Phương Pháp Tính Toán Chỉ Số Chất Lượng Không Khí (AQI) - 123doc

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... 2 Chương I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ (AQI) ................................................................................................................. 3 1.1 Khái niệm................................................................................................. 3 1.2 Giới thiệu về AQI..................................................................................... 3 Chương II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN AQI CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM................................................................................ 4 2.1 Phương pháp tính toán AQI của một số nước trên thế giới ....................... 4 2.2 Phương pháp tính toán AQI tại Việt Nam............................................... 25 2.3 Đánh giá các phương pháp tính toán AQI trên th ế giới và Việt Nam ...... 26 Chương III. ĐỀ XUẤT AQI CHO VIỆT NAM................................................ 28 3.1 Tính toán AQIh theo giờ ...........................Error Bookmark not defined. 3.2 Tính toán AQId theo ngày.........................Error Bookmark not defined. 3.3 Tiêu chuẩn chất lượng không khí của Việt Nam.....Error Bookmark not defined. Chương IV. TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM AQI.............................................. 28 4.1 Tính toán thử nghiệm AQI cho số liệu tại Hà Nội .................................. 32 4.2 Kết quả tính toán thử nghiệm AQI tại Đà Nẵng...................................... 36 KẾT LUẬN..............................................................................

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ (AQI) 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Giới thiệu về AQI 3

Chương II PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN AQI C ỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 4

2.1 Phương pháp tính toán AQI c ủa một số nước trên thế giới 4

2.2 Phương pháp tính toán AQI tại Việt Nam 25

2.3 Đánh giá các phương pháp tính toán AQI trên th ế giới và Việt Nam 26

Chương III ĐỀ XUẤT AQI CHO VIỆT NAM 28

3.1 Tính toán AQIh theo giờ Error! Bookmark not define d. 3.2 Tính toán AQId theo ngày Error! Bookmark not defined 3.3 Tiêu chuẩn chất lượng không khí của Việt Nam Error! Bookmark not defined. Chương IV TÍNH TOÁN TH Ử NGHIỆM AQI 28

4.1 Tính toán thử nghiệm AQI cho số liệu tại Hà Nội 32

4.2 Kết quả tính toán thử nghiệm AQI tại Đà Nẵng 36

KẾT LUẬN 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với quá trình phát triển của nền kinh tế, chất lượng không khí tại Việt Nam,

đặc biệt là tại các đô thị lớn ngày càng suy giảm Chất lượng không khí là lại một yếu

tố ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, vì vậy theo dõi diễn biến chất lượngkhông khí, cảnh báo kịp thời cho cộng đồng là một yêu cầu rất cần thiết

Trên thế giới, rất nhiều quốc gia đã thực hiện công bố chất lượng không khí theothời gian thực cho cộng đồng Để thực hiện được điều này thì các quốc gia đó phải xâydựng được mạng lưới quan trắc không khí khá hoàn ch ỉnh trên toàn lãnh thổ Được sự

quan tâm đầu tư của nhà nước cho công tác bảo vệ môi trường, mạng lưới quan trắc

không khí tự động liên tục đã và đang được mở rộng Đây là một điều kiện quan trọng

để có thể cung cấp thông tin về AQI cho cộng đồng

Thông qua nghiên cứu các phương pháp tính toán AQI đang đư ợc áp dụng trênthế giới và Việt Nam, phương pháp tính toán AQI áp d ụng cho số liệu của mạng lướiquan trắc không khí quốc gia đã được đề xuất Từ phương pháp tính toán AQI đư ợc đềxuất, trong thời gian tới thông tin về AQI sẽ được công bố cho cộng đồng dưới nhiềuhình thức khác nhau

Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ

(AQI)

1.1 Khái niệm

Chỉ số chất lượng không khí AQI là ch ỉ số đại diện cho nồng độ của một nhómcác chất ô nhiễm gồm CO, NOx, SO2, O3 và bụi, nhằm cho biết tình trạng chất lượngkhông khí và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người

1.2 Giới thiệu về AQI

Hiện nay trên thế giới rất nhiều quốc gia đã xây dựng phương pháp tính toán vàcông bố AQI cho cộng đồng Phương pháp tính toán AQI khá đa d ạng, tuy nhiên các

phương pháp đều có những nguyên tắc chung sau:

AQI được tính toán cho từng thông số Mỗi thông số sẽ xác định được một giá trị

AQI cụ thể, giá trị AQI cuối cùng là giá trị lớn nhất trong các giá trị AQI của mỗithông số (ở đây không dùng phương pháp tính giá tr ị trung bình vì chỉ cần có mộtthông số vượt quá ngưỡng cho phép là có thể kết luận môi trường đã bị ô nhiễm và có

ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng.)

c Các khoảng giá trị AQI và cảnh báo cho cộng đồng

Cần phải xác định các khoảng giá trị AQI khác nhau ứng với các cảnh báo khácnhau cho cộng đồng Khi giá trị AQI nằm trong một khoảng nào đó, thì thông điệpcảnh báo cho cộng đồng ứng với khoảng giá trị đó sẽ được đưa ra

Chương II PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN AQI C ỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN

THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.1 Phương pháp tính toán AQI c ủa một số nước trên thế giới

2.1.1 Hoa Kỳ

Hoa kỳ là quốc gia có mạng lưới quan trắc môi trường nói chung, mạng lướiquan trắc không khí nói riêng r ất hoàn chỉnh và đồng bộ Đây là cơ sở để xây dựng cácloại chỉ số, chỉ thị và đưa ra các cảnh báo kịp thời về hiện trạng và diễn biến của cácthành phần môi trường Chất lượng không khí của Hoa Kỳ đã được công bố theo thờigian thực trên hầu khắp lãnh thổ AQI được tính toán từ các thông số CO, O3, NO2,SO2, PM-10, PM-2,5 và có thang đo từ 0 – 500 Cụ thể các mức AQI và ý nghĩa củacác mức được cho trong bảng sau:

Bảng: Các mức AQI tại Hoa Kỳ

Khoảng giá trị AQI Cảnh báo cho cộng đồng về chất lượng môi trường

101 - 150 Ảnh hưởng xấu đến nhóm nhạy cảm

151 - 200 Ảnh hưởng xấu đến sức khỏe

201 - 300 Ảnh hưởng rất xấu đến sức khỏe

p L

Hi

L Hi

BP BP

I I

IHi: Chỉ số AQI ứng với nồng độ BPHi

IL0: Chỉ số AQI ứng với nồng độ BPL0

Bảng : Các chỉ số trên và chỉ số dưới dùng để tính AQI

SO2

(ppm)24h

NO2

(ppm)24h

-40.5 - 65.4 9.5

-12.4

0.145 0.224

-101 - 150 Ảnh hưởng đến

nhóm nhạy cảm0.096 -

0.115

0.165

-0.204

255 354

65.5 150.4

12.5 15.4

0.225 0.304

150.5 250.4

15.5 30.4

0.305 0.604

0.65 1.24

250.5 350.4

30.5 40.4

0.605 0.804

1.25 1.64

350.5 500.4

40.5 50.4

0.805 1.004

1.65 2.04

-401 - 500 Rất nguy hiểm

Để xây dựng được bảng các giá trị chỉ số trên và dưới như trên phải căn cứ vào

tiêu chuẩn quốc gia về giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong môi trường không khí

Bảng dưới trình bày tiêu chuẩn về không khí xung quanh c ủa Hoa Kỳ

Bảng: Tiêu chuẩn không khí của Hoa Kỳ

Trung bình 8 giờb 9 ppm (10 mg/m3)CO

Trung bình 1 giờb 35 ppm (40 mg/m3)

3)

O3 Trung bình một giờ cao nhấtc 0.12 ppm (235 µg/m

3)

150 µg/m3Trung bình nămf 15 µg/m3PM-2,5 Trung bình 24 giờg

65 µg/m3

Trung bình năm 0.03 ppm (80 µg/m3)SO2

Trung bình 24 giờb 0.14 ppm (365 µg/m3)

a Giá trị trong ngoặc là giá trị tương đương

b Không vượt quá một lần trong năm

c Không vượt quá 4 lần trong 3 năm

d Không vượt quá 3 lần trong 3 năm

e Sử dụng từ bách phần 98 trở xuống

Để hiểu rõ công thức tính toán AQI của Hoa Kỳ, ta sẽ tính toán thử nghiệm cho

một trường hợp cụ thể

Ví dụ nồng độ O3 trung bình 8 giờ là 0.087 ppm, xem trong b ảng 1 (bảng các chỉ

số trên và chỉ số) ta thấy giá trị 0.087 ppm nằm trong khoảng (0.076 đến 0.095) Vìvậy giá trị AQI ứng với nồng độ 0.087 sẽ nằm trong khoảng 101 – 150, giá trị cụ thể

được tính như sau:

 0 087 0 076  101 129 076

0 095 0

101 150

Như vậy giá trị AQI ứng với nồng độ O3 0.087 ppm là 129

Sau khi tính được các giá trị AQI của mỗi thông số, ta lấy giá trị AQI cao nhất

trong số các giá trị AQI của mỗi thông số làm giá trị AQI cuối cùng Ví dụ nồng độ O3trung bình 8 giờ là 0.077 ppm, nồng độ PM-2.5 là 40.9µg/m3 và nồng độ CO là 8.4ppm Ta tính toán các giá tr ị AQI cho mỗi thông số:

 0 077 0 076  101 104 076

0 095 0

101 150

40 4 65

101 150

5

 8 4 4 5  51 90 5

4 4 9

độ chất ô nhiễm vượt quá giới hạn này thì sức khỏe con người sẽ bị ảnh hưởng Mứchướng dẫn là giới hạn nồng độ chất ô nhiễm mong muốn đạt được để các chất ô nhiễm

không có ảnh hưởng đến con người và hệ sinh thái Mức hướng dẫn thể hiện mục tiêulâu dài của việc kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí, mức hướng dẫn nên được ápdụng cho các khu bảo tồn thiên nhiên, quốc gia, không áp dụng cho các khu vực pháttriển (ít nhất là ngắn hạn) Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh c ủa Bzaxin

được cho trong bảng dưới đây:

Bảng: Tiêu chuẩn chất lượng không khí của Braxin

Bảng: Các mức cảnh báo của Braxin

từ năm 1981 và xây dựng dựa trên kinh nghiệm của Mỹ và Canada

Các thông số được sử dụng để tính toán AQI bao gồm:

- Lưu huỳnh dioxit (SO2)

- Bụi lơ lửng (TSP)

- Bụi PM-10

- Carbon monoxide (CO)

- Ôzôn (O3)

- Nitơ dioxide (NO2)

Mỗi thông số sẽ xác định một chỉ số phụ, chỉ số cuối cùng là giá trị lớn nhấttrong các chỉ số phụ

Công thức tính toán AQI phụ giống công thức áp dụng tại Hoa Kỳ:

 0 00

0

L L

p L

Hi

L Hi

BP BP

I I

Các cảnh báo về ảnh hưởng của chất ô nhiễm không khí đến sức khỏe con

người được đưa ra thông qua các nghiên c ứu về y học trong và ngoài Braxin Các m ứcAQI và tác động đến sức khỏe được cho trong bảng sau:

-Những người trong nhóm nhạy cảm (trẻ em, người cao niên vànhững người có bệnh đường hô hấp và tim) có thể có các triệuchứng như ho khan và mệt mỏi Dân số nói chung không bị ảnh

hưởng

Kém

101 199

-Toàn dân có thể có các triệu chứng như ho khan, mệt mỏi Những

người trong nhóm nhạy cảm (trẻ em, người cao niên và nhữngngười có bệnh đường hô hấp và tim), có thể có tác động nghiêm

trọng đến sức khỏe

Xấu

200 299

-Toàn dân có thể có các các triệu chứng như ho khan, mệt mỏi, chảy

nước mắt, mũi họng và khó thở Có các hiệu ứng nghiêm trọng hơnđối với sức khỏe của các nhóm nhạy cảm (trẻ em, người cao niên và

những người có bệnh đường hô hấp và tim)

Nguy

hại >299

Toàn dân có thể có nguy cơ nghiêm tr ọng của sự bùng phát bệnh

đường hô hấp và tim mạch Tăng tử vong sớm ở những người thuộc

nhóm nhạy cảm

2.1.3 Hồng kông

Hồng Kông có một mạng lưới quan trắc không khí hoạt động hiệu quả với 11trạm quan trắc không khí cố định liên tục Mạng lưới quan trắc này cung cấp các sốliệu phục vụ việc đánh giá, giám sát ch ất lượng môi trường không khí cũng như phục

vụ quá trình đưa ra các quyết định về bảo vệ môi trường Số liệu quan trắc của mạng

lưới này được tính toán thành chỉ số AQI và công bố theo thời gian thực cho cộng

đồng trên nhiều phương tiện thông tin

Chỉ số chất lượng không khí được tính dựa trên số liệu của các thông số : TSP,

SO2, CO, O3 và NO3 Khoảng giá trị của AQI từ 0 – 500 và giá trị AQI từ 0 – 100

được coi là chất lượng môi trường không khí tốt Giá trị AQI lớn hơn 100 có nghĩa làmôi trường không khí đã bị ô nhiễm và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người Cụ thể

các khoảng giá trị AQI như sau:

Bảng : Các mức AQI và giá trị tương ứng tại Hong Kong

0 - 25 Không ảnh hưởng đến sức khỏe

26 - 50 Không ảnh hưởng đến người bình thường

51 - 100 Các tác động mãn tính có thể xảy ra nếu chịu tác động trong

thời gian dài

101 - 200

Những người bị bệnh tin hoặc bệnh hô hấp có thể nhận thấy

rõ tác động, người bình thường cũng có thể thấy các tác động

đến sức khỏe

201 - 500

Những người mắc bệnh tim hoặc bệnh hô hấp bị tăng đáng kểcác triêu chứng, người bình thường cũng dễ gặp các triệuchứng như: chảy nước mắt, ho, viêm họng…

Công thức tính toán chỉ số chất lượng không khí tại Hong Kong cũng tự nhưcông thức đang được áp dụng tại Hoa Kỳ, tuy nhiên các tham s ố trong công thức (cácchỉ số trên và chỉ số dưới) có sự khác biệt Công thức như sau:

0

0

L L

p L

Hi

L Hi

BP BP

I I

IL0: Chỉ số AQI ứng với nồng độ BPL0

Bảng các chỉ số trên và chỉ số dưới như sau:

Bảng : Các chỉ số dùng để tính AQI cho Hong Kong

AQI Liên hệ đến tiêu

Để xây dựng được bảng chỉ số như trên phải căn cứ vào tiêu chuẩn môi trường

quốc gia và các nghiên cứu về ảnh hưởng của chất ô nhiễm tới sức khỏe Bảng dưới

đây là tiêu chuẩn môi trường của Hồng Kông

Bảng : Tiêu chuẩn môi trường của Hong Kong

Loại trung bình Chất ô nhiễm

2.1.4 Hàn Quốc

Theo định nghĩa về chỉ số chất lượng không khí được đưa ra bởi bộ môi trường

Hàn Quốc thì chỉ số chất lượng không khí một cách để mô tả chất lượng không khíxung quanh dựa trên các nguy cơ s ức khỏe do tác động ô nhiễm không khí Chỉ số nàynhằm giúp cộng đồng dễ dàng hiểu được hiện trạng chất lượng không khí và có cácbiện bảo vệ sức khỏe cần thiết

Chỉ số chất lượng không khí được tính toán từ số liệu quan trắc của các thông số

SO 2 , NO 2 , CO, PM-10, O 3 Chỉ số này có giá trị từ 0 – 500 và được chia làm 6 mức

ứng với các mức độ ô nhiễm tương ứng, chỉ số AQI càng cao thì mức độ ô nhiễm càng

nặng

Hình: Các mức AQI áp dụng tại Hàn Quốc

Bảng dưới cảnh báo cụ thể đối với từng thông số, các cảnh báo gia tăng cùng v ới

sự gia tăng của các mức AQI

Bảng: cảnh báo mức AQI đối với từng thông số tại Hàn Quốc

động ngoàitrời tại cáckhu vực kẹtxe

Trẻ em và

bệnh đường

hô hấp: tránhcác hoạt

động ngoàitrời trongmột thời giandài

Người mắc

bệnh hô hấp,hoặc cácbệnh timmạch: tránhhoạt động

ngoài trờitrong thờigian dài

ngoài trời(ngay cả côngviệc mình từmức bình

thường) tránhnơi ùn tắc

giao thông khu vực cóchứa nhiều

-CO trong khíquyển -

Trẻ em và

bệnh đường

hô hấp: tránhcác hoạt

động ngoàitrời

Trẻ em,

người caotuổi, người

có bệnh timhoặc phổi:

đề nghị để

tránh hoạt

động ngoài

trời trongthời gian dài

Bệnh nhântim mạch hạnchế các hoạt

động ngoàitrời nhất làkhu vực kẹtxe

Trẻ em,

người caotuổi, người

có bệnh hôhấp, timmạch cấmcác hoạt

động ngoàitrời, người

bình thườnghạn chế rangoài

Bệnh nhân

có bệnh

hấp (Ví dụbệnh suyễn),

người caotuổi: hạn chếcác hoạt

Cấm hoạt

động quá

mức ngoàitrời

Bệnh nhân cóbệnh timmạch :cấmhoạt động tạicác khu vựckẹt xe Ngườibình thườngcấm hoạt

động ngoài

trời, bệnhnhân có bệnh

hấp chỉ hoạt

động trongnhà

Công thức tính toán chỉ số AQI phụ áp dụng tại Hàn Quốc tương tự tại Hoa Kỳ,công thức đó như sau:

Với Ip = Chỉ số chất lượng không khí của thông số p

Bảng : Các chỉ số trên và chỉ số dưới dùng để xác định AQI tại Hàn Quốc

Ý nghĩa Tốt Trung bình Ảnh hưởng

đến nhóm nhạy cảm

Tiêu chuẩn chất lượng không khí của Hàn Quốc được cho tại bảng sau:

Bảng: Tiêu chuẩn môi trường không khí của Hàn Quốc

Chỉ số chất lượng không khí tại Thái Lan được tính toán dựa trên các thông số:

O3 trung bình 1-giờ, NO2 trung bình 1-giờ, CO trung bình 8-giờ, SO2 trung bình giờ, PM10 trung bình 24-giờ Mỗi thông số sẽ tính toán được một chỉ số phụ, chỉ sốcuối cùng là giá trị lớn nhất trong các chỉ số phụ

24-AQI có thang đo 0 – 300 và được chia làm 5 mức ứng với các màu sắc khác nhau

Bảng: Các mức AQI và cảnh báo

0-100 Trung bình Xanh lá cây Không có ảnh hưởng đến sức khỏe

101-200 Ảnh hưởng đến

Nhón nhạy cảm (người già, trẻ em, người

có bệnh hô hấp tránh ra ngoài trời)

201-300 Ảnh hưởng mạnh

Nhóm nhạy cảm tránh ở ngoài trời, mọi

người hạn chế ở ngoài

Trên 300 Nguy hại Đỏ Mọi người nên tránh ra ngoài

Công thức tính toán AQI phụ như sau:

Xi = nồng độ các chất ô nhiễm

Xij = nồng độ các chất ô nhiễm ở mức dưới của Xi

Xij+1 = nồng độ các chất ô nhiễm ở mức trên Xi

Ii = Chỉ số AQI phụ

Iij = chị số AQI phụ mức dưới Iij

Iij+1 = Chỉ số AQI phụ mức trên Iij

Các mức trên và mức dưới được cho trong bảng sau:

Bảng: Các mức trên và dưới tại Thái Lan

Bảng: Tiêu chuẩn chất lượng không khí của Thái Lan

1 h 30 ppm (34.2 mg/m3)CO

Bảng : các mức AQI đang được áp dụng tại Astralia

C AQI  100 

AQIphu: Chỉ số chất lượng không khí phụ

Cp: Nồng độ của thông số

Qp: Giá trị tiêu chuẩn của thông số

Giá trị chỉ số chất lượng không khí bằng 100 tương ứng với nồng độ thông sốbằng với giá trị tiêu chuẩn của thông số đó Các thông số và tiêu chuẩn tương ứng

được lựa chọn và lấy ra từ bảng Quy định tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh

của Astralia Các thông s ố dùng để tính AQI bao gồm:

Bảng: Các thông số và giá trị tiêu chuẩn dùng để tính AQI

Chỉ số chất lượng không khí đang đư ợc áp dụng tại Anh hiện nay có thang từ 1

đến 10 Để xác định giá trị của chỉ số này ta không cần một công thức toán học liên hệ

giữa giá trị thông số ô nhiễm và giá trị AQI, ta chỉ cần có 1 bảng so sánh, khi giá trịthông số nằm trong một khoảng nào đó thì ta có chỉ số AQI tương ứng

Các mức AQI đang áp dụng hiện nay là:

Bảng: Các mức AQI đang được áp dụng tại Anh

Thấp 1, 2, 3 Không có tác động đối với cả những đối tượng nhạy cảm

Trung bình 4, 5, 6 Ảnh hưởng nhẹ, có thể nhận thấy ở nhóm nhạy cảm, không

cần các biện pháp can thiệp

Cao 7, 8, 9 Ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe, có thể nhận thấy rõ ở nhóm

nhạy cảm Cần có các biện pháp phòng chống như hạn chế đi

ra ngoài

Rất cao 10 Ảnh hưởng mạnh đến nhóm nhạy cảm, chất lượng không khí

có dấu hiệu ô nhiễm nặng.

Các giá trị AQI được xác định trong bảng dưới đây, bảng này được xây dựng từtiêu chuẩn môi trường quốc gia và các nghiên cứu về ảnh hưởng của chất ô nhiễm tớisức khỏe

Bảng: tương ứng giữa giá trị thông số và giá trị AQI

Trung bình

8 giờ hoặc 1 giờ *

17-190

96-99

50-176

89-66

33-7.6

3.9-6.6

3.3-42

22-40

66-99

49

33-286

191-149

100-265

177-99

67-11.5

7.7-9.9

6.7-64

43-62

41-Trung bình

100-125

62

50-381

287-199

150-354

266-132

100-13.4

11.6-11.5

10.0-74

65-72

63-5 126- 63- 382- 200- 355- 133- 13.5- 11.6- 75-