Tài liệu ứng dụng mô hình aermod giám sát chất lượng tsp đối với quá trình xây dựng đường cao tốc bến lức long thành

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MAI THỊ THANH NGA ỨNG DỤNG MÔ HÌNH AERMOD GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG TSP ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CAO TỐC BẾN LỨC – LONG THÀNH Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 60 85 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2018. Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG – HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TSKH. Bùi Tá Long Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Phùng Chí Sỹ Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. Nguyễn Thị Bảy Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 31 tháng 01 năm 2018. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. PGS. TS BÙI XUÂN THÀNH 2. TS. VÕ NGUYỄN XUÂN QUẾ 3. PGS. TS. PHÙNG CHÍ SỸ 4. PGS. TS. NGUYỄN THỊ BẢY 5. PGS. TS. NGUYỄN HỒNG NHẬT Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Mai Thị Thanh Nga MSHV: 1570915 Ngày, tháng, năm sinh: 18/07/1990 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 60 85 01 01 I. TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng mô hình AERMOD giám sát chất lượng TSP đối với quá trình xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành. “Applying AERMOD model to monitor TSP for Ben Luc – Long Thanh expressway construction”. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu mô hình AERMOD, sau đó ứng dụng mô hình giám sát chất lượng TSP đối với quá trình xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành có vị trí công trường đặt tại huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh. Đồng thời khảo sát, đo đạc chất lượng TSP thực tế tại công trường để so sánh, kiểm định kết quả và hiệu chỉnh mô hình. Từ đó đề xuất giải pháp quản lý và kiểm soát tình trạng ô nhiễm không khí tại công trường và khu vực xung quanh. II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2017 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2018 IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TSKH. Bùi Tá Long Tp. HCM, ngày …. tháng …. năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa đã tạo điều kiện cho tôi được thực hiện luận văn, cùng tất cả Quý Thầy Cô của trường đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức cơ sở rất hữu ích trong suốt chương trình học Cao học giúp tôi thực hiện tốt luận văn này. Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Bùi Tá Long, là người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm luận văn, giúp tôi có thể hoàn thiện thật tốt luận văn của mình. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến nhóm nghiên cứu Envim Lab đặc biệt là Nguyễn Châu Mỹ Duyên và Nguyễn Thị Hồng Anh đã đồng hành và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình tính toán và chạy mô hình để thực hiện luận văn. Xin chân thành gởi lời cảm ơn đến đội ngũ cán bộ nhân viên của Công ty CP DV Tư vấn Môi trường Hải Âu và các anh chị trong Ban quản lý Dự án xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi được vào công trường để khảo sát, đo đạc lấy số liệu thực hiện luận văn. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình của tôi, các anh chị học cùng lớp Cao học và những người bạn đã luôn ủng hộ, động viên và tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng như làm luận văn. Thời gian thực hiện luận văn có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên luận văn sẽ còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý từ Quý Thầy Cô và các anh chị học viên để luận văn hoàn thiện hơn. Tp.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 Học viên Mai Thị Thanh Nga TÓM TẮT Công nghiệp hóa, đô thị hoá phát triển với quy mô dân số đô thị ngày càng cao, tốc độ gia tăng các phương tiện giao thông ngày càng lớn, gia tăng nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa yêu cầu cần phải phát triển cơ sở hạ tầng một cách đồng bộ đã tạo những sức ép lớn đối với môi trường nói chung và môi trường không khí nói riêng. Công tác quan trắc giám sát, đánh giá và dự báo chất lượng môi trường không khí luôn là mối quan tâm đặc biệt trong khuôn khổ bài toán bảo vệ môi trường. Quá trình xây dựng chiếm tỉ lệ cao gây ô nhiễm bụi và các khí thải từ hoạt động đào, xúc, san ủi mặt bằng, sử dụng máy móc thiết bị tại công trường và hoạt động vận chuyển nguyên vật liệu. Để làm rõ vấn đề trên, học viên sử dụng mô hình AERMOD để mô phỏng phát tán ô nhiễm không khí, cụ thể là ô nhiễm TSP từ công trường xây dựng, lấy công trường xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành đặt tại huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh làm ví dụ nghiên cứu. Đề tài thực hiện không chỉ thiết lập được các dữ liệu đầu vào cho mô hình AERMOD, chạy ra kết quả và lập bản đồ phân bố ô nhiễm TSP mà còn kết hợp đo đạc thực tế tại công trường xây dựng để kiểm chứng kết quả của mô hình. Tiêu chuẩn đánh giá sự phù hợp kết quả của mô hình là chỉ số NASH. Quá trình quan trắc thực tế kiểm chứng được thực hiện vào 02 mùa (mùa nắng ngày 10/04/2017 và mùa mưa ngày 08/08/2017) đặc trưng cho khí hậu của khu vực Nam Bộ. Sau khi hiệu chỉnh mô hình, kết quả nồng độ TSP giữa mô hình và đo đạc thực tế có chỉ số NASH tương đối cao, kết quả mô phỏng từ mô hình có độ tin cậy cao và sẽ là công cụ hỗ trợ hữu ích cho quá trình đánh giá và quản lý ô nhiễm. Để đề xuất biện pháp quản lý và giảm thiểu ô nhiễm TSP từ công trường xây dựng, tác giả sử dụng phương pháp phỏng vấn sâu chuyên gia nhằm tăng tính khả thi khi áp dụng thực tế. Các biện pháp được đề xuất là yêu cầu bắt buộc che chắn khu vực thi công, các phương tiện vận chuyển vật liệu xây dựng phải được phủ kín, tưới nước trên mặt đất và bánh xe vận chuyển, công nhân làm việc tại công trường phải được trang bị đầy đủ bảo hộ lao động, có khoảng cách ly an toàn đối với khu vực dân cư xung quanh ít nhất là 200m. Từ khóa: Công trường xây dựng, ô nhiễm bụi, TSP, AERMOD. ABSTRACT Industrialization and urbanization are developing with the increasing of urban population, speed of transportation, demand for traveling and the transportation of goods that need to be developed the infrastructure in a uniform manner. That created great pressures for the environment in general and for the air quality in particular. The monitoring, evaluation and forecasting of air quality are always a special concern in the context of environmental protection problem. The construction process accounts for high rates of dust and gaseous emissions from excavation, ground leveling, the use of machinery on site and transportation of materials. To clarify the problem, trainees used the AERMOD model to simulate the air emission pollution. It means that TSP pollution from the construction site, the construction site of Ben Luc - Long Thanh expressway in Nha Be District, Ho Chi Minh City was taken to research. The topic was not only to establish input data for the AERMOD model, to run the results and to map the distribution of TSP pollution but also to combine the actual measurements at the construction site to verify the results of the model. Criteria for evaluating the results of the model is the NASH index. The actual monitoring is carried out in 02 seasons (sunny season on 10/04/2017 and rainy season on 08/08/2017), which is characteristic of the climate of the South. After modifying the model, the TSP concentration has a relatively high NASH index for both of the model and the actual measurement, simulated result from the model has highly reliable and will be useful support tools for assessment process and pollution management. To propose measures to manage and reduce TSP pollution from the construction site, the author uses indepth interview methodology to increase feasibility when being applied actually. Proposed measures include shielding the construction area, transportation of construction materials to be covered, watering the ground and transport wheels, workers on site must be fully equipped PPE and the safety distance o from the residential area at least 200m. Key words: dust pollution, TSP, AERMOD, construction. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của tôi, số liệu trong luận văn được điều tra trung thực, tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Học viên Mai Thị Thanh Nga i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................ IV DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................. VI DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................... VII CHƢƠNG MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..........................................................................................1 2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................................3 3.ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...........................................................................3 4.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................................................5 5.PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................5 6.Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI .....................................................................................................7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU .......................................... 8 1.1.TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ......................................................................8 1.1.1.Giới thiệu sơ lƣợc về khu vực nghiên cứu..........................................................8 1.1.2.Các hạng mục công trình xây dựng đƣợc thực hiện tại khu vực nghiên cứu……………………. .............................................................................................10 1.1.3.Những vấn đề môi trƣờng phát sinh từ quá trình xây dựng đƣờng cao tốc…………………. ..................................................................................................12 1.1.4.Hiện trạng ô nhiễm TSP tại khu vực nghiên cứu..............................................16 1.2.TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC .....................................19 1.2.1.Tình hình nghiên cứu trong nƣớc .....................................................................19 1.2.2.Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc .....................................................................22 1.2.3.Một số kết luận đƣợc rút ra từ các nghiên cứu .................................................26 1.3.TỔNG QUAN VỀ CÁC QUY CHUẨN, QUY ĐỊNH ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM TSP ....................28 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................ 29 2.1.CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ MÔ HÌNH AERMOD ...............................................................29 ii 2.1.1.Cơ sở dữ liệu của AERMOD ............................................................................30 2.1.2.Nguyên lý mô hình ...........................................................................................31 2.1.3.AERMET ..........................................................................................................33 2.1.4.WRF……….. ....................................................................................................34 2.1.5.Cấu trúc chung của mô hình AERMOD có xét yếu tố địa hình .......................35 2.2.QUY TRÌNH THIẾT LẬP DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH AERMOD ........................42 2.2.1.Dữ liệu địa hình ................................................................................................42 2.2.2.Dữ liệu khí tƣợng bằng mô hình khí tƣợng WRF ............................................45 2.2.3.Dữ liệu nguồn thải ............................................................................................47 2.3.PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA VÀ QUAN TRẮC MẪU .......................................53 2.3.1.Quy trình khảo sát thực địa ...............................................................................53 2.3.2.Nội dung và phƣơng pháp quan trắc mẫu .........................................................54 2.3.3.Quy trình phân tích mẫu TSP ...........................................................................55 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 58 3.1. KẾT QUẢ MÔ HÌNH ...................................................................................................58 3.1.1. Kết quả hiệu chỉnh mô hình .............................................................................58 3.1.2. Kịch bản phát thải 1 .........................................................................................59 3.1.2.1. Kết quả tính toán mô hình – trong 1h ngày 10/04/2017 ...............................59 3.1.2.2. Kết quả tính toán mô hình – trong 24h ngày 10/04/2017 .............................60 3.1.3. Kịch bản phát thải 2 .........................................................................................61 3.1.3.1. Kết quả tính toán mô hình – trong 1h ngày 08/08/2017 ...............................61 3.1.3.2. Kết quả tính toán mô hình – trong 24h ngày 08/08/2017 .............................62 3.2. LẬP BẢN ĐỒ VÙNG Ô NHIỄM ....................................................................................63 3.2.1. Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP trong 1 giờ ngày 10/04/2017 .......................63 3.2.2. Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP trong 24 giờ ngày 10/04/2017 (Kịch bản 1)…………… ............................................................................................................66 3.2.3. Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP trong 1 giờ ngày 08/08/2017 (Kịch bản 2)…………………. ...................................................................................................68 iii 3.2.4. Bản đồ phân vùng ô nhiễm TSP trong 24 giờ ngày 08/08/2017 (Kịch bản 2)……………. ...........................................................................................................70 3.3. SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG MÔ PHỎNG CỦA MÔ HÌNH..................................72 3.3.1. So sánh kết quả mô phỏng TSP cho hai mùa ..................................................72 3.3.2. Đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình .....................................................74 3.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ GIẢM THIỂU Ô NHIỄM ..........................................76 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................................. 80 1.KẾT LUẬN .................................................................................................................... 80 2.KHUYẾN NGHỊ............................................................................................................ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 82 PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 89 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 – Phạm vi khu vực nghiên cứu của đề tài ............................................................ 4 Hình 1.1 – Sơ đồ tuyến đƣờng cao tốc BLLT kết nối với các tuyến giao thông chính khác ở xung quanh Tp.HCM ............................................................................................ 9 Hình 1.2 – Chất lƣợng TSP qua các đợt quan trắc của giai đoạn thi công xây dựng.... 18 Hình 1.3 - Kết quả mô phỏng ô nhiễm không khí lúc 21h ngày 9/3/2011 trên đoạn đƣờng Trần Hƣng Đạo tại Huế với công nghệ 3D ......................................................... 20 Hình 1.4 - Sơ đồ hệ thống mô hình DEHM và WRF kết hợp AERMOD..................... 24 Hình 2.1 - Cấu trúc mô hình AERMOD ....................................................................... 31 Hình 2.2 - Cách tiếp cận hai trạng thái của mô hình AERMOD ................................... 36 Hình 2.3 - Cụm khí tức thời và cụm khí trung bình chung trong CBL ......................... 37 Hình 2.4 - Bản đồ khu vực Tp. Hồ Chí Minh................................................................ 43 Hình 2.5 - Khu vực đƣợc chọn tải ảnh .tif ..................................................................... 43 Hình 2.6 - Dữ liệu địa hình đƣa vào mô hình ................................................................ 44 Hình 2.7 – Điểm nhạy cảm của khu vực nghiên cứu .................................................... 44 Hình 2.8 – Biểu đồ hoa gió và tần suất gió ngày 10/04/2017 ....................................... 45 Hình 2.9 – Biểu đồ hoa gió và tần suất gió ngày 08/08/2017 ....................................... 46 Hình 2.10 – Dữ liệu nguồn thải đƣa vào mô hình AERMOD....................................... 47 Hình 2.11 – Vị trí các nguồn thải đƣợc số hóa trên Google Earth ................................ 49 Hình 3.1 - Biểu đồ nồng độ TSP cực đại trung bình trong 1h ngày 10/04/2017 .......... 60 Hình 3.2 - Biểu đồ nồng độ TSP cực đại trung bình trong 24h ngày 10/04/2017 ........ 61 Hình 3.3 - Biểu đồ nồng độ TSP cực đại trong 1h ngày 08/08/2017 ............................ 62 Hình 3.4 - Biểu đồ nồng độ TSP cực đại trong 24h ngày 08/08/2017 .......................... 63 Hình 3.5 - Bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 1h ngày 10/04/2017 ............................ 64 Hình 3.6 - Bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 24h ngày 10/04/2017 .......................... 66 Hình 3.7 - Bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 1h ngày 08/08/2017 ............................ 68 v Hình 3.8 - Bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 24h ngày 08/08/2017 .......................... 70 Hình 3.9 - Phân tích các yếu tố khí tƣợng ảnh hƣởng đến nồng độ chất ô nhiễm ........ 72 Hình 3.10 - Biểu đồ thể hiện nồng độ mô hình và nồng độ thực tế (10/04/2017) ........ 74 Hình 3.11 - Biểu đồ thể hiện nồng độ mô hình và nồng độ thực tế (08/08/2017) ........ 75 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 - Các đơn vị hành chính nơi có đƣờng cao tốc BLLT đi qua........................... 8 Bảng 1.2 – Giá trị giới hạn trong không khí xung quanh .............................................. 28 Bảng 2 1 - Các thông số về nguồn thải là nguồn điểm .................................................. 48 Bảng 2 2 - Các thông số về nguồn thải là nguồn đƣờng................................................ 49 Bảng 2.3 - Lƣợng nhiên liệu cần cung cấp cho hoạt động giao thông trong 1 ngày ..... 51 Bảng 2.4 – Hệ số ô nhiễm bụi........................................................................................ 51 Bảng 2 5 - Các thông số về nguồn thải là nguồn vùng .................................................. 52 Bảng 3.1 - Bộ thông số hiệu chỉnh mô hình .................................................................. 58 Bảng 3.2 - Nồng độ TSP cực đại trong 1 giờ ngày 10/04/2017 .................................... 59 Bảng 3.3 - Nồng độ TSP cực đại trong 24 giờ ngày 10/04/2017 .................................. 60 Bảng 3.4 - Nồng độ TSP cực đại trong 1 giờ ngày 08/08/2017 .................................... 61 Bảng 3.5 - Nồng độ TSP cực đại trong 24 giờ ngày 08/08/2017 .................................. 62 Bảng 3.6 - Kết quả đánh giá bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 1 giờ ngày 10/04/2017 ........................................................................................................................................ 64 Bảng 3.7 - Kết quả đánh giá bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 24 giờ ngày 10/04/2017...................................................................................................................... 67 Bảng 3.8 - Kết quả đánh giá bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 1 giờ ngày 08/08/2017 ........................................................................................................................................ 68 Bảng 3.9 - Kết quả đánh giá bản đồ phân bố ô nhiễm TSP trong 24 giờ ngày 08/08/2017...................................................................................................................... 71 Bảng 3.10 - So sánh các yếu tố khí tƣợng và nồng độ của 2 mùa ................................. 72 Bảng 3.11 - So sánh kết qua mô phỏng với thực tế (Đơn vị: µg/m3) ............................ 74 Bảng 3.12 - So sánh kết quả mô phỏng với thực tế (Đơn vị: µg/m3) ............................ 75 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AERMOD AMS/EPA Regulatory Model – Mô hình mô phỏng không khí AQI Air Quality Index – Chỉ số chất lƣợng không khí BGTVT Bộ Giao thông Vận tải BLLT Bến Lức – Long Thành BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BVMT Bảo vệ môi trƣờng ĐTM Đánh giá tác động môi trƣờng GIS Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý GTVT Giao thông vận tải KT – XH Kinh tế - Xã hội ONKK Ô nhiễm không khí QCVN Quy chuẩn Việt Nam Tp. HCM Thành phố Hồ Chí Minh TSP Total Suspended Particles – Tổng hạt bụi lơ lửng UBND Uỷ ban nhân dân WHO World Health Organization – Tổ chức y tế thế giới WRF Weather Reseach and Forecast – Mô hình khí tƣợng 1 CHƢƠNG MỞ ĐẦU Chƣơng mở đầu trình bày lí do chọn đề tài, cùng các mục tiêu, đối tƣợng, nội dung và các phƣơng pháp nghiên cứu của luận văn. 1. Tính cấp thiết của đề tài Công nghiệp hóa, đô thị hoá phát triển với quy mô dân số đô thị ngày càng cao, tốc độ gia tăng các phƣơng tiện giao thông ngày càng lớn, cùng với phát triển cơ sở hạ tầng, phát triển công trình giao thông, các hoạt động khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và làng nghề đƣợc đẩy mạnh đã tạo những sức ép lớn đối với môi trƣờng nói chung và môi trƣờng không khí nói riêng. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Gánh nặng bệnh tật Toàn cầu (Global Burden of Disease), ô nhiễm không khí xung quanh là nguyên nhân gây ra 3,7 triệu cái chết sớm trong năm 2012 [1]. Theo báo cáo năm 2016 của Cơ quan Năng lƣợng Quốc tế (International Energy Agency – IEA), ƣớc tính trên Thế giới có 6,5 triệu ngƣời chết sớm do ô nhiễm không khí [2]. Theo báo cáo năm 2016 của Việt Nam tại 02 thành phố lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh (Tp. HCM) có tình trạng ô nhiễm không khí (ONKK) nghiêm trọng. Trong đó, Hà Nội trải qua 8 đợt ONKK nghiêm trọng, 123 ngày ONKK vƣợt giới hạn cho phép nếu so sánh với Quy chuẩn của Việt Nam (QCVN) và có 282 ngày ONKK nếu so sánh với tiêu chuẩn của WHO. Cũng theo đó, Tp. HCM có 14 ngày vƣợt giới hạn cho phép của QCVN và 175 ngày vƣợt tiêu chuẩn của WHO. Chỉ số AQI - chỉ số trung bình thể hiện chất lƣợng không khí và tác động đến sức khỏe của Hà Nội là 121, đây là mức đáng lƣu ý vì AQI từ 101-200 thuộc nhóm kém, những ngƣời nhạy cảm cần hạn chế thời gian ra ngoài. Chỉ số AQI của Tp. HCM trung bình là 86 thuộc nhóm trung bình, nhóm nhạy cảm cần hạn chế thời gian ra ngoài [4]. Ngoài ra, theo Báo cáo hiện trạng môi trƣờng quốc gia giai đoạn 2011 – 2015 đã nêu tình trạng ONKK đang ngày càng gia tăng, ô nhiễm TSP (Tổng hạt bụi lơ lửng) vƣợt nhiều lần ngƣỡng cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng không khí xung quanh [5]. Trong báo cáo đã nêu rằng ô nhiễm môi trƣờng 2 từ công trƣờng xây dựng nhƣ xây dựng khu chung cƣ, đô thị mới, sửa chữa đƣờng giao thông hay việc thi công đƣờng trên cao… thì tình trạng ô nhiễm cục bộ vẫn diễn ra và ô nhiễm từ các quá trình xây dựng này thì cao hơn so với ONKK từ khu dân cƣ và hai bên đƣờng giao thông [5]. Ở Việt Nam tình trạng ô nhiễm không khí tại các đô thị lớn nhƣ thành phố Hà Nội, Tp. HCM đã đƣợc giới khoa học cảnh báo từ rất lâu [3]. ONKK đã làm suy giảm chất lƣợng môi trƣờng gây ra các bệnh nhƣ hen, suyễn, nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp, lao, viêm phổi, ảnh hƣởng đến hệ thống tim mạch [11], bệnh mạch não và thậm chí là ung thƣ phổi [41]. ONKK gây ra nhiều bệnh tật do đó kéo theo nhiều thiệt hại về kinh tế do phải chi trả chi phí khám chữa bệnh [6]. Để đánh giá chất lƣợng môi trƣờng không khí, hai phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến nhất là phƣơng pháp thực nghiệm và mô hình hóa [11]. Đối với phƣơng pháp thực nghiệm, kết quả đo đạc các thông số đặc trƣng cho môi trƣờng không khí nói chung và TSP nói riêng chính là giá trị cuối cùng tại điểm tiếp nhận. Giá trị này đã tính đến các tác động tổng hợp từ các nguồn phát thải có thể ảnh hƣởng đến điểm tiếp nhận và khả năng lọc giữ bụi của cây xanh, mặt nƣớc hay sự ảnh hƣởng của các yếu tố địa hình, khí tƣợng. Tuy nhiên thực tế số điểm đo ít hoặc số lần đo không nhiều, tần suất đo thấp thì đánh giá dựa vào giá trị quan trắc chƣa mô phỏng đƣợc tổng quát về chất lƣợng không khí vùng nghiên cứu. Phƣơng pháp mô hình hóa có thể khắc phục đƣợc điều này. Song, kết quả tính toán đƣợc tại một điểm tiếp nhận nào đó chỉ mới cho thấy giá trị nồng độ chất ô nhiễm do các nguồn thải chất ô nhiễm gây ra mà chƣa tính đến khả năng làm sạch không khí của các tác nhân khác. Vì vậy, giá trị nồng độ tính đƣợc theo mô hình sẽ có sự sai khác ít nhiều so với thực tế, phụ thuộc vào nhiều yếu tố địa hình, độ che phủ của cây xanh và diện tích mặt nƣớc trong khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên, kết quả thể hiện từ mô hình hoá đƣợc cho là đáng tin cậy và dự báo đƣợc mức độ lan truyền ô nhiễm trong các điều kiện khác nhau. Hiện nay các quốc gia trên thế giới đã sử dụng rất nhiều loại mô hình khác nhau để kiểm soát ONKK nhƣ các phần mềm AIRVIRO, LEAP,… tính tải lƣợng phát thải ô nhiễm từ nguồn di động, mô hình MOBILE dùng để ƣớc tính hệ số phát thải cho phƣơng 3 tiện giao thông đƣờng bộ; các phần mềm nhƣ EPA – Highway, CALINE, Street Canyon, OSPM, AIRQUIS, ROADAIR…dùng để tính toán sự lan truyền khuếch tán các chất ô nhiễm trong không khí [7]. Trong những năm gần đây, nhiều mô hình toán tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong không khí đã đƣợc áp dụng. Một số chƣơng trình tính toán ứng dụng ở Việt Nam nhƣ Air Pollution Assessment and Modelling, phần mềm CAP, phần mềm ISC3, mô hình AirQuis dùng để tính toán lan truyền chất ô nhiễm cho nguồn điểm, nguồn đƣờng, nguồn mặt, phần mềm SAGOCAR tính toán và vẽ ra bản đồ ONKK do giao thông... [7] và nhiều nghiên cứu đánh giá tình trạng ô nhiễm không khí với phạm vi lớn nhƣ phạm vi một thành phố, một khu công nghiệp, một khu đô thị nhƣng phạm vi đối với khu vực xây dựng của một công trình nhƣ việc xây dựng một công trình đƣờng giao thông thì vẫn chƣa đƣợc chú ý. Trong khi đó, Việt Nam đang ƣu tiên và đầu tƣ phát triển xây dựng các đƣờng cao tốc từ Bắc đến Nam và dự kiến đến năm 2025 sẽ hoàn thành toàn tuyến [8]. Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Ứng dụng mô hình AERMOD giám sát chất lượng TSP đối với quá trình xây dựng đường cao tốc Bến Lức – Long Thành” nhằm mô phỏng diễn biến môi trƣờng khu vực xung quanh và trong công trƣờng xây dựng từ đó giúp cho các nhà quản lý đề xuất các biện pháp, chiến lƣợc để kiểm soát phòng ngừa ô nhiễm. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn là nguồn tài liệu để các nhà quản lý tham khảo tính toán và mô phỏng nồng độ ô nhiễm không khí, lập báo cáo Đánh giá tác động môi trƣờng, lập Quy hoạch bảo vệ môi trƣờng đối với các công trình xây dựng tƣơng tự, từ đó đƣa ra các giải pháp phù hợp đối với từng công trình cụ thể. 2. Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng mô hình AERMOD giám sát và lập bản đồ phân bố nồng độ TSP đối với quá trình xây dựng góp phần quản lý và kiểm soát tình trạng ô nhiễm không khí tại công trƣờng xây dựng và khu vực xung quanh. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là TSP. Phạm vi nghiên cứu: Khu vực công trƣờng thi công xây dựng đƣờng cao tốc BLLT tại xã Long Thới, huyện Nhà Bè, Tp. HCM. 4 Giới hạn về mô hình: Đề tài sử dụng mô hình AERMOD, WRF. Hình 1 – Phạm vi khu vực nghiên cứu của đề tài 5 4. Nội dung nghiên cứu - Nội dung 1: Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho bài toán bao gồm: + Dữ liệu địa hình khu vực nghiên cứu + Dữ liệu khí tƣợng khu vực nghiên cứu + Dữ liệu các nguồn thải TSP của khu vực nghiên cứu - Nội dung 2: Chạy mô hình AERMOD xác định mức độ ô nhiễm TSP và lập bản đồ phân vùng ô nhiễm trong các điều kiện khí tƣợng khác nhau. - Nội dung 3: So sánh với dữ liệu đo đạc thực tế đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình. - Nội dung 4: Xây dựng các giải pháp quản lý và giảm thiểu ô nhiễm. 5. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu a. Phương pháp luận Phƣơng pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt tới chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Điều này có nghĩa rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phƣơng pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ đƣợc giải quyết. Nghiên cứu đánh giá chất lƣợng TSP và đề xuất giải pháp quản lý môi trƣờng quá trình xây dựng là nghiên cứu mối quan hệ từ nguồn phát sinh TSP của hoạt động xây dựng, hoạt động vận chuyển nguyên vật liệu ra vào công trƣờng đến chất lƣợng TSP của khu vực và khả năng phát tán TSP đến các khu vực xung quanh. Từ mối quan hệ này để rút ra đƣợc các vấn đề còn tồn tại và đƣa ra giải pháp quản lý môi trƣờng một cách tốt hơn. b. Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp tổng quan tài liệu Là phƣơng pháp thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu đƣợc coi nhƣ là bƣớc đầu tiên của quá trình nghiên cứu, giúp cho ngƣời thực hiện xác định đƣợc hƣớng nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu phù hợp. Cụ thể nhƣ sau: 6 - Thu thập, thống kê hiện trạng chất lƣợng môi trƣờng, hoạt động bảo vệ môi trƣờng của khu vực nghiên cứu. - Thu thập, kế thừa các số liệu quan trắc chất lƣợng không khí khu vực nghiên cứu từ kết quả của “Báo cáo quản lý môi trƣờng giai đoạn thi công đƣờng cao tốc Bến Lức – Long Thành”. - Theo dõi, phân tích và xử lý một cách có hệ thống nguồn số liệu về tình trạng ONKK của khu vực nghiên cứu.  Phương pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu và phân tích mẫu Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng để đạt đƣợc nội dung 2, bổ sung cho nội dung nghiên cứu 1 thông qua việc tiến hành khảo sát, điều tra thực địa và đo đạc quan trắc TSP tại khu vực nghiên cứu. Thời điểm khảo sát đƣợc tiến hành theo hai đợt (mùa khô ngày 10/04/2017, mùa mƣa ngày 08/08/2017) song song với việc thu thập mẫu TSP tại khu vực nghiên cứu. Kết quả quan trắc sẽ đƣợc dùng để so sánh và đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình, đạt đƣợc nội dung 3 của đề tài.  Phương pháp thống kê Sử dụng trong phân tích, xử lý số liệu đã khảo sát, từ đó rút ra những nhận xét khoa học, khách quan đối với vấn đề nghiên cứu. Các số liệu đƣợc xử lý trên Excel, kết quả sẽ đƣợc trình bày dƣới dạng bảng hoặc biểu diễn ở dạng biểu đồ. Ngoài ra, số liệu xử lý còn đƣợc dùng làm các thông số để đƣa vào mô hình.  Phương pháp mô hình hoá Sử dụng mô hình AERMOD để mô phỏng diễn biến nồng độ ô nhiễm TSP và lập bản đồ phân vùng ô nhiễm đối với khu vực công trƣờng xây dựng đƣờng cao tốc BLLT đặt tại huyện Nhà Bè, Tp. HCM. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để đạt đƣợc nội dung 2 của đề tài.  Phương pháp ứng dụng kỹ thuật tin học Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để giới hạn khu vực nghiên cứu và lập bản đồ vùng ô nhiễm. Việc sử dụng phần mềm MapInfo để số hóa bản đồ khu vực nghiên cứu là một trong những bƣớc chuẩn bị cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình