày của trạm quan trắc đó. AQI d = max( AQI xd ) e. So sánh chỉ số chất lượng không khí đã được tính toán với bảng Sau khi tính toán được chỉ số chất lượng không khí, sử dụng bảng xác định giá trị AQI tương ứng với mức cảnh báo chất lượng không khí và mức độ ảnh hưởng tới sức khỏe con người để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau: Bảng 2.1: Xác định giá trị AQI Khoảng Chất lượng giá trị AQI không khí Ảnh hưởng sức khỏe Màu Xanh 0 - 50 Tốt Không ảnh hưởng đến sức khỏe 51 - 100 Trung bình Nhóm nhạy cảm nên hạn chế thời gian ở Vàng bên ngoài 101 - 200 Kém Nhóm nhạy cảm cần hạn chế thời gian ở Da bên ngoài cam 201 - 300 Xấu Nhóm nhạy cảm tránh ra ngoài. Những Đỏ người khác hạn chế ở bên ngoài Trên 300 Nguy hại Mọi người nên ở trong nhà Nâu Ghi chú: Nhóm nhạy cảm bao gồm: trẻ em, người già và những người mắc bệnh hô hấp.