Thạc Sĩ ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (gis) và mô hình toán đánh giá chất lượng không khí tại nhà máy x

Tình trạng ô nhiễm không khí do hoạt động của con người mà chủ yếu là do

sản xuất công nghiệp gây ra luôn là vấn đề được quan tâm và đã trở thành đối tượng

nghiên cứu của nhiều nhà khoa học. Theo WHO, sản xuất công nghiệp của thế giới

đã thải vào không khí 25% khí NO2, 40-50% khí SO2 đồng thời gây ô nhiễm cho

người lao động cũng như dân cư tiếp giáp xung quanh.

Đối với TT Huế, kết quả phân tích số liệu về chất lượng môi trường không

khí trong 3 năm 2005-2007 tại các điểm ở khu công nghiệp Chân Mây, Phú Bài và

Tứ Hạ cũng như các số liệu khảo sát của Viện Tài nguyên, môi trường và Công

nghệ sinh học – Đại học Huế rải rác từ năm 2002 đến nay cho thấy: Môi trường

không khí ở thành phố Huế, các khu công nghiệp và vùng phụ cận trong thời kỳ

2002-2007 đã bắt đầu ô nhiểm, đặc biệt là bị ô nhiểm nặng bởi bụi lắng và bụi lơ

lửng, thậm chí còn cao hơn Đà Nẵng. Trung bình hàng năm có trên 75 tấn bụi lắng

rơi trên 1 km2 tại thành phố Huế, trong khi đó bụi lơ lửng cao gấp 2-3 lần tiêu chuẩn

cho phép. Tác động của ô nhiểm không khí thể hiện rõ ràng nhất tại khu vực xung

quanh nguồn gây ô nhiểm như ở nhà máy xi măng thuộc công ty hữu hạn xi măng

Luks Việt Nam (gọi tắt là nhà máy xi măng Luks), bụi ảnh hưởng đến sức khỏe, nhà

cửa, cây ăn quả, hoa màu . Các số liệu quan trắc cho thấy tại khu vực dân cư nồng

độ bụi lơ lửng đã vượt mức cho phép từ 3-6 lần, tình trạng ô nhiểm bởi khí độc như

CO, NO2, SO2 đều đang ở mức xấp xỉ ngưỡng này [5], [6], [7]. Có thể xem nhà máy

xi măng Luks ở khu công nghiệp Tứ Hạ là một điểm nóng về vấn đề ô nhiễm môi

trường không khí tại TT Huế, bởi thực tế đã có nhiều ý kiến, bài báo đăng tải, đơn

tranh chấp khiếu kiện của người dân về tình hình ô nhiễm không khí nghiêm trọng

do hoạt động của nhà máy này [31], [32]. Do vậy, việc đưa ra một công cụ đánh giá

chính xác nhằm tạo cơ sở cho công tác quản lý cũng như cải thiện chất lượng môi

trường không khí tại những điểm nóng ô nhiễm là một việc làm cấp bách và có ý

nghĩa quan trọng trong thời điểm hiện nay.

Những năm gần đây, các nhà quản lý môi trường, các nhà nghiên cứu môi

trường đã bắt đầu sử dụng mô hình phát tán ứng dụng với công nghệ GIS để dự báo

và đánh giá nồng độ chất ô nhiễm phân bố trong không khí do một hay nhiều nguồn

điểm gây ra cho khu vực xung quanh. Các chương trình, phần mềm, mô hình toán

học là những công cụ không thể thiếu trong công tác quản lý chất lượng môi trường

không khí, chúng phục vụ rất hiệu quả cho các hoạt động quan trắc, kiểm soát chất

thải, phòng ngừa ô nhiễm, cảnh báo sự cố [].

Một thực tế cho thấy, hầu hết các chương trình, phần mềm tính toán đang

được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi, phục vụ tương đối tốt cho công tác quản lý

chất lượng môi trường không khí hiện nay đều được xây dựng và phát triển tại các

nước có vĩ độ địa lý cao như Mỹ, Canada hay một số nước Bắc Âu. Chính vì vậy

một số hệ số thực nghiệm, những hệ số có nguồn gốc từ quá trình quan trắc đo đạc

thực tế lại mang đặc trưng của không khí tại các khu vực vĩ độ cao, liên quan trực

tiếp đến các yếu tố gió và nhiệt độ, xét về bản chất vật lý khí quyển khác nhiều so

với lớp không khí tại các vùng nhiệt đới, nhất là sự biến thiên nhiệt độ theo độ cao

và độ ẩm không khí. Do đó, việc trang bị và sử dụng các phần mềm, mô hình trong

công tác nghiên cứu, quản lý môi trường trong các vùng nhiệt đới chúng ta cần cân

nhắc khả năng áp dụng thực tế với các yếu tố thích hợp về địa lý.

Ở Việt Nam, đặc biệt là các thành phố lớn ở hai đầu đất nước, đã có rất nhiều

mô hình đang được nghiên cứu, thử nghiệm và áp dụng phục vụ các mục đích tính

toán, dự báo những yếu tố khí tượng, thời tiết cũng như các thành phần môi trường

không khí []. Thế nhưng, đối với TT Huế, cho đến thời điểm này, việc nghiên cứu

ứng dụng phương pháp mô hình hóa để giải quyết các bài toán về môi trường không

khí vẫn còn đang là vấn đề khá mới mẻ, các mô hình thích ứng với điều kiện khí

tượng cho TT Huế vẫn chưa được xây dựng một cách khoa học, phù hợp với điều

kiện khí hậu của khu vực. Vì vậy, việc tiến hành nghiên cứu và kiểm định để chọn

lựa ra mô hình thích hợp nhất nhằm áp dụng một cách có căn cứ khoa học dựa trên

số liệu khí tượng địa phương là cần thiết và có ích cho công tác quản lý môi trường

tại thành phố Huế nói chung và toàn tỉnh TT Huế nói riêng.

Xuất phát từ tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học đó, chúng tôi đã chọn đề tài

“ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) VÀ MÔ HÌNH TOÁN

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG THUỘC

CÔNG TY HỮU HẠN XI MĂNG LUKS (VIỆT NAM)” với mục đích nhằm:

- Ứng dụng một số mô hình phát tán ô nhiễm không khí (cụ thể là mô hình

Berliand và mô hình ISC3) để đánh giá, dự báo chất lượng không khí tại khu vực

nhà máy xi măng Luks; trên cơ sở đó sẽ lựa chọn mô hình phù hợp cho đối tượng

nghiên cứu.

- Kết hợp cơ sở dữ liệu môi trường, GIS và mô hình toán để tạo ra sản phẩm

nhằm phục vụ cho công tác quản lý chất lượng môi trường không khí tại khu vực

xung quanh nhà máy Luks.

Việc ứng dụng GIS và mô hình toán đánh giá ô nhiễm không khí đối với nhà máy

xi măng Luks nói riêng và TT Huế nói chung là rất quan trọng và hết sức cần thiết bởi

nó thể hiện tính cấp thiết trong việc đáp ứng được yêu cầu đánh giá, dự báo ô nhiễm,

quy mô và cường độ cực đại của chất ô nhiễm tại mặt đất; Bên cạnh đó đề tài còn góp

phần hỗ trợ các nhà quản lý môi trường đưa ra các quyết định cuối cùng trong việc lập

quy hoạch, cảnh báo ô nhiễm, lựa chọn các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm thích hợp.

Đề tài được thể hiện bởi sự kết hợp giữa hai công cụ quản lý là hệ thống thông

tin địa lý và mô hình hóa - sự kết hợp giữa công cụ quản lý thông tin đối tượng gắn

với vị trí địa lý và công cụ mang tính dự đoán. Điều này rất thích hợp trong công tác

quản lý môi trường không khí cho các cơ sở sản xuất nói riêng và quản lý môi

trường khu công nghiệp nói chung trên địa bàn tỉnh TT Huế. Hơn nữa, một điểm

mới mang tính thiết thực của đề tài là kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng vào thực

tiễn rất cao, vì đề tài có bao gồm cả nội dung tiến hành hiệu chỉnh mô hình thích

hợp cho điều kiện tự nhiên ở TT Huế và sản phẩm mô hình cũng sẽ được kiểm

chứng trong thực tế.

Đề tài thực hiện sẽ mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn thông qua việc:

- Góp phần cung cấp các luận cứ có cơ sở khoa học cho các nhà quản lý ở địa

phương về tình trạng môi trường không khí chịu sự tác động bởi các nguồn thải từ

nhà máy xi măng Luks.

- Góp phần giúp cho nhà máy xi măng Luks nhận biết được thực trạng ảnh

hưởng của nhà máy lên môi trường không khí xung quanh để có những biện pháp

khắc phục ô nhiễm kịp thời.

- Ngoài ra việc thực hiện luận văn này còn có ý nghĩa góp phần phục vụ công

tác nghiên cứu và giảng dạy theo hướng Tin học môi trường và mô hình hoá môi

trường tại các cơ sở đào tạo về ngành môi trường cho các trường đại học, Viện

nghiên cứu nói chung.

- Làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu liên quan đến dự báo, đánh giá ô

nhiễm không khí ở TT Huế.

Để thực hiện Luận văn này, các nội dung nghiên cứu sau được đặt ra:

- Điều tra, thu thập, phân tích và đánh giá các dữ liệu liên quan đến khu vực

xung quanh nhà máy xi măng Luks nhằm phục vụ cho mục đích nghiên cứu.

- Xây dựng các cơ sở khoa học cho vùng nghiên cứu: xác định vùng, phạm vi

nghiên cứu chính xác trên bản đồ số.

- Ứng dụng mô hình ISC3 kết hợp với mô hình Berliand đánh giá ô nhiễm hiện

tại cũng như dự báo trong tương lai cho nhà máy xi măng Luks.

- Ứng dụng phần mềm ENVIMAP để vẽ bản đồ ô nhiễm theo các kịch bản khác

nhau. (ENVIMAP: ENViromental Information Management and Air Pollution

estimation - Phần mềm quản lý và đánh giá ô nhiễm không khí)

- Tiến hành kiểm chứng mô hình, lựa chọn mô hình tối ưu nhất cho điều kiện khí

tượng ở TT Huế.

- Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm không khí do hoạt động sản

xuất của nhà máy xi măng Luks.