Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu mức độ và phần đóng góp của các dạng nguồn thải chính tới nồng độ bụi nano trong không khí tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Thu Thủy

NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ VÀ PHẦN ĐÓNG GÓP
CỦA CÁC DẠNG NGUỒN THẢI CHÍNH TỚI NỒNG ĐỘ BỤI NANO
TRONG KHÔNG KHÍ

Ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 9520320

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – 2019


Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nghiêm Trung Dũng


Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam


1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
CỦA LUẬN ÁN
Nguyễn Thị Thu Thủy, Nghiêm Trung Dũng (2015). Tổng quan về bụi
nano trong không khí và tác động của chúng, Tạp chí KH & CN - ĐH
Thái Nguyên, 143(13)/3 121-126
Nguyen Thi Thu Thuy, Nghiem Trung Dung, Kazuhiko Sekiguchi,
Ryosuke Yamaguchi, Pham Chau Thuy, Duong Thanh Nam, Ho Quoc
Bang (2016). Seasonal variation of concentrations and carbonaceous
components of nanoparticles at a roadside location of Hanoi, Vietnam.
Proceedings of International Conference on Environmental Engineering
and Management for Sustainable Development. Hanoi, Bach Khoa
Publishing House (ISBN: 978-604-95-0000-8), 81-86.
Ryosuke Yamaguchi, Kazuhiko Sekiguchi, Kenshi Sankoda, Hirotoshi
Kuwabara, Kimikyo Kumagai, Yuji Fujitani, Nguyen Thi Thu Thuy,
Nghiem Trung Dung (2016). Seasonal variation of chemical components
in PM2.5 and PM0.1 in Hanoi, Proceedings of International Conference on
Environmental Engineering and Management for Sustainable
Development, Bach Khoa Publishing House (ISBN: 978-604-95-00008), 75-80.
Nguyen Thi Thu Thuy, Nghiem Trung Dung, Kazuhiko Sekiguchi,
Ryosuke Yamaguchi, Pham Chau Thuy, Ho Quoc Bang (2017).
Characteristics of elemental and organic carbon in atmospheric
nanoparticles at different sampling locations in Vietnam. Vietnam
Journal of Science and Technology (VAST), 55 (3), 305-315.
Nguyen Thi Thu Thuy, Nghiem Trung Dung, Kazuhiko Sekiguchi,
Ryosuke Yamaguchi, Ly Bich Thuy, Nguyen Thi Thu Hien (2017).
Levels and water soluble organic carbon of atmospheric nanoparticles in
a location of Hanoi, Vietnam. Vietnam Journal of Science and
Technology (VAST) 55 (6) 745-755.
Nguyen Thi Thu Thuy, Nghiem Trung Dung, Kazuhiko Sekiguchi, Ly
Bich Thuy, Nguyen Thi Thu Hien, Ryosuke Yamaguchi (2018). Mass
concentrations and carbonaceous compositions of PM0.1, PM2.5, and
PM10 at urban locations of Hanoi, Vietnam. Aerosol and Air Quality
Research (ISI, IF: 2,606, Q1), 18 (7) 1591–1605
Nghiêm Trung Dũng, Nguyễn Thị Thu Hiền, Lý Bích Thủy, Tôn Thu
Giang, Nguyễn Thị Thu Thủy (2018). Nghiên cứu quan trắc bụi nano và
xác định các dạng nguồn thải chính của chúng trong không khí. Báo cáo
tổng kết đề tài NCKH cấp bộ 2016-2017, Bộ Giáo dục & Đào tạo, mã số
B2016-BKA-28.


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài luận án
Bụi nano hay bụi siêu mịn (nanoparticles hay ultrafine particles) là những
hạt bụi có đường kính khí động học (AED) ≤ 100 nm, được cho là có nhiều
nguy cơ tiểm ẩn tới sức khỏe con người và môi trường so với các hạt có kích
thước lớn hơn. Chính vì vậy, những nghiên cứu về bụi nano trong không khí
và “hành vi” của chúng trong môi trường tại các nước phát triển đã tăng lên
đáng kể trong những năm gần đây. Tuy nhiên, tại Việt Nam - một trong
những nước có nồng độ bụi trong không khí ở mức cao - các nghiên cứu về
bụi chỉ dừng lại ở bụi có kích thước lớn hơn 2,5 µm (bụi PM2,5). Cho đến
thời điểm tác giả thực hiện nghiên cứu này (2014), trong kho dữ liệu mở vẫn
chưa thấy có một nghiên cứu nào ở Việt Nam về bụi nano và phần đóng góp
của các loại nguồn thải tới nồng độ của chúng trong không khí, mặc dù những
nghiên cứu theo hướng này hết sức quan trọng về cả ý nghĩa khoa học lẫn ý
nghĩa thực tiễn (công tác bảo vệ môi trường). Với những bằng chứng về tác
động tiềm tàng của bụi nano tới sức khỏe và con người, rất có thể tiêu chuẩn
về bụi nano sẽ được đề cập đến trong thời gian tới. Và để có các cơ sở khoa
học đó, cần phải nghiên cứu một cách đầy đủ về bụi nano trong không khí.
Vì vậy, đề tài “ Nghiên cứu mức độ và phần đóng góp của các dạng
nguồn thải chính tới nồng độ bụi nano trong không khí” được lựa chọn
nhằm khởi động, thúc đẩy hướng nghiên cứu mới này ở Việt Nam, góp phần
vào công tác đào tạo và bảo vệ môi trường không khí ở nước ta.
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
• Xác định mức độ bụi nano trong không khí và đặc trưng lý hóa của chúng
• Nhận dạng và xác định phần đóng góp của các dạng nguồn chính tới nồng
độ nano trong không khí
Đối tượng nghiên cứu
• Bụi nano trong không khí ngoài trời
• Mô hình nhân tố hóa ma trận dương (PMF)
Phạm vi nghiên cứu
• Khu vực nghiên cứu: Hai vị trí tại Hà Nội, trong đó một ở khu vực trung

1


tâm thành phố, được coi là chịu tác động tổng hợp của các loại nguồn thải.
Vị trí còn lại nằm ở rìa của khu vực nội thành, giáp với ngoại thành và được
kỳ vọng là chịu tác động rõ hơn của hoạt động giao thông.
• Thời gian nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong hai mùa (mùa mưa
và mùa khô)
• Nhận dạng và xác định phần đóng góp của các dạng nguồn nguồn thải chính
tới bụi nano: Chỉ thực hiện cho một mùa và một địa điểm (Mùa khô tại vị trí
chịu tác động tổng hợp của các loại nguồn thải).
3. Các đóng góp mới của luận án
Về phương pháp
- Lần đầu tiên phương pháp quan trắc bụi nano được nghiên cứu và áp dụng
thành công tại Việt Nam với quy mô toàn diện từ quy trình lấy mẫu bụi, quy
trình phân tích các đặc trưng lý hóa đến nhận dạng và xác định phần đóng góp
của từng dạng nguồn thải tới nồng độ bụi nano trong không khí.
- Lần đầu tiên mô hình nơi tiếp nhận nhân tố hóa ma trận dương (PMF) được
áp dụng để nhận dạng được các nguồn đóng góp vào bụi nano.
Về kết quả cụ thể
- Cung cấp bộ dữ liệu đồng bộ đủ dài cho nghiên cứu, đánh giá chất lượng
không khí tại Hà Nội, đặc biệt là bụi nano, bao gồm:
o Nồng độ bụi của các dải kích thước bụi >10; 2,5 – 10; 1 – 2,5; 0,5 – 1;
0,1 – 0,5 và < 0,1 µm
o Thành phần OC và EC của bụi PM0,1; PM2,5 và PM10
o Thành phần ion của bụi PM0,1; PM2,5 và PM10: 9 ion
o Thành phần nguyên tố của bụi PM0,1: 22 nguyên tố
- Đã xác định được tỷ lệ khối lượng và tương quan giữa nồng độ bụi nano
với các dải kích thước lớn hơn.
- Đã nhận diện được các dạng nguồn thải chính và xác định được phần đóng
góp của chúng tới nồng độ bụi nano trong không khí.
- Đã bước đầu thiết lập được bộ hồ sơ nguồn thải (source profile) của bụi nano
tại Hà Nội bằng mô hình PMF dựa trên bộ số liệu thực nghiệm thu được.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Luận án đã hoàn thiện, bổ sung cơ sở khoa học cho việc xác định mức độ

2


bụi nano, thành phần hóa học và phần đóng góp của các dạng nguồn thải
vào nồng độ bụi nano trong không khí. Qua đó, luận án đã góp phần vào việc
triển khai nghiên cứu về bụi nano trong không khí tại Việt Nam.
- Bộ số liệu về nồng độ bụi nano và thành phần hóa học của chúng, phân bố
kích thước hạt, phần đóng góp của các dạng nguồn thải chính tới nồng độ bụi
nano trong không khí là cơ sở khoa học để tiếp tục triển khai các nghiên cứu
sâu rộng hơn về bụi nano ở Việt Nam. Đồng thời, đây cũng là cơ sở khoa học
định hướng hoạt động quản lý chất lượng không khí về vấn đề bụi ở Hà Nội.
- Kết quả về tỷ lệ khối lượng giữa bụi nano với bụi PM2,5 và bụi PM10, một
mặt cho phép đánh giá, ước lượng mức độ bụi nano dựa vào nồng độ bụi
PM2,5 và bụi PM10 trong điều kiện đo đạc bụi nano còn khó khăn, tốn kém;
mặt khác, là cơ sở cho việc xem xét các chính sách liên quan đến xây dựng
quy chuẩn bụi nano ở nước ta.
- Tỷ lệ OC/EC, char - EC/soot - EC có thể được sử dụng như chỉ thị nguồn
thải, cho phép nhận dạng sơ bộ các dạng nguồn thải trong điều kiện không
có đầy đủ dữ liệu.
- Dựa trên bộ số liệu thu được, luận án đã bước đầu xây dựng được bộ hồ sơ
nguồn thải của bụi nano tại Hà Nội từ mô hình PMF. Đây là bộ hồ sơ nguồn
thải đầu tiên của bụi nano tại Việt Nam, có thể áp dụng trong các nghiên cứu
khác về nhận dạng và xác định phần đóng góp của các dạng nguồn thải chính
tới nồng độ bụi nano trong không khí khi không có điều kiện lấy mẫu trong
thời gian dài.
5. Bố cục của luận án
Luận án gồm 107 trang, 28 bảng, 47 hình, 151 tài liệu tham khảo và 54 trang
phụ lục. Luận án bao gồm các phần chính sau: Mở đầu (4 trang), Chương 1
– Tổng quan (26 trang), Chương 2 – Phương pháp nghiên cứu (23 trang),
Chương 3 – Kết quả nghiên cứu và bàn luận (51 trang) và Kết luận (3 trang)
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bụi nano
Đặc điểm, tính chất của bụi nano
Những nghiên cứu đầu tiên không sử dụng thuật ngữ “bụi nano”

3


(nanoparticles) mà sử dụng thuật ngữ “bụi siêu mịn” (ultrafine particles) để
chỉ các hạt có kích thước nhỏ hơn 100 nm. Ngày nay, thuật ngữ này vẫn còn
được sử dụng trong khoa học môi trường và khoa học khí quyển. Tuy nhiên,
từ thập niên 90 của thế kỷ XX, thuật ngữ “bụi nano” trở lên phổ biến, dần
thay thế thuật ngữ “bụi siêu mịn” và nhanh chóng được sử dụng trong nhiểu
lĩnh vực trong y học, khoa học và kỹ thuật vật liệu. Mặc dù bụi nano có nồng
độ khối lượng rất nhỏ, song chúng lại chiếm ưu thế về nồng độ số lượng. Do
có khối lượng rất nhỏ và khó xác định chính xác, trong các nghiên cứu trước
đây thường sử dụng nồng độ số lượng thay vì nồng độ khối lượng. Nồng độ
số lượng bụi nano rất khác nhau trong một số môi trường được thể hiện trong
Hình 1.3.

Hình 1.3. Nồng độ số lượng bụi nano tại một số môi trường khác nhau
Không giống như nồng độ số lượng, các nghiên cứu về nồng độ khối lượng
bụi nano hạn chế hơn. Tổng hợp một số nghiên cứu cho thấy, nồng độ khối
lượng bụi nano dao động trong khoảng 0,49 – 4,6 µg/m3 tùy vào đặc điểm vị
trí quan trắc.
Cho đến nay, sự hiểu biết về bụi nano hiện nay vẫn còn rất nhiều hạn chế.
Mặc dù có sự khác nhau về thành phần hóa học trong những nghiên cứu khác
nhau, thành phần chính của bụi nano có thể kể đến là thành phần nguyên tố,
ion vô cơ và các hợp chất cacbon (cacbon nguyên tố (Elemental Carbon, EC)
và cacbon hữu cơ (Organic Carbon, OC). Các nghiên cứu còn cho thấy, thành
phần bụi nano có sự khác nhau rất lớn về mặt không gian. Thậm chí cùng tại
một địa điểm, nhưng thành phần hóa học vẫn có thể thay đổi theo thời gian.
Sự khác nhau này có thể diễn ra theo mùa (giữa mùa mưa và mùa khô) thậm
chí theo ngày, theo tuần.

4


Tác hại của bụi nano
Bụi hô hấp ở tất các kích thước khác nhau sẽ bị loại bỏ tại các vùng
hô hấp khác nhau bằng cả cơ chế vật lý và hóa học. Nếu các hạt trong
phổi không được làm sạch, chúng có thể bị lưu giữ trong thời gian dài và
tích lũy trong các mô đường hô hấp. Đã có những nghiên cứu chỉ ra rằng sự
loại bỏ bụi nano là chậm hơn và không hiệu quả bằng các hạt có đường kính
lớn hơn. Bên cạnh tác động của bụi nano đối với hệ hô hấp, bụi nano còn
được cho là có tác hại khác với bụi lớn hơn ở khả năng xâm nhập qua da và
khả năng dịch chuyển của chúng vào máu. Sau đó chúng có thể tấn công não,
tủy xương, lá lách, tim, cật…
Phương pháp lấy mẫu bụi nano
Hiện nay vẫn chưa có sự chuẩn hóa về kỹ thuật quan trắc bụi nano nói riêng.
Tuy nhiên, việc lấy mẫu bụi nano trong không khí trước hết cũng cần phải đảm
bảo một số yêu cầu cơ bản như việc lấy mẫu bụi nói chung như yêu cầu về vị trí
đầu lấy mẫu, tần suất và thời gian quan trắc
Phương pháp xác định các đặc trưng hóa lý của bụi.
Chow và Watson (2007) đã tổng hợp lại các phương pháp xác định đặc
trưng lý hóa trong phòng thí nghiệm của bụi nói chung cũng như bụi nano
nói riêng. Khối lượng bụi của mẫu được xác định bằng phương pháp trọng
lượng, thành phần ion được phân tích bằng sắc ký ion. Về thành phần nguyên
tố, các phương pháp được đề xuất gồm: phương pháp huỳnh quang tia X
(XRF), phương pháp phân tích kích hoạt neutron (INAA), phương pháp hấp
thụ nguyên tử (AAS), phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma
cảm ứng (ICP-MS), phương pháp phân tích phát xạ tia X tạo bởi chùm proton
(PIXE), OC và EC được phân tích bằng phương pháp nhiệt quang kết hợp…
Tại Việt Nam, các phương pháp này cũng đã được sử dụng trong các nghiên
cứu về xác định nồng độ và thành phần hóa học của bụi TSP, PM10, PM2,5.
Điều này cho thấy triển vọng thành công khi áp dụng các phương pháp này khi
phân tích bụi nano tại nước ta.
1.2. Phương pháp nhận dạng nguồn thải
Mô hình nơi tiếp nhận được sử dụng rộng rãi trên thế giới để nhận dạng

5


nguồn thải bụi trong khí quyển. Lý thuyết cơ bản của tất cả mô hình nơi tiếp
nhận dựa trên định luật bảo toàn khối lượng.
𝑝
𝑥𝑖𝑗 = ∑𝑘=1 𝑔𝑖𝑘 𝑓𝑘𝑗
(1.2)
Trong đó: gik là tỷ trọng đóng góp vào biến thứ i trong nguồn k; fkj phần
đóng góp của nguồn thứ k vào mẫu thứ j; xij là nồng độ của nguyên tố thứ i
trong mẫu j.
1.2.1. Mô hình nhân tử hóa hóa ma trận dương (PMF)
Trong PMF, ma trận đầu vào X của dữ liệu quan trắc có thể phân tích
thành:
X= GF + E
Bài toán phải được đặt ra là tối thiểu hàm Q (E) như sau:
𝑒𝑖𝑗

𝑛
Q(E) = ∑𝑚
𝑖=1 ∑𝑗=1 [ ]

2

𝑠𝑖𝑗

(1.18)

Trong đó, sij là độ không đảm bảo của biến thứ i trong mẫu thứ j. Bài toán
đặt ra ở đây là tối thiểu hóa Q(E) với ràng buộc là G và F là không âm.
Áp dụng mô hình PMF cho bụi nano cũng còn rất hạn chế bởi nguyên
nhân chính là chưa thu thập được đủ lượng mẫu yêu cầu trong khi phân tích
bụi nano lại khá tốn kém. Hiện nay cũng chỉ có một vài nghiên cứu sử dụng
kỹ thuật PMF cho bụi nano như nghiên cứu của Zhu (2010), Gugamsetty
(2012) tại Đài Loan hay của Kuwayama tại Canifornia (2013). Tại Việt
Nam, những nghiên cứu sử dụng PMF hiện còn rất hạn chế, có thể kể đến
một vài nghiên cứu như của Hien và cộng sự (2004), Cohen (2010), Hai
(2013), Hang (2014), trong đó ứng dụng cho PM2,5 tại thành phố Hà Nội là
chủ yếu. Trong điều kiện Việt Nam khi chưa có bộ chỉ thị nguồn, PMF là lựa
chọn tốt nhất để có kết quả đáng tin cậy. Đây cũng là lý do nghiên cứu áp
dụng mô hình PMF trong nhận dạng và xác định phần đóng góp của các dạng
nguồn thải chính tới bụi nano trong không khí. Với mục đích hỗ trợ thêm cho
quá trình nhận dạng nguồn thải, hàm xắc suất có điều kiện được sử dụng để
tìm hiểu hướng nguồn thải từ đâu đến.
1.2.2. Hàm xác suất có điều kiện (CPF)
CPF được tính toán theo công thức sau:
𝐶𝑃𝐹 =

6

𝑚𝜃
𝑛𝜃

(1.20)


Trong đó: - 𝑚𝜃 là số mẫu vượt chuẩn ở hướng gió 𝜃
- 𝑛 là tổng số mẫu ở hướng gió 𝜃
1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam
Từ những năm 1950, mới xuất hiện một số ít nghiên cứu đầu tiên về bụi
siêu mịn. Cho đến những năm 1980, số lượng các nghiên cứu về bụi nano
mới có dấu hiệu tăng lên. Và đến năm 2015, đã có hơn 10500 bài báo có
thuật ngữ “bụi siêu mịn” xuất hiện trong dữ liệu của Scopus. Các nghiên cứu
này tập trung nghiên cứu về nồng độ số lượng, khối lượng, đặc trưng hóa lý,
nguồn phát sinh và ảnh hưởng của bụi nano tới sức khỏe. Tại Việt Nam,
hướng nghiên cứu này còn khá mới mẻ. Ngoại trừ các công bố của nhóm tác
giả từ năm 2016, chỉ có hai công bố khác về nồng bộ số lượng bụi nano tại
Việt Nam vào năm 2017. Tuy nhiên, nghiên cứu này diễn ra trong khoảng
thời gian rất ngắn (từ 6 – 94 giờ). Do đó, cần có những nghiên cứu khác trong
khoảng thời gian lâu hơn và nhiều khía cạnh hơn (về cả nồng độ số lượng và
nồng độ khối lượng, thành phần hóa học, nguồn phát sinh) để có những nhận
định chính xác hơn.
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Lấy mẫu bụi
2.1.1. Vị trí lấy mẫu
Hà Nội - thủ đô Việt Nam – là thành phố lớn thứ hai cả nước với những
vấn đề môi trường không khí nghiêm trọng đặc biệt là bụi, được lựa chọn là
khu vực nghiên cứu quan trắc về bụi nano.
Với mục đích đánh giá phần đóng góp của các dạng nguồn thải tới nồng
độ bụi nano trong không khí tại một khu đô thị, một điểm lấy mẫu được cho
là chịu tác động của nhiều dạng nguồn thải được chọn làm vị trí quan trắc
chính. Ngoài ra, để đánh giá về ảnh hưởng của hoạt động giao thông và đốt
rơm rạ (là những hoạt động thường ảnh hưởng tới chất lượng không khí tại
Hà Nội) tới nồng độ bụi nano, một địa điểm lấy mẫu phụ khác được thiết kế.
Điểm lấy mẫu thứ nhất nằm trên tầng 3 của trung tâm ngoại ngữ, Đại học
Bách khoa Hà nội (HUST). Vị trí này cách các trục đường chính khoảng 200
- 300 m có chiều cao đầu lấy mẫu là 8m, có thể coi là điểm chịu ảnh hưởng

7


hỗn hợp của các loại nguồn thải khác nhau như giao thông, sinh hoạt… Vị
trí thứ hai được lựa chọn là trên tầng 5 tòa nhà Vinacomin, nằm sát mặt
đường Nguyễn Văn Cừ, Gia Lâm, Hà Nội (cách 15 m) và có chiều cao đầu
lấy mẫu là 18 m, vị trí này phù hợp để khảo sát nồng độ bụi nano gần đường
giao thông cũng như tác động của hoạt động đốt rơm rạ tại ngoại thành Hà Nội.
2.1.2. Quá trình lấy mẫu
Quá trình lấy mẫu được được thực hiện cho 2 mùa tại mỗi điểm như được
chỉ ra trong Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Bảng tổng hợp số lượng mẫu bụi
Đợt lấy mẫu
Địa điểm
Thời gian (2015)
Mẫu thực Mẫu trắng
Đợt 1
HUST
04-20/08
17
3
Đợt 2
Vinacomin
22-28/08
7
3
Đợt 3
Vinacomin
13-19/10
7
3
Đợt 4
HUST
04/11-30/12
56
7
Tổng số mẫu
87
16
Ngoài mẫu bụi nano, tổng cộng 68 mẫu bụi PM2,5 và 69 mẫu bụi PM10
cũng được lấy thành công trong thời gian quan trắc
Thiết bị lấy mẫu
Bụi nano được lấy bằng thiết bị va chạm kiểu tầng Model 26A57C, lưu
lượng 40 L/phút. Thiết bị lấy mẫu bụi này có thể thu lần lượt các hạt bụi có
kích thước > 10; 2,5 - 10; 1,0 – 2,5; 0,5 – 1,0; 0,1 – 0,5 và < 0,1 µm. Bụi
PM2,5 được lấy bằng thiết bị lấy mẫu bụi Sibata LV40B (Nhật) có đầu lấy
mẫu dạng cyclon với lưu lượng bơm 16,7 L/phút. Bụi PM10 được lấy bằng
hiết bị lấy mẫu bụi lưu lượng nhỏ Minivol (Airmetrics, Hoa Kỳ) với lưu lượng
bơm 5 L/phút.
Thiết bị đo nhanh
Thiết bị đếm hạt Nanoscan (SMPS TSI Model 3910) có lưu lượng 0,6
L/phút được sử dụng để đo phân bố kích thước hạt bụi với 13 dải đường kính
từ 10 đến 420 nm.
2.2. Xác định thành phần hóa lý của bụi nano
Nồng độ khối lượng được xác định bằng phương pháp cân trọng lượng,

8


sử dụng cân phân tích Sartorius ME2 có độ chính xác 10-6 g tại Phòng Kiểm
chuẩn Môi trường (số 556 Nguyễn Văn Cừ, Gia Lâm, Long Biên, Hà Nội)
theo quy chuẩn của USEPA.
Quy trình phá mẫu để phân tích thành phần nguyên tố được thực hiện theo
phương pháp IO-3.1của USEPA với phương pháp phá mẫu bằng axit nóng
tại phòng thí nghiệm Khoa học môi trường và Trái Đất (trường Georgia Tech,
Hoa Kỳ). Sau đó, dung dịch phá mẫu được đem đi phân tích tại Phòng thí
nghiệm bộ môn hóa (Trường Đại học Georgia Gwinnette, Hoa Kỳ) bằng thiết
bị đo ICP – MS ELAN 9000/DRC của hãng Perkin Elmer, Canada - Mỹ theo
phương pháp IO-3.5 của USEPA.
Thành phần ion và cacbon được phân tích tại phòng thí nghiệm của
trường Đại học Saitama, Nhật Bản. 9 ion (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, NH4+, Cl-,
SO42-, NO3-, C2O42-) được phân tích bằng thiết bị phân tích sắc ký ion Model
ICS-1600, Dionex Corp LC-10A của hãng Shimadzu, Nhật Bản theo hướng
dẫn của USEPA. Thành phần OC và EC được phân tích bằng thiết bị phân
tích nhiệt/quang kết hợp DRI (DRI Model 2001, Atmoslytic, Inc., Calabasas,
CA, USA) dựa trên phương pháp IMPROVE (Interagency Monitoring of
Protected Visual Environments).
2.3. Xác định phần đóng góp của các nguồn thải chính tới bụi nano bằng
mô hình PMF
Ước tính uncertainty
𝑥𝑖𝑗 = 𝑣𝑖𝑗 ; σ𝑖𝑗 = 𝑢𝑖𝑗 +
𝑥𝑖𝑗 =

𝐷𝐿𝑖𝑗
2

𝑥𝑖𝑗 = 𝑣̅𝑖𝑗 ;

; σ𝑖𝑗 =

̅̅̅̅𝑖𝑗
𝐷𝐿
2

+

σ𝑖𝑗 = 4𝑣̅𝑖𝑗

𝐷𝐿𝑖𝑗
3
𝐷𝐿𝑖𝑗
3

với các giá trị xác định 𝑣𝑖𝑗

(2.12)

với các giá trị BDL

(2.13)

với các giá trị khuyết

(2.14)

Trong đó, 𝑢𝑖𝑗 , 𝐷𝐿𝑖𝑗 và 𝑣̅𝑖𝑗 tương ứng là uncertainty phân tích, giới hạn
phát hiện của phương pháp và trung bình nhân của nồng độ đo đạc của mẫu
i và thông số j.
Xác định số nhân tố
Trong nghiên cứu này, IM và IS được sử dụng để lựa chọn số nhân tố.
Hai thông số này được tính toán dựa vào ma trận dư đã thay đổi tỷ lệ (scaled
residual matrix) R. IM là giá trị trung bình lớn nhất còn IS là giá trị độ lệch

9


chuần lớn nhất của biến thứ j. Khi số nhân tố tăng đến tới hạn, IM và IS sẽ
giảm một cách đột ngột. Từ đó, ta sẽ xác định được số nhân tố phù hợp.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Độ tin cậy của kết quả thực nghiệm
Quá trình lấy mẫu
Trong quá trình lấy mẫu, số lượng mẫu và chiều cao đầu lấy mẫu hoàn
toàn đáp ứng yêu cầu của một nghiên cứu chỉ định trong hướng dẫn của dự
thảo 2008/50/EC. Độ cao lấy mẫu bụi nano cũng tương tự trong một số
nghiên cứu khác.
Tại mỗi địa điểm lấy mẫu, các đợt lấy mẫu đều tiến hành đặt đồng thời một
số thiết bị để kiểm tra chéo lẫn nhau. Kết quả cho thấy mối tương quan khá chặt
đã được tìm thấy giữa các thiết bị lấy mẫu (R2 > 0,8)
Quá trình phân tích
Một số phương pháp kiểm tra chéo trong quá trình phân tích đã được thực
hiện và cho kết quả tốt. Ví dụ Hình 3.3. Về nguyên tắc, tổng nồng độ các
chất phân tích được phải nhỏ hơn nồng độ theo phương pháp khối lượng.
Bảy mẫu bụi nano (8,0%) đã bị loại do có tổng nồng độ các chỉ tiêu phân tích
được lớn hơn nồng độ đo được bằng phương pháp cân khối lượng.

Hình 3.3. Tương quan về tổng nồng độ các chỉ tiêu phân tích được và nồng
độ bụi nano theo phương pháp cân khối lượng

10


Dữ liệu cho mô hình đa biến
Lượng mẫu phân tích tối thiểu m khi chạy mô hình đa biến được Henry
và cộng sự (1984) gợi ý như sau:
𝑗+3
𝑚 > 30 + (
)
(3.1)
2
Trong đó: j là số lượng các chất cần phân tích trong m mẫu. Theo công
thức trên, cỡ mẫu tối thiểu yêu cầu là 48 mẫu trong khi tổng số mẫu đủ chuẩn
sau khi QA/QC là 50 mẫu. Như vậy số lượng mẫu để dùng cho mô hình PMF
là hoàn toàn đáp ứng yêu cầu.
3.2. Nồng độ bụi
3.2.1. Nồng độ khối lượng bụi nano
Diễn biến nồng độ bụi theo mùa và địa điểm
Thông tin thống kê về nồng độ khối lượng bụi nano được thể hiện trong
Hình 3.6. Nồng độ trung bình vào mùa mưa và mùa khô tại HUST là 5,90 ±
2,23; 5,44 ± 2,03 tại Vinacomin là 6,42 ± 1,69; 12,02 ± 3,03. Có thể thấy
nồng độ bụi nano tại HUST trong hai mùa khá tương đồng với nhau và tương
đồng với mùa mưa tại Vinacomin. Nồng độ bụi nano vào mùa khô tại
Vinacomin cao hơn ba đợt còn lại khoảng 2 lần. Trong đợt 3 này, không
những nồng độ bụi nano tăng lên gấp đôi mà kể cả nồng độ TSP, PM10, PM2,5,
PM1,0 và PM0,5 cũng cao hơn mùa mưa xấp xỉ hai lần. Nồng độ cao của tất
cả các loại bụi vào mùa khô tại Vinacomin được cho là liên quan tới hoạt
động đốt rơm rạ trong thời gian quan trắc.

Hình 3.6. Nồng độ bụi nano theo mùa và vị trí quan trắc

11


Cơ chế loại bỏ bụi nano được xem là nguyên nhân dẫn đến sự ổn định của
chúng trong không khí. Bụi nano có thể bị loại bỏ bởi khuếch tán vào bề mặt
Trái đất (khuếch tán khô), khuếch tán và va chạm vào các hạt có kích thước
lớn hơn hoặc ngưng tụ trong pha khí thành các hạt có kích thước lớn hơn.
Bởi cơ chế này, thời gian lưu của bụi nano trong không khí là khá nhỏ, khó có
cơ hội tích lũy lâu trong khí quyển và do đó, nồng độ của chúng khá ổn định.
Chỉ khi có những hiện tượng bất thường, nồng độ của chúng mới thay đổi đáng
kể. Nghiên cứu cũng tiến hành xem xét giá trị bất thường (giá trị ngoại vi hay
chấm màu đỏ trong Hình 3.6). Chỉ có ba ngày (18/10, 19 và 20/12) xuất hiện
giá trị bất thường (10,75 – 12,39 µg/m3) tại HUST, nằm trong khoảng giá trị
nồng độ khi có hiện tượng đốt rơm rạ (Đợt 3 tại Vinacomin).
So sánh nồng nồng độ bụi trong nghiên cứu này với các nghiên cứu khác
Mặc dù trên thế giới vẫn chưa có tiêu chuẩn về bụi nano, nhưng có thể
thấy nồng độ bụi nano trong nghiên cứu này cao hơn từ 2 đến 10 lần khi so
sánh với các đô thị khác. Qua đó nhận thấy Hà Nội không chỉ có nồng độ
PM2,5 và PM10 cao mà nồng độ bụi nano cũng rất cao. Hoạt động giao thông
(sử dụng xe buýt lỗi thời, nhiều xe máy) và hoạt động đốt sinh khối được coi
như là hai nguồn chính gây ra nồng độ bụi cao trong không khí (MONRE,
2017). Để có những chính sách kiểm soát ô nhiễm không khí phù hợp, việc
đánh giá một cách chính xác những nguồn nào gây ô nhiễm không khí và
định lượng phần trăm đóng góp là bao nhiêu là hết sức cần thiết.
Tỷ lệ giữa bụi nano với các loại bụi khác có kích thước lớn hơn
Trong nghiên cứu này, để tìm hiểu sự đóng góp của bụi nano vào loại bụi
lớn hơn, tỷ lệ giữa các loại bụi nano với PM0,1, PM2,5, PM10 và TSP được tính
toán và thể hiện trong Bảng 3.3. Nhìn chung, bụi nano đóng góp khoảng 46%
vào bụi PM0,5, 16% vào bụi PM1,0, 11% vào bụi PM2,5, 7% vào bụi PM10 và
6% vào bụi TSP. Sự đóng góp này đều cao hơn so với nghiên cứu của
Gugamsetty (2012), Lin (2015) tại Đài Loan và Rovelli (2017) tại Italia. Điều
này cho thấy nồng độ bụi nano tại Hà Nội không những cao hơn các nước
khác mà tỷ lệ đóng góp của loại bụi này vào các hạt có kích thước lớn hơn
cũng cao hơn, từ đó nguy cơ về môi trường cũng như ảnh hưởng về sức khỏe
cũng cao hơn.

12


Mối tương quan giữa bụi nano với các loại bụi khác có kích thước lớn hơn
Mối tương quan giữa nồng độ bụi của các dải kích thước được khảo sát
trong Hình 3.8.

Hình 3.8. Mối tương quan về nồng độ bụi nano với các loại bụi khác có
kích thước lớn hơn
Có thể thấy hệ số tương quan giữa bụi nano với các hạt lớn hơn tương đối
thấp đặc biệt là với PM2,5 và PM10. Điều này cho thấy có khả năng nguồn
sinh ra bụi nano có chút không giống so với nguồn sinh ra bụi PM2,5 và bụi
PM10.
3.2.2. Nồng độ số lượng của bụi nano trong không khí
Bên cạnh việc xác định nồng độ khối lượng bụi nano, nghiên cứu còn tiến
hành đo nhanh (30 mẫu/địa điểm) bằng thiết bị NanoScan, SMPS TSI Model
3910. Kết quả máy đo nhanh được thể hiện ở Bảng 3.4.
Bảng 3.3. Số liệu thống kê về nồng độ số lượng bụi bằng máy đo nhanh
Nanoscan
Loại bụi
Nồng độ (103 hạt/cm3)
Trung vị
Trung bình
Nucleation mode (10-20 nm)
3,97
4,44
Aitken mode (20-100 µm)
28,79
26,80
Accumulation (100-400 µm)
10,21
10,55
Tổng
33,45
32,91

13


Bảng 3.4 cho thấy dải kích thước thuộc Aitken mode cao hơn hẳn so với
hai dải kích thước còn lại, được cho là liên quan việc sử dụng động cơ xăng
(xe máy) tại Hà Nội là khá phổ biến.
Nồng độ số lượng trung bình của bụi nano trong nghiên cứu khá tương
đồng với kết quả của Quang và cộng sự (2017). Kết quả nhất quán đó cho thấy
nồng độ số lượng bụi tại Hà Nội tương tự với một số khu vực đô thị tại các
nước phát triển khác. Kết quả này cho thấy sự khác nhau về nồng độ số lượng
và nồng độ khối lượng của Hà Nội khi so sánh với các thành phố khác. Như
phân tích ở trên, trong khi nồng độ khối lượng của Hà Nội cao hơn nhiều lần
so với các thành phố ở các nước phát triển và khá tương đồng với các thành
phố ô nhiễm nặng của Trung Quốc và Ấn Độ thì nồng độ số lượng bụi tại Hà
Nội lại xấp xỉ với các thành phố thuộc các nước phát triển và thấp hơn nhiều
so với các thành phố ô nhiễm nặng của Trung Quốc và Ấn Độ.
Kết luận: Sự khác nhau về nồng độ bụi nano theo mùa và địa điểm trong
nghiên cứu này là rất nhỏ, trừ khi có hiện tượng bất thường như đốt rơm rạ.
Không những khu vực nghiên cứu có nồng độ bụi nano cao mà phần trăm
đóng góp của bụi nano vào các hạt lớn cũng cao hơn khi so sánh với các
nghiên cứu khác. Đặc điểm về nồng độ khối lượng và số lượng cho thấy khả
năng đóng góp của nguồn xe máy là khá lớn tới nồng độ bụi nano tại khu vực
quan trắc. Không thể hiện rõ ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng cũng như lan
truyền tầm xa tới nồng độ bụi nano trong không khí.
3.3. Thành phần hóa học của bụi nano
3.3.1. Thành phần OC và EC
Diễn biến nồng độ OC và EC của bụi nano
Nồng độ OC và EC của bụi nano được biểu diễn trong Hình 3.11.

Hình 3.11. Nồng độ OC và EC của bụi nano theo mùa và vị trí quan trắc

14


So sánh nồng nồng độ bụi trong nghiên cứu này với các nghiên cứu khác
Nồng độ OC và EC của bụi nano trong nghiên cứu này khá cao khi so sánh với
một số đô thị khác trên thế giới. Đặc biệt, khi có hiện tượng đốt rợm rạ (Đợt 3),
nồng độ của OC và EC cao hơn bình thường xấp xỉ hai lần.
Sự đóng góp của từng loại cacbon
Sự đóng góp của từng loại OC và EC vào bụi có vai trò quan trọng trong
việc nhận dạng nguồn thải. Sự đóng góp của từng loại cacbon theo thứ tự
như sau: OC3 (28%), EC1 (21%), OC3(20%), OC4 (13%), POC (10%), EC2
(6%), OC1 (2%). Phần trăm đóng góp của các loại cacbon trong bụi nano tại
Hà Nội có thể là phát thải động cơ xe máy, đốt than, đốt thực vật và đun nấu.
Tỷ lệ OC/EC và mối tương quan giữa OC và EC
Tỷ lệ OC/EC được tính toán theo từng mùa và địa điểm. Kết quả cho thấy
tlệ này tương đối như nhau (3,79 – 5,68) với tất cả các mùa và địa điểm (kể cả
đối với mùa khô tại Vinacomin, khi nồng độ OC và EC tăng lên nhất thời).
Mặc dù nồng độ OC và EC khác nhau theo mùa và vị trí, tỷ lệ OC/EC không
thay đổi quá nhiều. Tỷ lệ ít biến thiên này có thể do sự ổn định của các nguồn
đóng góp vào nồng độ OC và EC. Mặc dù sự biến đổi về tỷ lệ OC/EC là nhỏ,
có thể thấy tỷ lệ này nhỏ hơn tại Vinacomin, thấp nhất vào đợt 3 khi có hiện
tượng đốt rơm rạ. Tỷ lệ OC/EC có thể dùng như một chỉ thị nguồn thải. Trong
nghiên cứu này, tỷ lệ OC/EC vào khoảng 3,79 đến 4,60 tại Vinacomin và 4,71
đến 5,68 tại HUST. Tỷ lệ OC/EC tại Vinacomin thấp hơn một chút so với
HUST cho thấy sự ảnh hưởng của hoạt động giao thông, là hoạt động sinh ra
nhiều EC hơn, tại Vinacomin. Tuy nhiên, nhìn chung, tỷ lệ OC/EC trong
nghiên cứu này khá tương tự với tỷ lệ được tìm thấy khi có ảnh hưởng của các
nguồn động cơ xe máy, nấu ăn, đốt sinh khối và đốt than.
Ước tính nguồn thứ cấp đóng góp vào bụi nano
Tại HUST, sự đóng góp SOC vào OC vào mùa khô cao hơn mùa mưa, phần
trăm SOC/OC của bụi PM0,1 là 29,04% trong mùa mưa và 38,52% trong mùa
khô. Trong mùa khô, điều kiện khí quyển ổn định có thể gia tăng sự oxy hóa
khí quyển và nhiệt độ thấp có thể đẩy mạnh quá trình ngưng tụ của các hợp
chất hữu cơ bay hơi thứ cấp trên các hạt bụi khí là hai lý do chính giải thích
cho tỷ lệ SOC/OC cao trong mùa khô. Ngược lại, tại Vinacomin, sự đóng góp

15


của SOC vào OC là như nhau trong cả hai mùa (27,51 trong mùa mưa và 29,24
trong mùa khô). Hiện tượng bất thường này có thể giải thích bằng hiện tượng
đốt rơm rạ đã làm tăng lượng OC sơ cấp trong mùa khô tại điểm lấy mẫu này.
Tỷ lệ char-EC/soot-EC và mối tương quan giữa chúng
Giống như OC/EC, mối quan hệ giữa char - EC và soot - EC cũng được
sử dụng rộng rãi như chỉ thị nguồn thải. Thậm chí tỷ lệ char - EC/soot - EC
còn được cho là hiệu quả hơn tỷ lệ OC/EC với chúng tránh được sai số gây
ra bởi sự hình thành SOC. Nồng độ trung bình của char - EC và soot - EC
lần lượt là 0,25 ± 0,26 µg/m3 và 0,20 ± 0,08 µg/m3. Tỷ lệ char - EC/soot - EC
này nằm trong khoảng với các nghiên cứu khác (0,91 – 2,79), và cho thấy
khả năng ảnh hưởng lớn bởi nguồn xe máy và đốt than.
3.3.2. Thành phần ion
Nồng độ ion vào hai mùa tại từng địa điểm được thể hiện trong Bảng 3.10.
Bảng 3.10. Nồng độ ion của bụi nano tại các đợt lấy mẫu
Nồng độ ion (µg/m3)

Vị trí
Ca2+

K+

Mg2+

Na+

NH4+

Đợt 1

0,21

0,06

0,02

0,03

0,13

Đợt 2

0,31

0,10

0,01

0,03

0,33

Đợt 3

0,29

0,18

0,03

0,04

1,43

Đợt 4

0,09

0,05

0,01

0,02

0,14

Cl0,0
3
0,0
3
0,0
1
0,0
3

NO3-

SO42-

C2O42-

0,10

0,32

0,07

0,19

0,80

0,09

0,21

0,85

0,15

0,17

0,32

0,06

Nhìn chung, tổng nồng độ ion của bụi nano là 1,17 ± 0,81, trong đó, SO42, NH4+ và NO3- là thành phần chủ đạo chiếm 71,78 %. Đóng góp cao của
SO42-, NO3- và amoni cho thấy khả năng đóng góp chủ yếu của nguồn thứ
cấp. Ngoài ra, nồng độ Ca2+ cũng khá cao trong cả ba dải kích thước. Điều
này có thể được giải thích do hoạt động xây dựng nhà D9 gần vị trí quan trắc.
Nồng độ C2O42- được tìm thấy trong ba dải kích thước lần lượt là 0,07 ± 0,03,
nằm trong các dải nghiên cứu khác (0,01 – 0,37).

16


Nồng độ ion của bụi nano trong nghiên cứu này khá cao khi so sánh với
một số đô thị khác trên thế giới nhưng lại khá tương đồng với giai đoạn ô
nhiễm ở bên Đài Loan. Nghiên cứu cũng tiến hành khảo sát mối tương quan
giữa K+ và EC, hai chỉ thị cho quá trình đốt sinh khối, trong từng giai đoạn
lấy mẫu để xem xét ảnh hưởng của quá trình đốt rợm rạ. Mối tương quan cao
nhất của hai chỉ thị đốt sinh khối, EC và K+, được tìm thấy trong đợt 3 (R2
= 0.80) củng cố thêm minh chứng khoa học về hoạt động đốt rơm rạ đã trình
bày trong phần nồng độ khối lượng và nồng độ OC, EC đề cập phía trên.
3.3.3. Thành phần nguyên tố
Nồng độ thành phần nguyên tố của bụi nano trong hai mùa tại hai địa
điểm được thể hiện trong Hình 3.16.

Hình 3.16. Nồng độ thành phần nguyên tố của bụi nano
Nồng độ trung bình của nhóm nguyên tố có nồng độ cao vào khoảng
341,27 ± 285,15 ng/m3, trong đó, Ca có nồng độ cao nhất (260,21 ng/m3,
chiếm 75%), sau đó là các nguyên tố Zn (30,59 ng/m3, chiếm 9%), K (17,68
ng/m3, chiếm 5%), Na (12,19 ng/m3, chiếm 3%), Al (8,10 ng/m3, chiếm 2%),
Mg (8,04 ng/m3, chiếm 2%) và Fe (5,57 ng/m3, chiếm 2%). Theo bảng hàm
lượng trong vỏ của Trái đất của Mason, Ca đứng thứ tư sau Si, Al, và Fe.
Tuy nhiên trong nghiên cứu này, Ca có nồng độ cao hơn cả Al và Fe. Điều
này cho thấy, tuy cũng là nguyên tố có nguồn gốc tự nhiên, Ca còn có thể

17


đến từ hoạt động nhân tạo như xây dựng. Nồng độ trung bình của nhóm
nguyên tố trung bình khoảng 5,79 ± 6,87 ng/m3 bao gồm các nguyên tố V,
As, Pb, Cu, Mn, Ba, Cr, Se, Ni và nồng độ trung bình của nhóm nguyên tố
thấp vào khoảng 0,19 ± 0,17 ng/m3 với các nguyên tố Be, Co, Cd, Sb, Tl.
Các nguyên tố thuộc hai nhóm này mặc dù có nồng độ thấp nhưng lại là các
nguyên tố của nguồn gốc nhân tạo và thường là các nguyên tố có độc tính
cao, gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người.
3.3.4. Tổng hợp thành phần hóa học của bụi nano
Tổng hợp thành phần hóa học của bụi nano
Tổng hợp thành phần hóa học bụi nano trong hai mùa tại hai địa điểm
được trình bày trong Bảng 3.13.
Bảng 3.13. Kết quả thành phần hóa học bụi nano
Đợt lấy
mẫu
Đợt 1
(n = 17)
Đợt 2
(n = 6)
Đợt 3
(n = 7)
Đợt 4
(n = 50)
Cả 4 đợt

NĐ/
SD

Nồng độ (µg/m3)
EC

OC


SD

SD

SD

SD

SD

0,46
0,26
0,56
0,23
1,18
0,32
0,62
0,29
0,63
0,33

2,31
0,84
2,43
0,60
4,34
0,79
2,69
0,90
2,74
1,00

Nguyên
tố
0,30
0,11
0,15
0,04
0,64
0,40
0,36
0,29
0,35
0,28

Ion

Tổnga

0,97
0,22
1,91
0,47
3,20
0,98
0,88
0,39
1,18
0,81

3,77
1,30
4,94
1,23
8,81
1,97
4,25
1,53
4,23
2,30

Quan
trắcb
5,90
2,23
6,42
1,49
12,02
3,03
5,32
1,96
6,19
2,80

%
phân
tích
66,66
14,47
77,83
8,54
74,08
5,63
79,74
11,53
70,59
23,41

Tổng các thành phần (OC + EC + Ion + Nguyên tố); b) Nồng độ theo
phương pháp cân khối lượng; NĐ: Nồng độ; SD: Độ lệch chuẩn
Kết luận: Đã phân tích được 70,59 % khối lượng bụi nano, trong đó
cacbon là thành phần chính. Thành phần hóa học và các tỷ lệ OC/EC, charEC/soot-EC cho thấy nhận diện sơ bộ các nguồn có thể đóng góp vào nồng
độ bụi nano trong không khí như: xe máy, đốt than, nấu ăn, thứ cấp, đốt sinh
khối, công nghiệp, xây dựng hoặc bụi đường. Tuy nhiên, để đánh giá chính
xác hơn những dạng nguồn chính và định lượng được sự đóng góp của từng
a)

18


dạng nguồn, mô hình PMF được sử dụng và kết quả được thể hiện trong phần
3.4 sau đây.
3.4. Phần đóng góp của nguồn thải tới bụi nano trong không khí
3.4.1. Chuẩn bị dữ liệu
Từ 56 mẫu bụi nano đã lấy được trong mùa khô được, 50 mẫu lựa chọn
sau QA/QC để phục vụ chạy mô hình PMF. Ban đầu, bộ dữ liệu về nồng độ
bụi, OC, EC, 9 ion, 22 nguyên tố được đưa vào xem xét và tính toán
uncertainty theo các công thức (2.15), (2.16), và (2.17). Sau đó, các thông số
này được phân loại theo tỷ lệ S/N (signal/noise). Kết quả có 12 thông số bị
loại ra khỏi mô hình. Hai mươi hai thông số còn lại được giữ lại để chạy mô
hình PMF. Như vậy, một bộ dữ liệu gồm 50 mẫu và 22 chỉ tiêu phân tích
trên một mẫu được sử dụng để chạy mô hình PMF.
3.4.2. Kết quả chạy PMF
Xác định số nhân tố
Hai thông số IS và IM được tính toán theo từng số nhân tố và được thể
hiện trong Hình 3.17. Căn cứ vào sự biến thiên của các chỉ số IM và IS, số
nhân tố được sử dụng để chạy mô hình PMF là 6 nhân tố.

Hình 3.17. Sự biến thiên của các chỉ số IM và IS theo số nguồn
Kết quả khi phân tích PMF sẽ cho ra hai ma trận G và F. Từ ma trận G,
thực hiện phép hồi quy tuyến tính để xác định các hệ số hồi quy. Ma trận
trọng số nhân tố được tính bằng cách chia các giá trị của từng cột (nhân tố)
của ma trận F cho hệ số hồi quy tương ứng với cột (nhân tố) đó. Ma trận
trọng số nhân tố được tính bằng cách nhân các giá trị của từng cột (nhân tố)
của ma trận G cho hệ số hồi quy tương ứng với cột (nhân tố) đó

19


3.4.3. Nhận dạng nguồn thải và phần đóng góp
Nhận dạng nguồn thải
Nhận dạng nguồn thải được xác định dựa vào chỉ thị nguồn thải (chiếm
tỷ trọng lớn trong ma trận trọng số nhân tố). Kết quả CPF cũng được tính
toán theo công thức (1.20) để bổ trợ cho quá trình nhận dạng nguồn thải.
Nhân tố 1: Nguồn thứ cấp

Hình 3.18. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn thứ cấp
Nhân tố 2: Nguồn giao thông (từ động cơ xăng)

Hình 3.19. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn động cơ chạy xăng
Nhân tố 3: Nguồn giao thông (từ động cơ diesel)

Hình 3.20. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn động cơ diesel

20


Nhân tố 4: Nguồn đốt sinh hoạt và dịch vụ

Hình 3.21. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn đốt sinh hoạt và dịch vụ
Nhân tố 5: Nguồn công nghiệp

Hình 3.22. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn công nghiệp
Nhân tố 6: Nguồn xây dựng và bụi đường

Hình 3.23. Phân bố trọng số nhân tố và CPF của nguồn xây dựng và bụi đường
Phần đóng góp của nguồn thải
Mối tương quan giữa nồng độ bụi nano theo mô hình và theo phương

21


pháp cân khối lượng được thể hiện trong Hình 3.24. Tương quan chặt (R2
= 0,99) giữa nồng độ bụi nano theo tính toán và nồng độ bụi nano quan trắc
cho thấy mô hình PMF giải thích tốt về dạng nguồn bụi nano (Hình 3.26).

Hình 3.24. Tương quan giữa nồng độ bụi theo mô hình và nồng độ bụi theo
phương pháp cân khối lượng
Kết quả về phần đóng góp của các dạng nguồn thải tới lượng bụi nano trong
không khí tại khu vực Bách Khoa, Hà Nội được trình bày trong Hình 3.25.

Hình 3.25. Phần đóng góp bụi của các nguồn thải tại Bách Khoa, Hà Nội
Như vậy, kết quả của mô hình PMF đã giải thích được 98,7% nguồn gốc
bụi nano trong không khí tại khu vực Bách Khoa, Hà Nội.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Đã áp dụng thành công phương pháp quan trắc bụi nano ở Việt Nam với quy
mô toàn diện, từ lấy mẫu tới phân tích thành phần hóa lý của chúng.

22


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×