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.