Tải bản đầy đủ

Ứng dụng phần mềm lakes AERMOD view đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp amata

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tác
giả đã nhận đƣợc rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của thầy cô, cơ quan, gia đình và bạn
bè. Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến:
-

Quý thầy cô trƣờng Đại học Tài nguyên và môi trƣờng TP.HCM đã dạy và đào
tạo em trong suốt bốn năm qua.

-

Thầy ThS. Nguyễn Thanh Ngân – Khoa Môi Trƣờng trƣờng Đại học Tài
nguyên và môi trƣờng TP.HCM đã luôn tận tình hƣớng dẫn và truyền thụ
những kiến thức chuyên môn cũng nhƣ thực tế trong suốt quá trình làm đề tài
này để giúp em có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp của mình.

-

Anh Hƣng, anh chị Phòng kiểm soát ô nhiễm của Chi cục bảo vệ môi trƣờng
tỉnh Đồng Nai đã tận tình chỉ dẫn, hỗ trợ thực hiện luận văn này.


-

Gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 12 năm 2016.


TÓM TẮT
Ô nhiễm không khí là một vấn đề đang đƣợc quan tâm hiện nay, đặc biệt là ở
các đô thị, nơi tập trung đông dân cƣ, sự phát triển của xã hội đã thúc đẩy nhanh quá
trình công nghiệp hóa, hiện đại quá đất nƣớc, tác động mạnh mẽ đến môi trƣờng, ảnh
hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời. Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu vấn đề không khí
là hết sức cần thiết.
Trong bài luận văn này, đề tài đã sử dụng hai phƣơng pháp chủ yếu là phƣơng
pháp mô hình hóa và công cụ GIS tạo dữ liệu cho mô hình AERMOD, sử dụng phần
mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata
của thành phố Biên Hòa bằng việc xây dựng các kịch bản ở khu công nghiệp, để từ đó
có thể đánh giá vấn đề không khí tại đây.
Kết quả của quá trình nghiên cứu cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm TSP, SO2,
CO chƣa vƣợt quá so với QCVN 05/2013 về chất lƣợng môi trƣờng không khí xung
quanh. Tuy vậy, đề tài cũng đƣa ra một số giải pháp đề góp phần phòng ngừa ô nhiễm
không khí. Trong tƣơng lai, nếu có cơ hội, em sẽ tiếp tục nghiên cứu, khảo sát, thu
thập đầy đủ các thông tin về nguồn thải, dữ liệu khí tƣợng, các nguồn đƣờng, nguồn
vùng để có kết quả chính xác hơn.


ABSTRACTS
The air pollution is a problem being considered at present, especially in urban
areas, crowded places people, the development of society has accelerated the process
of industrialization and modernization of the country, strong impact on the
environment, affect human health. Therefore, the study of the problem of air is
essential.
In this essay, subjects used two main methods are methods of modeling and GIS
tools for model creation data AERMOD, using software Lakes AERMOD View assess
air pollution in parks industrial Amata Bien Hoa city by constructing scenarios in
industrial zones, so that can assess the problem of air here.
The results of the study showed that the concentration of pollutants TSP, SO2,
CO not exceed than QCVN 05/2013 on air quality surrounding environment.
However, the project also provides some proposed solutions contribute to the
prevention of air pollution. In the future, if given the opportunity, I will continue to
research, survey and collect sufficient information on waste sources, meteorological
data, the source line, source regions for more accurate results.


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
TP.Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 12 năm 2016
Giảng viên hƣớng dẫn


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
TP.Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 12 năm 2016
Giảng viên phản biện


MỤC LỤC

MỤC LỤC ........................................................................................................................i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................vi
PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
1 ĐẶT VẤN ĐỀ ..........................................................................................................1
2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................................2
3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI ................................................................................................ 2
4 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN ............................................................ 3
5 PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN ...............................................................................3
6 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI ...................................................................................................3
CHƢƠNG 1 .....................................................................................................................4
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................................ 4
1.1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HÓA .....................................................................4
1.1.1 Khái niệm ........................................................................................................4
1.1.2 Vai trò và ý nghĩa của mô hình hóa môi trƣờng [5]........................................4
1.1.3 Các bƣớc thiết lập và phát triển mô hình [5] ..................................................4
1.2 MÔ HÌNH AERMOD ............................................................................................ 5
1.2.1 Giới thiệu mô hình AERMOD ........................................................................5
1.2.2 Phƣơng trình cơ bản để tính nồng độ chất ô nhiễm trong khí quyển ..............7
1.2.3 Phƣơng trình lan truyền nồng độ các chất ô nhiễm của AERMOD ...............7
1.2.4 Giới thiệu phần mềm Lakes AERMOD View ................................................8
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .................................................................................9
1.3.1 Tình hình nghiên cứu thế giới .........................................................................9
1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ................................................................ 10

i


1.4 QUY TRÌNH THỰC HIỆN .................................................................................11
1.4.1 Sơ đồ quy trình thực hiện ..............................................................................11
1.4.2 Thuyết minh quy trình ...................................................................................12
CHUƠNG 2 ...................................................................................................................13
HIỆN TRẠNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................13
2.1

TỔNG QUAN THÀNH PHỐ BIÊN HÒA ..................................................13

2.1.1 Điều kiện tự nhiên: ........................................................................................ 13
2.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội [1] ........................................................................14
2.2

TỔNG QUAN KHU CÔNG NGHIỆP AMATA ............................................15

2.2.1 Giới thiệu chung ............................................................................................ 15
2.2.2 Các ngành nghề đầu tƣ của khu công nghiệp: ..............................................16
2.3 MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ TẠI KHU CÔNG NGHIỆP AMATA ..............18
2.3.1 Nguồn thải .....................................................................................................18
2.3.2 Các biện pháp quản lý ...................................................................................20
CHƢƠNG 3 ...................................................................................................................21
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ............................................................................................... 21
3.1 KẾT QUẢ XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÔ HÌNH LAKES AERMOD
VIEW ......................................................................................................................... 21
3.1.1 Dữ liệu khí tƣợng .......................................................................................... 21
3.1.2 Dữ liệu hệ số phát thải của các nguồn thải ...................................................22
3.1.3 Điểm nhạy cảm của khu vực thực hiện ......................................................... 28
3.1.4 Kết quả xử lý dữ liệu địa hình .......................................................................29
3.1.5 Kết quả xử lý dữ liệu vị trí nguồn thải và điểm nhạy cảm ............................ 30
3.1.6 Bố trí miền tính (Domain) tại khu vực nghiên cứu .......................................31
3.2 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MÔ HÌNH HÓA ......................................................... 32
3.2.1 Kịch bản đánh giá hiện trạng, áp dụng phần mềm Lakes AERMOD View
cho tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 100% ............................................32
3.3.2 Kịch bản đánh giá hiện trạng áp dụng phần mềm Lakes AERMOD View ..43
cho tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 80% ..............................................43

ii


3.2.3 Kịch bản đánh giá hiện trạng áp dụng phần mềm Lakes AERMOD View
cho tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 120%. ...........................................55
3.3 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP .........................................68
3.3.1 Đánh giá kết quả............................................................................................ 68
3.3.2 Đề xuất giải pháp .......................................................................................... 68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 70
1. KẾT LUẬN............................................................................................................70
2. KIẾN NGHỊ ...........................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 71
Tài Liệu Trong Nƣớc .................................................................................................71
Tài liệu nƣớc ngoài ....................................................................................................71
PHỤ LỤC 1 ...................................................................................................................73
PHỤ LỤC 2 ...................................................................................................................78

iii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AMS: American Meteorological Society: Hiệp hội khí tƣợng Hoa kỳ.
CLKK: Chất lƣợng không khí.
EPA: Environmental Protection Agency: Cục bảo vệ môi trƣờng.
KCN : Khu công nghiệp.
KVNC: Khu vực nghiên cứu.
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam.
TNMT: Tài nguyên môi trƣờng.
TP: Thành phố.
TSP: Bụi.
SPL: Planetary boundary layer : Lớp biên địa hình.

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu đƣợc tổng hợp trong bảng sau ........................ 18
Bảng 3.1 Danh sách các nguồn phát sinh khí thải ......................................................... 22
Bảng 3.2 Hệ số phát thải khí ô nhiễm ...........................................................................25
Bảng 3.3 Kịch bản đánh giá hiện trạng, áp dụng phần mềm Lakes AERMOD View
cho tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 100% ............................................25
Bảng 3.4 Kịch bản đánh giá hiện trạng áp dụng phần mềm Lakes AERMOD View cho
tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 80% .....................................................26
Bảng 3.5 Kịch bản đánh giá hiện trạng áp dụng phần mềm Lakes AERMOD View cho
tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 120% ...................................................27
Bảng 3.6 Một số điểm nhạy cảm nẳm trong khu vực nghiên cứu. ................................ 29
Bàng 3.7 Nồng độ TSP cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015 ............................. 33
Bàng 3.8 Nồng độ TSP cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016 ............................. 35
Bảng 3.11 Nồng độ CO cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015 ............................ 41
Bảng 3.12 Nồng độ CO cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016 ............................ 43
Bảng 3.13 Nồng độ TSP cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015 ........................... 45
Bảng 3.14 Nồng độ TSP cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016 ........................... 47
Bảng 3.15 Nồng độ SO2 cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015............................ 49
Bảng 3.16 Nồng độ SO2 cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016............................ 51
Bảng 3.17 Nồng độ CO cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015 ............................ 53
Bảng 3.18 Nồng độ CO cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016 ............................ 55
Bảng 3.19 Nồng độ TSP cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015 ........................... 57
Bảng 3.20 Nồng độ TSP cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016 ........................... 59
Bảng 3.21 Nồng độ SO2 cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015............................ 61
Bảng 3.22 Nồng độ SO2 cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016............................ 63
Bảng 3.23 Nồng độ CO cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2015 ............................ 65
Bảng 3.24 Nồng độ CO cực đại tại vị trí điểm nhạy cảm năm 2016 ............................ 67

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ dữ liệu của mô hình AERMOD ............................................................. 6
Hình 1.3 Sơ đồ tiến trình thực hiện ...............................................................................11
Hình 2.1 Bản đồ hành chính thành phố Biên Hòa ......................................................... 13
Hình 3.1 Biểu đồ hoa gió năm 2015 ..............................................................................21
Hình 3.2 Biểu đồ hoa gió năm 2016 ..............................................................................22
Hình 3.3 Bản đồ địa hình cùa thành phố Biên Hòa ....................................................... 30
Hình 3.4 Bản đồ vị trí các nguồn thải và điểm nhạy cảm .............................................31
Hình 3.5 Bản đồ miền tính của mô hình ........................................................................32
Hình 3.6 Nồng độ cực đại của TSP trung bình 1h năm 2015........................................33
Hình 3.7 Biểu đồ nồng độ cực đại của TSP 2015 theo hƣớng Tây sang Đông .............33
Hình 3.8 Nồng độ cực đại của TSP trung bình 1h năm 2016........................................34
Hình 3.9 Biểu đồ nồng độ cực đại của TSP 2016 theo hƣớng Tây sang Đông .............35
Hình 3.10 Nồng độ cực đại của SO2 trung bình 1h năm 2015 ......................................36
Hình 3.11 Biểu đồ nồng độ cực đại của SO2 năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ...36
Hình 3.12 Nồng độ cực đại của SO2 trung bình 1h năm 2016 ......................................38
Hình 3.13 Biểu đồ nồng độ cực đại của SO2 năm 2016 theo hƣớng Tây sang Đông ...38
Hình 3.14 Nồng độ cực đại của CO trung bình 1h năm 2015 .......................................40
Hình 3.15 Biểu đồ nồng độ cực đại của CO năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ....40
Hình 3.16 Nồng độ cực đại của CO trung bình 1h năm 2016 .......................................42
Hình 3.17 Biểu đồ nồng độ cực đại của CO năm 2016 theo hƣớng Tây sang Đông ....42
Hình 3.18 Nồng độ cực đại của TSP trung bình 1h năm 2015......................................44
Hình 3.19 Biểu đồ nồng độ cực đại của TSP năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ...44
Hình 3.20 Nồng độ cực đại của TSP trung bình 1h năm 2016......................................46
Hình 3.21 Biểu đồ nồng độ cực đại của TSP năm 2016 theo hƣớng Tây sang Đông ...46
Hình 3.22 Nồng độ cực đại của SO2 trung bình 1h năm 2015 ......................................48
Hình 3.23 Biểu đồ nồng độ cực đại của SO2 năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ...48
vi


Hình 3.24 Nồng độ cực đại của SO2 trung bình 1h năm 2016 ......................................50
Hình 3.25 Biểu đồ nồng độ cực đại của SO2 năm 2016 theo hƣớng Tây sang Đông ...50
Hình 3.26 Nồng độ cực đại của CO trung bình 1h năm 2015 .......................................52
Hình 3.27 Biểu đồ nồng độ cực đại của CO năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ....52
Hình 3.28 Nồng độ cực đại của CO trung bình 1h năm 2016 .......................................54
Hình 3.29 Biểu đồ nồng độ cực đại của CO năm 2016 theo hƣớng Tây sang Đông ....54
Hình 3.30 Nồng độ cực đại của TSP trung bình 1h năm 2015......................................56
Hình 3.31 Biểu đồ nồng độ cực đại của TSP năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ...56
Hình 3.32 Nồng độ cực đại của TSP trung bình 1h năm 2016......................................58
Hình 3.33 Biểu đồ nồng độ cực đại của TSP năm 2016 theo hƣớng Tây sang Đông ...58
Hình 3.34 Nồng độ cực đại của SO2 trung bình 1h năm 2015 ......................................60
Hình 3.35 Biểu đồ nồng độ cực đại của SO2 năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ...60
Hình 3.36 Nồng độ cực đại của SO2 trung bình 1h năm 2016 ......................................62
Hình 3.37 Biểu đồ nồng độ cực đại của SO2 năm 2016 hƣớng Tây sang Đông ...........62
Hình 3.38 Nồng độ cực đại của CO trung bình 1h năm 2015 .......................................64
Hình 3.39 Biểu đồ nồng độ cực đại của CO năm 2015 theo hƣớng Tây sang Đông ....64
Hình 3.40 Nồng độ cực đại của CO trung bình 1h năm 2016 .......................................66
Hình 3.41 Biểu đồ nồng độ cực đại của CO năm 2016 theo hƣớng Tây sang Đông ....66

vii


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

PHẦN MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Biên Hòa là thành phố đô thị loại I và là tỉnh lỵ của tình Đồng Nai nằm ở khu
vực Đông Nam Bộ, Việt Nam. Bên cạnh đó, Biên Hòa cũng là thành phố công nghiệp
quan trọng, là nơi tiên phong trong lĩnh vực công nghiệp của cà nƣớc, do đó quá trình
công nghiệp ở đây phát triển rất mạnh mẽ. Chính do các quá trình này, hiện nay TP.
Biên Hòa đang phải đối đầu với những vấn đề môi trƣờng hết sức nghiêm trọng, đó là
sự cạn kiệt nguồn tài nguyên, sự suy giảm chất lƣợng môi trƣờng (môi trƣờng nƣớc,
môi trƣờng không khí…) ở mức độ báo động. Những vấn đề môi trƣờng này không
còn là phỏng đoán, dự báo mà đã dần dần đƣợc thể hiện rõ nét, cụ thể là các tai biến
môi trƣờng diễn ra thƣờng xuyên, sự ô nhiễm nguồn nƣớc tại các dòng sông chính, sự
ô nhiễm môi trƣờng không khí nghiêm trọng tại các khu vực đô thị và sức khỏe dân cƣ
trong khu vực có dấu hiệu giảm sút. Điều này đã đặt ra những thách thức lớn cho
những ngƣời thực hiện công tác quản lý môi trƣờng tại đây.
Trong những vấn đề môi trƣờng mà TP. Biên Hòa gặp phải, vấn đề môi trƣờng
nổi bật nhất và có tính chất nghiêm trọng nhất chính là sự ô nhiễm môi trƣờng không
khí. Các loại khí thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất của các nhà máy đã tạo ra
một lƣợng khói bụi cũng nhƣ các loại khí đã làm ô nhiễm môi trƣờng rất lớn. Một yếu
tố góp phần không nhỏ ảnh hƣởng đến môi trƣờng không khí tại khu công nghiệp là
tốc độ xây dựng hạ tầng ngày càng gia tăng. Điều đó đã làm giảm diện tích tự nhiên,
thiếu lƣợng cây xanh và gia tăng diện tích bê tông hóa làm cho môi trƣờng tại vùng
này không đảm bảo điều hòa không khí.
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm không khí một phần lớn là do xuất phát từ các hoạt
động công nghiệp, đặc biệt là khu công nghiệp, mức độ ô nhiễm của khu công nghiệp
tăng cao là do những biện pháp xử lý khí thải còn khá đơn giản, nhiều doanh nghiệp
không tự giác áp dụng công nghệ vào xử lý khí thải hoặc cố ý xả thải không qua xử lý.
Hơn nữa các khu công nghiệp chƣa có công cụ để tính toán lƣợng khí thải ô
nhiễm, chƣa thống nhất cách tính ô nhiễm từ nhiên liệu, loại hình công nghệ. Công tác
thanh tra, kiểm tra chỉ tập trung chủ yếu vào nƣớc thải và chất thải nguy hại của doanh
nghiệp, còn khí thải chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Bên cạnh đó các khu công nghiệp
mọc lên rất nhiều và thu hút đầu tƣ nƣớc ngoài đã tạo ra nhiều áp lực lớn về môi
trƣờng, đặt ra nhiều thách thức giữa yêu cầu bảo vệ môi trƣờng và lợi ích tăng trƣởng
kinh tế. Trong đó, KCN Amata cũng là một trong những KCN có khả năng gây ô
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

1


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

nhiễm môi trƣờng không khí. Do đó đề tài luận văn về “ Ứng dụng phần mềm Lakes
AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata thành phố
Biên Hòa” góp một phần nào đó quản lý các vấn đề ô nhiễm không khí tại khu công
nghiệp.

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Mục Tiêu Tổng Quát:
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu
công nghiệp Amata, tạo cơ sở cho việc đề xuất giải pháp quản lý.
Mục tiêu chi tiết:
Để thực hiện mục tiêu tổng quát đã đề ra, tác giả tiến hành thực hiện bốn mục
tiêu chi tiết sau:
- Xây dựng cơ sở dữ liệu để phục vụ cho việc xây dựng bản đồ tại khu vực nghiên
cứu.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu phát thải bao gồm: Xây dựng cơ sở dữ liệu khí tƣợng và
xây dựng cơ dữ liệu phát thải khí ô nhiễm.
- Chạy phần mềm Lakes AERMOD View tác giả đã xây dựng ba kịch bản nhƣ
sau:
+ Kịch bản 1: Kịch bản đánh giá hiện trạng, áp dụng phần mềm Lakes AERMOD
View cho tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 100%.
+ Kịch bản 2: Kịch bản đánh giá hiện trạng áp dụng phần mềm Lakes AERMOD
View cho tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 80%.
+ Kịch bản 3: Kịch bản đánh giá hiện trạng áp dụng phần mềm Lakes AERMOD
View cho tất cả các nguồn thải hoạt động công suất 120%.
- Đƣa ra các biện pháp quản lý chất lƣợng môi trƣờng KCN Amata.
3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Đề tài này gồm năm nội dung chính sau đây:
- Nội dung 1: Thu tập, tổng hợp, xử lý các dữ liệu quan trắc về khí tƣợng.
- Nội dung 2: Xây dựng cơ sở dữ liệu khí tƣợng làm dữ liêu đầu vào cho mô hình.
- Nội dung 3: Thu thập và xây dựng cơ sở dữ liệu phát thải chất ô nhiễm không khí
của các nhà máy trong KCN.

SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

2


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

- Nội dung 4: Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View để đánh giá mức độ ô
nhiễm do TSP, SO2, CO do các nhà máy trong KCN Amata gây ra.
- Nội dung 5: Nghiên cứu các biện pháp giảm tải lƣợng ô nhiễm và đề xuất các
giải pháp quản lý nhằm đảm bảo chất lƣợng không khí trong KCN Amata va khu
vực xung quanh đạt quy chuần hiện hành.
4 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI THỰC HIỆN
Đối tượng thực hiện:
- Hiện trạng chất lƣợng không khí tại khu công nghiệp Amata.
- Một số thông số cơ bản phản ánh CLKK tại khu vực nghiên cứu: TSP, SO2, CO.
- Phần mềm Lakes AERMOD View.
Phạm vi thực hiện:
Không gian tại KCN Amata.
Thời gian năm 2015-2016.
5 PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN
-

Để thực hiện đề tài này tác giả sử dụng sáu phƣơng pháp sau:
Phƣơng pháp tổng quan tài liệu.
Phƣơng pháp thống kê và xử lý số liệu.
Phƣơng pháp khảo sát, điều tra thu thập số liệu.
Phƣơng pháp mô hình hóa.
Phƣơng pháp ứng dụng GIS.
Phƣơng pháp tham khảo ý kiến của chuyên gia.

6 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
Quản lý chất lƣợng môi trƣờng không khí là một vấn đề môi trƣờng quan trọng
do tình hình không khí ô nhiễm tại các KCN ngày càng gia tăng với tốc độ chóng mặt.
Đề tài thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế về việc quản lý chặt chẽ và xử lý
triệt để các doanh nghiệp phát thải khí thải gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng môi trƣờng
trong KCN và khu vực xung quanh KCN.

SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

3


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HÓA
1.1.1 Khái niệm
Mô hình hóa môi trƣờng là cách tiếp cận toán học mô phỏng diễn biến chất lƣợng
môi trƣờng dƣới ảnh hƣởng của một hoặc tập hợp các tác nhân có khả năng tác động
đến môi trƣờng, dự báo tác động của môi trƣờng và kiểm soát các nguồn gây ô nhiễm
( Lê Hoàng Nghiêm, 2014).
1.1.2 Vai trò và ý nghĩa của mô hình hóa môi trƣờng [5]
Các mô hình hóa môi trƣờng đƣợc xây dựng nhằm mục đích:
- Đạt đƣợc những hiểu biết tốt hơn về sự tan rã và vận chuyển của các hóa chất
bằng cách xác định định lƣợng trên co sở các phản ứng, sự hình thành và sự di
chuyển của chúng.
- Xác đinh nồng độ tiếp xúc và đánh giá ảnh hƣởng của các hóa chất đối với con
ngƣời và các sinh vật sống trong quá khứ, ở hiện tại và tƣơng lai.
- Dự đoán các điều kiện tƣơng lai trong các điều kiện kịch bản về tải trọng và kế
hoạch hành động khác nhau.
1.1.3 Các bƣớc thiết lập và phát triển mô hình [5]
Mô hình toán học của bất kỳ một quá trình kỹ thuật môi trƣờng nào cũng đƣợc
xây dựng ít nhất qua bốn bƣớc nhƣ sau:
- Nhận diện các cơ chế, nguyên lý cơ bản và chi phối hệ thống nghiên cứu sau khi
đã nghiên cứu kỹ các quá trình vật lý, hóa học và sinh học.
- Phát triển và mô tả hệ thống nghiên cứu bằng ngôn ngữ toán học dƣới dạng các
biểu thức toán học
- Giải phƣơng trình hay hệ phƣơng trình này bằng phƣơng pháp giải tích nếu có
thể, nếu không thì giải bằng phƣơng pháp số.
- Kiểm tra lời giải của mô hình có thỏa mãn các dữ liệu đã cho trƣớc hay không,
nếu không quá trình xây dựng mô hình đƣợc quay về bƣớc 1 và lập đi lập lại cho
đến khi lời giải của mô hình có thể chấp nhận đƣợc.
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

4


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

Nguyên lý bảo toàn thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình mô hình hóa. Các mô
hình hóa, sinh học phải tuân thủ nguyên lý bảo tồn khối lƣợng cũng nhƣ nguyên lý bảo
toàn năng lƣợng và động lƣợng. Chúng ta sẽ áp dụng trong nghiên cứu sinh thái hai
nguyên lý sau đây:
- Các hệ sinh thái bảo toàn vật chất
+ Các hệ sinh thái bảo toàn vật chất
+ Các hệ sinh thái bảo toàn năng lƣợng
Nguyên lý bảo toàn vật chất có thể đƣợc thể hiện bằng công thức toán
học sau đây:

Trong đó:
m là tổng khối lƣợng của hệ. Thực tế ứng dụng khẳng định này đòi hỏi hệ sinh
thái phải xác định có chỉ ra biên của hệ.

Thay m = V.c, trong đó c là nồng độ ta nhận đƣợc công thức
Trong đó:
V – là thể tích của hệ .
Nếu sử dụng nguyên lý bảo tồn khối lƣợng cho các thành phần hóa học, có thể
biến đổi phƣơng trình trên nhƣ sau:

Theo thời gian sẽ có sự bổ sung và quá trình biến đổi dẫn tới sự hao hụt chất ban
đầu.

1.2 MÔ HÌNH AERMOD
1.2.1 Giới thiệu mô hình AERMOD
Mô hình AERMOD là chữ viết tắt của cụm từ The AMS/EPA Regulatory Model.
Mô hình AERMOD đƣợc phát triển dựa trên mô hình AERMIC bởi cơ quan khí tuợng
và cục bảo vệ môi trƣờng Hoa Kì. Một nhóm làm việc hợp tác của các nhà khoa học từ
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

5


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

AMS và EPA, AERMIC bƣớc đầu đã đƣợc hình thành trong năm 1991, Sau đó
AERMIC phát triển thành AERMOD và đƣợc chính thức sử dụng vào ngày 9/12/2005.

Hình 1.1 Sơ đồ dữ liệu của mô hình AERMOD
Mô hình AERMOD gồm hai nguồn dữ liệu là công cụ khí tƣợng AERMET và
công cụ địa hìnhAERMAP.
- Công cụ khí tƣợng (AERMET): sử dụng các phép đo khí tƣợng, để tính toán các
thông số lớp biên nhất định, xử lý các số liệu khí tƣợng bề mặt trên các tầng khác
nhau, xử lý về hƣớng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ cao.
- Công cụ địa hình (AERMAP) có mục đích chính là để thể hiện cho một mối quan
hệ vật lý giữa các tính năng địa hình và hoạt động của đám ô nhiễm không khí.
Nó tạo ra các dữ liệu và chiều cao cho từng vị trí. Nó cũng cung cấp thông tin
cho phép các mô hình phân tán để mô phỏng tác động của không khí.
AERMOD là một mô hình chùm trạng thái ổn định ở chỗ nó giả định rằng nồng
độ ở tất cả các khoảng cách trong một giờ đƣợc mô hình hóa và đƣợc điều chỉnh bởi
khí tƣợng trung bình của giờ. AERMOD đƣợc áp dụng cho các vùng nông thôn, thành
thị, bằng phẳng, phức tạp và các loại nguồn thải nhƣ nguồn điểm, nguồn đƣờng, nguồn
diện tích. Kết quả mô phỏng dƣới dạng hình ảnh không gian 2 chiều, 3 chiều, giúp
ngƣời dùng dể dàng nhận thấy những tác động của khí thải lên nơi khảo sát (Akula
Venkatram, 2008).

SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

6


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

1.2.2 Phƣơng trình cơ bản để tính nồng độ chất ô nhiễm trong khí quyển
Khi mô tả quá trình khuyếch tán chất ô nhiễm trong không khí bằng mô hình
toán học thì mức độ ô nhiễm không khí thƣờng đƣợc đặc trƣng bằng trị số nồng độ
chất ô nhiễm phân bố trong không gian và biến đổi theo thời gian.
Trong trƣờng hợp tổng quát, trị số trung bình của nồng độ ô nhiễm trong không
khí phân bố theo thời gian và không gian đƣợc mô tả từ phƣơng trình chuyển tải vật
chất (hay là phƣơng trình truyền nhiệt) và biến đổi hoá học đầy đủ nhƣ sau:
(

)

(

)

(

)

Trong đó:
C : Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí.
x, y, z: Các thành phần toạ độ theo trục Ox, Oy, Oz.
t : Thời gian.
Kx, Ky, Kz : Các thành phần của hệ số khuyếch tán rối theo các trục Ox, Oy, Oz.
u,v,w : Các thành phần vận tốc gió theo trục Ox, Oy, Oz.
Wc : Vận tốc lắng đọng của các chất ô nhiễm
: Hệ số tính đến sự liên kết của chất ô nhiễm với các phần tử khác của môi
trƣờng không khí.
: Hệ số tính đến sự biến đổi chất ô nhiễm thành các chất khác do những quá
trình phản ứng hoá học xảy ra trên đƣờng lan truyền (Đinh Xuân Thắng, 2007).
1.2.3 Phƣơng trình lan truyền nồng độ các chất ô nhiễm của AERMOD
- Phƣơng trình lan truyền chất ô nhiễm [10]

Trong đó CS{xr, yr, z} là tổng nồng độ các chất ô nhiễm.
Q là tỷ lệ phát thải của nguồn gây ô nhiễm (g/s).
u~ là tốc độ gió (m/s).
σzs khoảng cách lan truyền nồng độ cho nguồn cố định (m).
zieff chiều cao địa hình (m).
hes là chiều cao của ống khói (m).
m là khối lƣợng nhiên liệu tiêu thụ (tấn/giờ).
- Tải lƣợng khí ô nhiễm phát thải từ các ống khói công nghiệp:
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

7


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata



Ei Tải lƣợng phát thải khí ô nhiễm i.
EFi,j,k là hệ số phát thải i cho loại nguồn j của nhiên liệu k.
Aj,k tiêu thụ hàng năm của nhiên liệu k trong nguồn j.
1.2.4 Giới thiệu phần mềm Lakes AERMOD View
Lakes AERMOD View là gói phần mềm mô hình hoàn chỉnh và mạnh mẽ phân
tán không khí liên tục của Hoa Kỳ, đƣợc áp dụng cho nhiều khí thải với bán kính trong
phạm vi 50 km, sử dụng phƣơng trình lan truyền nồng độ các chất ô nhiễm trong
AERMOD với các thông số nhƣ vận tốc gió, chiều cao ống khói, chiều cao địa hình, tỷ
lệ phát thải của các nguồn gây ô nhiễm. Phần mềm này với giao diện có sẵn nhƣ dữ
liệu địa hình, bản đồ khu vực nghiên cứu.

Hình 1.2 Giao diện mô hình AERMOD View

a. Dữ liệu nguồn thải
Đề tài chỉ xét đến dử liệu nguồn thải là nguồn điểm (point source) nên trong phần
này chỉ nêu các thông số mô hình cần thiết đối với nguồn thải điểm.
- Tên nguồn: Nhập tên để xác định nguồn, không vƣợt quá 8 ký tự
- Tọa độ X: Tọa độ X (Đông - Tây) để định vị nguồn (m) đƣợc đo tại
tâm nguồn điểm.
- Tọa độ Y: Tọa độ Y (Bắc - Nam) để định vị nguồn (m) đƣợc đo tại
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

8


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

-

tâm nguồn điểm.
Chiều cao hiệu quả của nguồn thải so mặt đất (m)
Tải lƣợng: Tốc độ phát thải các chất ô nhiễm (g/s)
Nhiệt độ khí thải: Nhiệt độ dòng khí thoát ra (oK)
Vận tốc khí thải: Tốc độ thoát ra dòng khí tại miệng ống khói (m/s)
Đƣờng kính ống khói (m)

b. Dữ liệu khí tƣợng
Các dữ liệu cần thu thập để dự báo mức độ vận chuyển, khuếch tán và biến đổi
nồng độ của các chất ô nhiễm bao gồm:
- Hƣớng gió.
- Tốc độ gió.
- Tổng mây che phủ.
- Nhiệt độ không khí xung quanh.
- Chiều cao xáo trộn.
c. Dữ liệu vị trí tiếp nhận
Điểm tiếp nhận nguồn phát thải hay gọi là điểm nhạy cảm là điểm dễ gây ô
nhiễm nhƣ Bệnh viện, trƣờng học, khu dân cƣ... Số liệu điểm tiếp nhận bao gồm:
- Tọa độ vị trí điểm tiếp nhận.
- Cao độ vị trí tiếp nhận (nếu có).
d. Hệ tọa độ
Hệ tọa độ sử dụng trong các mô hình phát tán không khí là UTM zone 48N WGS
84 (Universal Transverse Mercator ). Hệ UTM sử dụng đơn vị là mét (m) làm đơn vị
đo đạc cơ bản cho phép xác định vị trí các điểm chính xác.
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.3.1 Tình hình nghiên cứu thế giới
Mô hình AERMOD đƣợc phát triển dựa trên mô hình AERMIC bởi cơ quan
khí tƣợng và cục bảo vệ môi trƣờng Hoa Kì. Một nhóm làm việc hợp tác của các nhà
khoa học từ AMS và EPA, AERMIC bƣớc đầu đã đƣợc hình thành trong năm 1991.
Sau đó AERMIC phát triển thành AERMOD. Và đƣợc chính thức sử dụng vào
ngày 9/12/2005. Kết quả mô phỏng dƣới dạng hình ảnh không gian 2 chiều hoặc 3
chiều, giúp ngƣời dùng dể dàng nhận thấy những tác động của khí thải lên nơi khỏa
sát. Dƣới đây là một số ứng dụng trên thế giới:
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

9


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

-

Farzana Danish, 2013: “Application of GIS in visualization and assessment of
ambient air quality for SO2 in Lima Ohio”. Phƣơng pháp là chạy ứng dụng mô
hình AERMOD và hiển thị phân bố không gian bằng ArcGIS. Kết quả của mô
hình cho thấy chất lƣợng không khí ở thành phố Lima là kém.

-

Vishwa H.Shukla và Varandan, 2014: “Performance Study of AERMOD under
Indian Condition” nghiên cứu tập trung vào đánh giá công suất mô hình
AERMOD, kết quả cho thấy của mô hình AERMOD phù hợp với mọi địa hình.
Những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã đánh dấu sự thành công của mô hình
AERMOD và GIS trong lĩnh vực môi trƣờng đặt biệt là môi trƣờng không khí.

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Tại Việt Nam mô hình Aermod đã đƣợc ứng dụng để mô phỏng không khí cho
nhà máy xi măng Bỉm Sơn, Thanh Hóa.Tính mới của công trình này hiên ở chỗ
AERMOD cho phép lƣu ý tới yếu tố địa hình xung quanh của Công ty xi măng Bỉm
Sơn mà các mô hình khác chƣa thể lƣu ý đƣợc. Kết quả chạy mô hình đã đƣợc kiểm
chứng với số liệu đo đạc cho phép khẳng định đô tin cậy của kết quả tính toán. Tuy
nhiên kết quả trên mới chỉ dừng lại việc áp dụng cho các nguồn điểm, việc áp dụng
Aermod cho các nguồn di động nhƣ nguồn ô nhiễm do xe cộ thì chƣa đƣợc thực hiện.
Hồ Thị Ngọc Hiếu (2011) đã xây dựng hệ thống tích hợp đánh giá ô nhiễm
không khí do các phƣơng tiện giao thông đƣờng bộ tại Huế với phƣơng pháp nghiên
cứu của đề tài là kết hợp truyền thông, AERMOD và GIS. Kết quả là xây dựng đƣợc
bản đồ phân bố ô nhiễm do giao thông cho Huế.
Nguyễn Thị Lan Anh (2015) đã ứng dụng mô hình AERMOD mô phỏng và
đánh giá ô nhiễm không khí từ hoạt động sản xuất của nhà máy gang thép Formosa Hà
Tĩnh đến môi trƣờng. Luận văn tập trung nghiên cứu vào các vấn đề sau: Đánh giá
hiện trạng chất lƣợng môi trƣờng không khí tại khu vực dự án, thu thập số liệu về
nguồn thải dự kiến của nhà máy, số liệu khí tƣợng và dữ liệu làm bản đồ địa hình.
Ngoài ra, còn thu thập thông tin về các khu vực nhạy cảm quanh khu dự án. Trên cơ sở
kết quả chạy mô hình AERMOD, đã thực hiện dự báo và xây dựng bản đồ phân bố ô
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

10


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

nhiễm NO2, SO2, TSP theo các kịch bản để đánh giá ô nhiễm trong trƣờng hợp xấu
nhất.
Nguyễn Thị Hồng Nhung (2016) đã ứng dụng mô hình AERMOD và kỹ thuật
GIS mô phỏng chất lƣợng không khí tại sông Thị Vải. Đề tài đánh giá chất lƣợng
không khí tại sông Thị Vải dựa vào việc tính toán nồng độ các chất ô nhiễm không khí
SO2 , NOX , CO, TSP, THC/VOC. Kết quả của đề tài này là xây dựng bản đồ mô
phỏng chất lƣợng không khí.

1.4 QUY TRÌNH THỰC HIỆN
1.4.1 Sơ đồ quy trình thực hiện

Hình 1.3 Sơ đồ tiến trình thực hiện
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

11


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

1.4.2 Thuyết minh quy trình
Thu thập dữ liệu liên quan tới đề tài thực hiện bao gồm bản đồ hành chính
thành phố Biên Hòa, số liệu nguồn thải , dữ liệu khí tƣợng.
Xử lý số liệu nguồn thải bằng cách tính toán tải lƣợng ô nhiễm của TSP, SO2,
CO, xử lý dữ liệu khí tƣợng bằng file exel rồi chuyển qua file có đuôi (.dat) để làm dữ
liệu đầu vào chạy mô hình AERMET, từ file có đuôi (.dat) vẽ đƣợc bản đồ hoa gió.
Sau khi chạy mô hình AERMET thành công sẽ cho kết quả là 2 file đuôi (.PFL)
và file đuôi (.SFC), hai file này dùng để làm dữ liệu đầu vào để chạy mô hình
AERMOD.
Dữ liệu đầu vào của mô hình Aermod gồm hai tập tin khí tƣợng (.PFL) và
(.SFC) để chạy mô hình, dữ liệu nguồn thải bao gồm các doanh nghiệp trong khu KCN
Amata, điểm nhạy cảm, dữ liệu địa hình (Terrain).
Chạy phần mềm Lakes AERMOD View thu đƣợc nồng độ các chất ô nhiễm
không khí: TSP, SO2, CO, kiểm tra so với QCVN 05/2013 về chất lƣợng không khí
xung quanh để đánh giá và đề xuất biện pháp quản lý.

SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

12


Luận văn tốt nghiệp
Ứng dụng phần mềm Lakes AERMOD View đánh giá ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp Amata

CHUƠNG 2
HIỆN TRẠNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU
2.1 TỔNG QUAN THÀNH PHỐ BIÊN HÒA
2.1.1 Điều kiện tự nhiên:
a. Vị trí địa lý [1]:
TP Biên Hòa có tổng diện tích tự nhiên 154,67 km2, gồm 30 phƣờng - xã, là
trung tâm kinh tế - chính trị - văn hóa tỉnh Đồng Nai, là đô thị loại I, đồng thời cũng là
thành phố công nghiệp lớn của cả nƣớc.

Hình 2.1 Bản đồ hành chính thành phố Biên Hòa
Thành phố Biên Hòa có ranh giới đƣợc xác định:
- Phía Bắc giáp huyện Vĩnh Cửu tỉnh Đồng Nai.
- Phía Nam giáp huyện Long Thành.
- Phía Đông giáp huyện Thống Nhất.
SVTH: Lê Hoàng Phong
GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Ngân

13


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×