Xây dựng mô hình đánh giá chất lượng môi trường không khi theo các chỉ số chất lượng không khí phù hợp với điều kiện Việt Nam

• 
  Lựa chọn các thông sô ô nhiêm không khí nào để đưa vào mô hình tính toán;
  
• 
  Công thức xác định chỉ so chất lượng không khí đơn lẻ cho từng thông số ô nhiễm (AQIi);
  
• 
  Cách xác định chỉ số chất lượng không khí tổng hợp (AQIo);
  
• 
  Hệ số tầm quan trọng (trọng số) đối với từng thông số ô nhiễm;
  
• 
  Phân cấp chất lượng môi trường không khí theo mức độ ô nhiễm và thể hiện phân cấp bằng màu sắc.
  

Theo QCVN 05:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng môi trường không khí xung quanh, quy định giới hạn nồng độ tối đa cho phép đối với 7 chất ô nhiễm cơ bản của môi trường không khí là: khí lưu huỳnh oxit (SO2), cacbon oxit (CO), nitơ oxit (NOx), khí ozon (O3), bụi lơ lửng (TSP), PM10 (tập hợp bụi có kích thước 10m), bụi chì.

Theo QCVN 06:2009/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong môi trường không khí xung quanh, quy định gói hạn nồng độ tối đa cho phép đối với 36 chất độc hại.

Ngoài ra, trong các chất ô nhiễm trên SO2, co, TSP, PM10 và bụi chì là các chất ô nhiễm quan trọng nhất ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Do đó, khi tính toán chỉ số đánh giá tổng họp ô nhiễm không khí theo công thức (5) phải bổ sung hệ số trọng lượng ki đối vói khí SO2, CO, TSP hay PM10 và bụi chì. Hệ số trọng lượng k_i đối với từng thông số ô nhiễm là bao nhiêu đó là một vấn đề cần được nghiên cứu và giải quyết trong việc xây dựng bộ chỉ số này.

Chỉ số AQI được xác định như sau:

Cong thuc

Trong đó:

G: nồng độ chất ô nhiễm thực tế;

C_i,o: nồng độ chất ô nhiễm tối đa cho phép theo quy chuẩn/tiêu chuẩn môi trường;

AQI _{quy ước}: chỉ số chất lượng không khí quy ước, tương ứng với khi Ci = Ci,o. Tùy theo từng nước, ví dụ ở Mỹ lấy AQI _{quy ước} =100, ở Canada lấy AQI quy ước =50, ở Pháp lấy AQI _{quy ước}.

2. Xây dựng mô hình AQI phù hợp với điều kiện Việt Nam

Để xây dựng mô hình AQI phù hợp với điều kiện Việt Nam, chúng tôi đã tiến hành theo các bước sau:

Dựa trên các danh bạ chuyên gia môi trường đã được Cục Môi trường xuất bản trước đây và các thông tin về các chuyên gia môi trường của các cơ quan hữu quan, chúng tôi đã liên hệ được 67 chuyên gia có hiểu biết và quan tâm đến môi trường không khí trong phạm vi toàn quốc để gửi phiếu tham vấn.

Theo kết quả quan trắc môi trường không khí của hệ thống quan trắc môi trường quốc gia và địa phương, hiện nay phổ biến chỉ có giá trị của 6 thông số của 6 chất ô nhiễm cơ bản theo QCVN 05:2009/BTNMT như TSP, PM10, NO2, SO2, CO và Pb. Tuy nhiên, Pb chỉ thực hiện ở một số địa phương và trong một khoảng thời gian cụ thể. Do đó, tác giả đã lựa trọn 05 thông số trên (TSP, PM10, NO2, SO2 và CO) để tham vấn các chuyên gia. Kết quả tham vấn được đưa ra như sau:

Từ kết quả tham vấn chuyên gia được kết hợp với việc cân nhắc năng lực đo đạc thực tế và những kết quả quan trắc môi trường không khí trong điều kiện thực tế, tác giả đã đề xuất các thông số ô nhiễm môi trường điển hình đặc trưng cho môi trường không khí trong điều kiện thực tế của Việt Nam tại thời điểm hiện nay được lựa chọn để tính toán là 4 chất gồm TSP, SO2, NO2, và CO.

Xác định thước đo quy ước chỉ số chất lượng không khí đơn lẻ

Để hòa nhập với quốc tế chúng tôi ký hiệu chỉ số ô nhiễm không khí tương tự như chỉ số chất lượng không khí là AQI và lấy thước đo quy ước AQI quy ước là 100 như ở Mỹ và Hồng Kông.

Trong đó:

AQI _{quy ước} là chỉ số chất lượng môi trường không khí quy ước tương ứng với khi Ci= Ci,o, được lấy bằng 100.

Ci - là nồng độ chất ô nhiễm tại điểm quan trắc i trong phạm vi nghiên cứu;

Co - là trị số nồng độ chất ô nhiễm cho phép.

Kết quả tham vấn các chuyên gia về chỉ số AQI Quy ước được trình bày như biểu đồ hình 2

Chỉ số chất lượng không khí tổng hợp của môi trường không khí được xác định theo cách tính trung bình không có hoặc có trọng số (hệ số tầm quan trọng). Chúng tôi kiến nghị là xác định chỉ số chất lượng không khí theo phương pháp tính trung bình có trọng số.

Đối với các thông số ô nhiễm môi trường, tỷ lệ ảnh hưởng chính là mức độ độc hại lên cơ thể người và theo đó là các sinh vật tồn tại trong môi trường xung quanh khi so sánh tương đối giữa các thông số. Trong trường hợp này, coi đây là hệ số tầm quan trọng hay còn gọi là trọng số của thông số ô nhiễm. Để xác định được trọng số đối với từng thông số, tác giả đã tiến hành nghiên cứu và tính toán trên cơ sở phiếu tham vấn của các chuyên gia

• 
  Tổng số Phiếu gửi đi: 76;
  
• 
  Tổng số Phiếu trả lời: 67;
  

• 
  Chỉ tính toán đối với các phiếu tham vấn được chuyên gia đề xuất các trọng số vói số liệu cụ thể, không tính các phiếu tham vấn mà chuyên gia đề xuất định tính (các phiếu chỉ đề xuất là trọng số <1 hay>l). Như vậy, số phiếu được tính đối với các thông số ô nhiễm không hoàn toàn giống nhau mà tùy theo quan điểm đánh giá của các chuyên gia.
  
• 
  Xác định hệ số tầm quan trọng trung bình cộng của các chuyên gia cho điểm theo từng thông số: ktb(sơ cấp)= Tổng số điểm của thông số/số Phiếu. Kết quả được thể hiện trên Hình 3a.
  

Đối với thông số bụi lơ lửng (TSP) có 50 Phiếu cho trọng số với tổng số điểm trọng số là 60,75. Do việc xin ý kiến chuyên gia vói cả TSP và PMio nên khi tính toán trọng số đối với TSP, sẽ chọn để tính với trọng* số cao hơn (trường hợp chuyên gia đánh giá trọng số đối với chất nào cao hơn, ta chọn trọng số đó để tính toán). Sau khi chọn lựa như vậy ktb(sơ cấp)TSP là 60,05:50= 1.178

Đối với Sunlíur Dioxide (SO2) có 57 Phiếu cho trọng số với tổng số điểm trọng số là 70,55, do đó hệ số tầm quan trọng hay trọng số sơ cấp trung bình của SO2 ktb (sơ cấp)SO₂ là 70,55:57= 1,238;

Đối với Nitrogen Dioxide (NO2) có 53 Phiếu cho trọng số với tổng số điểm trọng số là 59,3, do đó hệ số tầm quan trọng hay trọng số sơ cấp trung bình của NO2 ktb(sơcấp) NO2 là 593:53= 1,119;

Đối vói Cacbon Monoxide (CO) có 52 Phiếu cho trọng số vói tổng số điểm trọng số là 55,86, do đó hệ số tầm quan trọng hay trọng số sơ cấp trung bình của CO ktb(sơ cấp) CO la 55,86:52= 1,074

Tổng trọng số của 4 thông số ô nhiễm trên là 1,178+1,238+1,119+1,074 = 4,609

Như vậy tổng hệ số sơ cấp của 4 chất là 4,609, nhưng để đưa được vào tính AQI thì (vì tính toán đối với 4 chất nên tổng hệ số của 4 chất này chỉ là 4) cần tiếp tục sử dụng phép quy đổi tương đương hay nói cách khác là tính toán hệ số tương đối, sao cho tổng hệ số tầm quan trọng (tổng trọng số) của 4 thông số ô nhiễm chỉ là 4 đơn vị.

Theo kết quả thu được Phiếu tham vấn, từ kết quả tính toán các hệ số tầm quan trọng sơ cấp theo cách phân tích ở trên, ta xác định được hệ số tầm quan trọng tương đối của từng thông số ô nhiễm như sau:

Đối với TSP: ktb (TSP) = 1,178 x 4/4,609 = 1,022

Đối với SO2: ktb (SO2) = 1,238 x 4/4,609 = 1,074

Đối với NO2: ktb (NO2) = 1,119 x 4/4,609 = 0,971

Đối với CO: ktb (CO) = 1,074 x 4/4,609 = 0,932

Tổng cộng: = 4

Do khi tính toán vào mô hình, các chỉ số chất lượng không khí được xem xét để đánh giá chất lượng không khí được phân chia thành các khoảng chỉ số tương đối rộng nên trọng sô ta có thể làm tròn số để đơn giản hơn khi tính toán. Vì vậy, các kết quả trên được làm tròn số thành:

Đối với TSP: ktb (TSP) = 1,00

Đối với SO2: ktb (SO2) =1,10

Đối với NO2: ktb (NO2) = 0,95

Trên thế giới hiện nay có 2 phương pháp tính chỉ số chất lượng môi trường tổng hợp.

Trong đó: AQIi là chỉ số chất lượng đơn lẻ đối với chất ô nhiễm i; khi tính thục tế sẽ bổ sung thêm hệ số tầm quan trọng, ở đây công thúc không có hệ số tầm quan trọng.

Công thức

Nhìn vào biểu đồ hình 4 nhận thây, các chuyên gia cho rằng nên sử công thức trung bình cộng là cao nhất, ngoài ra còn có một vài chuyên gia có ý kiến khác với việc áp dụng 2 công thức trên.

Như vậy áp dụng công thức tính theo trung bình cộng trước mắt là phù hợp. Tuy nhiên, trong quá trình tính toán cần xét đến thông số có chỉ số AQI cao nhất.

Tác giả kiến nghị phân mức chất lượng không khí hay khoanh vùng ô nhiễm môi trường không khí ở nước ta theo 5 mức: chất lượng không khí tốt, khu vực không bị ô nhiễm, khu vực bị ô nhiễm, khu vực bị ô nhiễm nặng, khu vực bị ô nhiễm rất nặng tương ứng với 5 khoảng chỉ số ô nhiễm tổng quát như trên:

Tổng kết kết quả tham vấn của các chuyên gia như sau:

Số phiếu tán thành: 62/67 Tỷ lệ: 92,5%.

Như vậy, đa số các chuyên gia được tham vấn đều đồng ý với cách phân mức ô nhiễm trên.

3. KẾT LUẬN

Từ kết quả nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng bộ chỉ số chất lượng không khí và kết quả của khảo sát tham vấn ý kiến của các chuyên gia về môi trường về áp dụng AQI trong điều kiện thực tế của Việt Nam, tác giả đã rút ra những kết luận sau:

1. Lựa chọn các chất ô nhiễm môi trường không khí: Áp dụng trong điều kiện của Việt Nam hiện nay và trên quan điểm đưa quan trắc chất lượng môi trường không khí đạt yêu cầu giống các nước tiên tiến trên thế giới, trước mắt lựa chọn 4 thông số các chất ô nhiễm môi trường không khí để tính toán chỉ số chất lượng không khí gồm TSP, SO2, NO2, CO. Trong tương lai khi hệ thống quan trắc môi trường quốc gia được quy hoạch, nâng cấp và hoàn thiện hơn, sẽ tiến tới đo đạc và tính toán thêm các thông số ô nhiễm môi trường khác được quy định trong QCVN 05:2009/BTNMT la O3, PM10 và tiến tới là quan trắc và tính toán với các thông số khác như Pb, VOC,…

2. Chỉ số AQI quy ước sẽ áp dụng đối với Việt Nam là 100. Do đó, việc tính toán chỉ số ô nhiễm môi trường không khí đơn lẻ theo công thức sau:

Công thức

3. 
   Hệ số trọng lượng đối với từng thông số ô nhiễm áp dụng trong thời gian trước mắt để tính toán chỉ số chất lượng không khí cho 4 chất ô nhiễm môi trường như sau:
   

4. 
   Tính toán chỉ số chất lượng không khí tổng hợp AQIo theo phương pháp trung bình cộng có tính đến trọng số đối với từng thông số ô nhiễm:
   

Trong đó AQIi là chỉ số chất lượng đơn lẻ đối với chất ô nhiễm i.

5. Phân cấp chất lượng không khí ô nhiễm môi trường không khí ở nước ta nên theo 5 mức hay 5 vùng: khu vực chất lượng không khí tốt, khu vực không bị ô nhiễm, khu vực bị ô nhiễm, khu vực bị ô nhiễm nặng, khu vực bị ô nhiễm rất nặng tương ứng với 5 khoảng chỉ số ô nhiễm tổng họp, AQIo<50; 50 < AQIo < 100; 100 < AQIo < 200; 200 < AQIo < 300; AQIo > 300.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Báo cáo môi trường quốc gia 2007 - Hiện trạng môi trường không khí đô thị.

2. 
   Bộ Tài nguyên và Môi trường. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trưởng. Hà Nội - 2009 và 2010.
   
3. 
   Cục Bảo vệ Môi trường. Dự án "Thông tin và Bão cáo môi trường - EIR" do Đan Mạch tài trợ. Các Báo cáo chuyên đề về các chỉ thị môi trường không khí, môi trường nước mặt và nước biến ven bờ do các chuyên gia Phạm Ngọc Đăng, Phạm Văn Ninh và Trần Thục biên soạn. Hà Nội 2005-2006.
   
4. 
   Phạm Ngọc Đãng, Nguyễn Hòa Bình. Báo cáo "Chương trình truyền thông để nâng cao nhận thức của cộng đồng về chất lượng không khí Hà Nại. DOSTE-VCEP Hà Nội, tháng 4/2003.
   
5. 
   Lê Trình. Báo cáo khoa học Đe tài "Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước các sông hồ trên địa bàn TP Hà Nội, đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ". Mã số: TC - MT/07-08-2. Sở KH&CN, Hà Nội 2009.
   
6. 
   Trung tâm quan trắc môi trường, Tổng Cục Môi trường. Báo cáo tổng hợp kết quả quan trắc môi trường vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc năm 2009. Hà Nội, tháng 12 - 2009.
   
7. 
   Tong cục Môi trường. Quyết định số 878 /QĐ-TCMT ngày 01/7/2011: Quyết định về việc ban hành sổ tay hưởng dẫn tính toán chỉ số chát lượng không khí (AQI). 2011
   
8. 
   http://www.airnow.gov/index.cfm?action=misc.aboutpdf. Air Quality Index (AQI)- A Guide to Air Quality and your health.
   

Nguyễn Thi Thanh Trâm

• 
  Select air quality parameters as model inputs
  
• 
  Use formula to determine AQI for each pollution parameter
  
• 
  Determine integrated air quality index
  
• 
  Determine importance of each pollution parameter
  
• 
  Rate air quality based ôn pollution levels and describe using colours