07/01/2022
TÓM TẮT
Nghiên cứu các biện pháp nhằm đảm bảo sự an toàn không khí trong môi trường kín (không gian sinh hoạt, làm việc của con người) được coi là cấp thiết trong tình hình dịch bệnh COVID-19 hiện nay. Bài viết phân tích tình trạng ô nhiễm không khí (ÔNKK) do các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC), đây là các hợp chất độc hại từ các khí thải của phương tiện giao thông trong đô thị, cơ sở sản xuất công nghiệp, vật liệu xây dựng và từ các sản phẩm phục vụ cho việc trang trí nội thất. Bài viết dựa trên kết quả phân tích dữ liệu đo đạc của một nghiên cứu thực nghiệm về đánh giá chất lượng không khí (CLKK) và kiểm tra các nồng độ tiêu chuẩn tại một cơ sở giáo dục tại thành phố Postdame (Cộng hòa Liên bang Đức) dựa trên việc đo đạc nồng độ VOC.
Từ khóa: An toàn MTKK, không gian kín, chất hữu cơ bay hơi (VOC), ÔNKK do khí thải, BVMT, tính sinh thái học của các tòa nhà, phát triển bền vững.
Nhận bài: 7/12/2021; Sửa chữa: 26/12/2021; Duyệt đăng: 28/12/2021.
1. Đặt vấn đề
Bài toán cơ bản của trí quyển hiện đại trong điều kiện đô thị hóa là giảm thiểu đáng kể các tác động tiêu cực của công nghệ, đảm bảo an toàn môi trường trong việc xây dựng thành phố và phát triển kinh tế, tiếp đó là nâng cao các biện pháp BVMT [7]. Trong tất cả các bài toán đó thì bài toán đảm bảo vấn đề an toàn sinh thái trong không gian đô thị luôn được coi trọng và quan tâm hàng đầu. Việc nghiên cứu hiện nay tập trung vào giảm thiểu tối đa các tác động tiêu cực đến sức khỏe của con người và tạo ra một môi trường phát triển bền vững trong không gian đô thị.
Một trong những điểm chính của vấn đề này là ÔNKK từ VOC, các nguồn ô nhiễm này xuất phát từ khí thải giao thông đô thị, các xí nghiệp sản xuất công nghiệp, cũng như từ vật liệu xây dựng và các sản phẩm được sử dụng để trang trí nội thất. Trong thực tế, nồng độ VOC không quá lớn, tuy nhiên việc tiếp xúc thường xuyên và hít chúng nhiều có thể gây ra các tác động nguy hiểm đối với các bộ phận nội tạng của con người [2], đặc biệt là việc ô nhiễm các chất này được xảy ra trong môi trường không gian kín.
Hiện nay, việc đảm bảo chất lượng, an toàn môi trường không khí (MTKK) trong không gian sinh hoạt, làm việc đang ngày càng được quan tâm. Vấn đề đó liên quan đến sự phát triển của đô thị, phát triển kinh tế, hoạt động của con người, sự xuất hiện của các nguồn ô nhiễm hóa học và sinh học mới, cũng như việc gia tăng kích thước căn phòng nhằm mục đích chống ồn, dẫn đến việc giảm mạnh sự trao đổi không khí và làm tăng nồng độ ô nhiễm trong đó.
Dưới tác động của dịch bệnh COVID-19 và việc thiết lập chế độ “tự cô lập” của con người – thuật ngữ được sử dụng khi phần lớn dân số trên toàn thế giới đã bắt buộc chuyển sang chế độ điều hành từ xa, làm việc online và việc phong tỏa từng khu vực đã khiến cho vấn đề an toàn môi trường bên trong không gian kín (không gian làm việc và sinh hoạt của con người) đang ngày càng được các chuyên gia môi trường quan tâm.
2. Kinh nghiệm đánh giá CLKK trong môi trường không gian kín dựa trên giá trị nồng độ VOC tại Cộng hòa Liên bang Đức
Các chuyên gia của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã đưa ra kết luận: Chất lượng môi trưởng không khí bên trong không gian của các tòa nhà và công trình được đánh giá quan trọng hơn với sức khỏe của con người so với chất lượng của không khí bên ngoài. Điều đáng chú ý là MTKK của không gian phòng sinh hoạt, làm việc theo thành phần hóa học phụ thuộc đáng kể vào CLKK xung quanh, do sự di chuyển của hạt bụi mịn và các chất độc hại có trong khí quyển được di chuyển bằng quá trình khí động học chuyển động của các luồng không khí [8]. Các chất độc hại sẽ được di chuyển từ bên ngoài và đi vào trong không gian các phòng do quá trình thông gió tự nhiên và thông gió nhân tạo của các tòa nhà. Hình 1 thể hiện sơ đồ ÔNKK có thể xảy ra trong không gian gian sinh hoạt kín của con người, bao gồm cả nguồn khí thải bên ngoài và bên trong [2].
CO - cacbon monoxide; CO2 - cacbon dioxide; HCHO - Formaldehyde; NOx - nito oxit; Pb - chì; RPM - chất rắn lơ lửng; VOC - các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
Hình 1: ÔNKK trong không gian sinh hoạt kín của con người, bao gồm cả nguồn khí thải bên ngoài và bên trong
Trong không gian môi trường bên trong căn phòng có sự tham gia của vô số các hợp chất liên kết hữu cơ. Tùy thuộc vào trạng thái các hợp chất hữu cơ có thể ở trạng thái khí bay hơi hoặc ở trạng thái liên kết với các hạt bụi mịn lơ lửng hoặc các hạt bụi lắng. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã phát triển hệ thống phân loại các hợp chất hữu cơ gây ÔNKK trong không gian sinh hoạt kín của con người dựa trên nhiệt độ sôi [3]. Các hợp chất hữu có dễ bay hơi gây ÔNKK thường có nhiệt độ sôi nằm trong khoảng từ 50 - 100 °C đến 240 - 260°C. Nhiệt độ sôi của các chất VOC khó xác định hoặc không thể xác định vì chúng bị phân hủy trước khi bắt đầu sôi trong áp suất khí quyển. Do đó, để phân loại các hợp chất hữu cơ có thể sử dụng giá trị áp suất hơi bão hòa – là một giá trị cho tính dễ bay hơi của các hợp chất hữu cơ liên kết [9].
Thuật ngữ VOC (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) được sử dụng ở Liên minh châu Âu, Hòa Kỳ, Canada, Trung Quốc và tại nhiều nước khác để đánh giá mức độ ô nhiễm trong không gian kín. Đặc biệt, tại Cộng hòa Liên bang Đức quy định nồng độ VOC tiêu chuẩn cho phép, cụ thể tại các khu vực trường học hoặc trường hợp bàn giao một công trình xây dựng đi vào hoạt động [4]. Do đó, có thể nói, việc xác định nồng độ VOC trong công tác bàn giao công trình để đi vào hoạt động cho phép đánh giá mức độ an toàn của môi trường và tính sinh thái học bên trong không gian của toàn bộ tòa nhà.
Để kiểm tra được giả thiết này, tác giả phân tích dữ liệu đo đạc của một nghiên cứu thực nghiệm về việc đánh giá CLKK và kiểm tra các nồng độ tiêu chuẩn tại một cơ sở giáo dục tại thành phố Postdame (Cộng hòa Liên bang Đức). Việc lấy mẫu không khí trong phòng được thực hiện trong điều kiện cơ sở đang hoạt động (theo quy định đảm bảo của Bộ BVMT Cộng hòa Liên bang Đức, quy định thời gian đo đạc trong 1 giờ sau khi phòng được thông gió và tất cả các cửa sổ, cửa ra vào phải được đóng kín) [4]. Các thông số đánh giá CLKK được ghi lại trong quá trình trước khi bắt đầu và trong thời gian đo. Việc đánh giá chất lượng của MTKK chủ yếu bao gồm đo đạc chế độ thông gió, nhiệt độ, áp suất khí quyển, độ ẩm trong phòng.
Các hợp chất hữu cơ được giữ lại bởi một ống hấp thụ khi thông khí với sự hỗ trợ của một máy bơm chuyên dụng. Vân tốc của dòng khí là 0.1 lít/phút, do đó trong khoảng 1/5 giờ đồng hồ khoảng 2 lít không khí từ phòng đo được đi qua bộ lọc. Bộ lọc sau đó được mang đến phòng thí nghiệm và sử dụng máy khối phổ kế bằng phương pháp sắc ký để phân tích. Tất cả các phép đo được thực hiện ở 3 phòng khác nhau (phòng ăn, phòng học và phòng chơi), trong cùng 1 tầng của tòa nhà.
Để đánh giá được kết quả thu được trong thực tế, người ta sử dụng một giá trị nồng độ duy nhất, đặc trưng cho tổng lượng VOC có trong không khí. Giá trị này được gọi là giá trị nồng độ VOC (VOC – tông hợp chất hữu cơ dễ bay hơi TOVC) [10]:
(1)
trong đó Cc – nồng độ của thành phần chất i đi vào ống hấp thụ, mg/m3
Theo quy định đảm bảo của Bộ BVMT của Cộng hòa Liên bang Đức chia ra 5 mức độ để đánh giá CLKK trong không gian sinh hoạt kín dựa theo nồng độ VOC đo được [5].
Do đó, đối với MTKK bên trong không gian kín có giá trị nồng độ VOC < 300 mg/m3 thì không gian đó được coi là đảm bảo an toàn về tiêu chuẩn MTKK (nếu đồng thời tất cả các thông số từng chất hữu cơ bay hơi riêng đều không vượt quá giá trị tiêu chuẩn). Đối với giá trị từ 300 đến 1000 mg/m3, không khí trong phòng đó cũng được coi là không gây hại về mặt vệ sinh, trong đó đối với một số thông số riêng lẻ, giá trị tiêu chuẩn không được vượt quá nồng độ cho phép. Tuy nhiên trong trường hợp này nên cung cấp hệ thống thông gió tăng cường tăng độ thoáng khí cho căn phòng. Đối với mức độ 3, giá trị nồng độ VOC từ 1000 đến 3000 mg/m3 chỉ cho phép sử dụng phòng đó trong một thời gian giới hạn (không hơn 12 tháng) và cần luôn đảm bảo sự thông gió. Ở mức độ 4, giá trị nồng độ VOC từ 3000 đến 10 000 mg/m3 chỉ cho lưu trú trong thời gian giới hạn (không quá 1 tháng). Đối với mức độ có giá trị > 10 000 mg/m3 việc sử dụng phòng đó mà không có các biện pháp hỗ trợ là không cho phép. Nếu nồng độ có giá trị trên 25 000 mg/m3 khuyến cáo việc lưu trú trong căn phòng là hoàn toán cấm.
Theo kết quả quan trắc tại cơ sở giáo dục cụ thể là trường mầm non cho thấy, giá trị nồng độ VOC tại phòng ăn là 1272,8 mg/m3, lớp học 472,4 mg/m3, phòng chơi 317,9 mg/m3. Có thể thấy rằng, đối với phòng học và phòng chơi CLKK bên trong không gian phòng nằm ở mức độ 2 từ 300 đến 1000 mg/m3 và được đánh giá là vô hại về mặt an toàn vệ sinh, nhưng nên tăng cường chế độ thông gió (sục khí) cho căn phòng. Trong trường hợp này nồng độ các chất hữu cơ bay hơi riêng lẻ không vượt quá nồng độ cho phép. Đối với phòng ăn nồng độ VOC đo được là 1272,8 mg/m3, do đó phòng đó chỉ có thể sử dụng trong thời gian giới hạn (không quá 12 tháng) và cần luôn đảm bảo điều kiện thông gió, ngoài ra, trong thời hạn quy định cần thực hiện việc đo đạc lại. Kết quả đo được tại phòng ăn cho thấy nồng độ các chất hữu cơ bay hơi vượt quá giá trị cho phép không lớn, đối với hợp chất làm dung môi Dimethybenzene nồng độ đo được là 110 mg/m3 trong khi giá trị cho phép là 100 mg/m3 [6]. Việc vượt quá giá trị cho phép này có thể do ảnh hưởng của quá trình sơn tường và trần vì việc đo đạc được thực hiện ở giai đoạn hoàn thiện công trình.
3. Tình hình ở Việt Nam hiện nay
Ở Việt Nam, tại thời điểm điều kiện khí hậu thuận lợi, việc thông gió tự nhiên của các tòa nhà thường dễ dàng do thói quen mở cửa của người Việt, do đó CLKK trong nhà tương tự như không khí ngoài nhà. Tuy nhiên, trong điều kiện đóng kín cửa vào mùa đông, hay sương mù, hoặc khi đóng kín cửa bật điều hòa không khí làm mát vào mùa hè, tình trạng ÔNKK trong nhà chủ yếu phụ thuộc vào nguồn thải ÔNKK ở trong nhà.
Để kiểm soát được CLKK ngoài nhà và bảo vệ sức khỏe của cộng đồng dân cư, Bộ Tài nguyên và Môi trường và Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành các quy chuẩn CLKK ngoài nhà, như là QCVN 05:2013/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLKK xung quanh”, “QCVN 06:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh”. Tuy nhiên, cho đến nay, tại Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn nào về nồng độ ngưỡng giới hạn các chất ÔNKK trong nhà.
Khi bàn giao, vận hành và bảo trì các tòa nhà, các nhà đầu tư xây dựng, người thiết kế và thi công được khuyến nghị sử dụng các phương pháp cơ sở để đạt được IAQ tốt nhất là: (1) Lựa chọn vật liệu phát thải ô nhiễm thấp; (2) Hút gió cục bộ; pha loãng chất ô nhiễm bằng thông gió; loại bỏ chất ô nhiễm từ không khí bằng bộ lọc hoặc bằng các phương pháp phù hợp khác; (3) Kiểm soát nguồn thải bằng cách niêm phong và hạn chế sử dụng nguồn thải. Trong đó, kiểm soát nguồn thải nên là ưu tiên hàng đầu, vì pha loãng và làm sạch không khí có thể sẽ tốn kém và ít hiệu quả hơn trong việc sử dụng năng lượng [1]. Thực tế dù đã có các khuyến nghị về việc kiểm soát nguồn ô nhiễm trong quá trình vận hành và bảo trì tòa nhà, tuy nhiên việc đánh giá mức độ ô nhiễm và biện pháp áp dụng đi kèm vẫn chưa được cụ thể.
Do đó, từ kinh nghiệm đánh giá chất lượng MTKK trong không gian kín tại một cơ sở giáo dục tại thành phố Postdame (Cộng hòa Liên bang Đức) cho thấy, việc quy định cụ thể về nồng độ ngưỡng giới hạn các chất ÔNKK trong nhà, cùng các khuyến nghị sử dụng biện pháp thông gió phù hợp là thật sự cần thiết trong thời gian hiện nay. Việc đánh giá chất lượng môi trường cần được thực hiện cho từng chất ô nhiễm riêng lẻ, đặc biệt cần chú ý đến nồng độ VOCs, hợp chất tồn tại phổ biến trong không gian trong nhà, từ đó, làm cơ sở xem xét cho các chủ đầu tư xây dựng, người thiết kế và thi công có biện pháp thông gió phù hợp để đảm bảo sức khỏe cho cư dân sinh sống và làm việc khi bàn giao và vận hành tòa nhà.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Thị Hải Hà, Nguyễn Thành Trung, CLKK trong nhà và các khuyến nghị trong công tác thiết kế và vận hành công trinh, Tạp chí Kiến trúc số 02-2020
2. Xavier Guardino Sola. Качество воздуха помещений: введение, http://base.safework.ru/iloenc?d&nd=857100182&prevDoc=857100182&spack=010LogLength%3D0%%2026LogNumDoc%3D857000266%20%26listid%3D010000000100%26listpos%3D0%26lsz%3D8%26nd%3D8%2057000266%26nh%3D1%26, 08.11.2020
3. World Health Organization, Indoor air quality: organic pollutants. EURO Reports and Studies No. 111. Copenhagen: WHO Reg. Office for Europe, 1989.
4. Umweltbundesamt: Leitfaden für die Innenraumhygiene in Schulgebäuden https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3689.pdf, 10.11.2020
5. Richtwerte für die Innenraumluft. Die Beurteilung der Innenraumluftqualitätmit Hilfe der Summe der flüchtigen organischen Verbindungen (TVOC-Wert). https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/pdfs/TVOC.pdf,10.11.2020.
6. Richtwerte für Dimethylbenzole in der Innenraumluft. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/dokumente/xylole.pdf,10.11.2020.
7. Ренц А. И. Обеспечение экологической безопасности технологий переработки техногенных осадков в системе городского хозяйства: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — М.: МГСУ, 2013. — 21 с.
8. Волкова Н.Г., Цешковская Е.Ю. Роль негативных факторов в формировании микроклимата помещений // Фасадные Системы. № 4 (48) 2019 С. 48-52.
9. ГОСТ ISO 16000-6-2016. ВОЗДУХ ЗАМКНУТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ. Часть 6. Определение летучих органических соединений в воздухе замкнутых помещений и испытательной камеры путем активного отбора проб на сорбент Теnax ТА с последующей термической десорбцией и газохроматографическим анализом с использованием МСД/ПИД.
10. ГОСТ Р ИСО 16000-5-2009. ВОЗДУХ ЗАМКНУТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ. Часть 5.Отбор проб летучих органических соединений (ЛОС)
Nguyễn Phương Ngọc
Trường Đại học Kiến Trúc Đà Nẵng
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số Chuyên đề Tiếng Việt IV/2021)
EXPERIENCE ASSESSING THE SAFETY OF AIR ENVIRONMENT IN A CLOSED SPACE BASED ON THE RESULTS OF MEASUREMENT OF VOCABULARY ORGANIC SUBSTANCESIN REPUBLIC OF GERMANY
Nguyen Phuong Ngoc
Faculty of Construction, Da Nang Architecture University
Abstract
The study of measures to ensure air safety in an enclosed environment (living and working spaces of people) is considered urgent in the current COVID-19 epidemic situation, and this issue is of worldwide interest. The purpose of the article is to analyze air pollution caused by volatile organic compounds (VOCs), which are toxic compounds whose main source is the product from the exhaust gases of urban vehicles. markets, industrial production facilities, building materials and products for interior decoration. The paper is based on the results of analysis of measurement data of an experimental study on air quality assessment and testing of standard concentrations at an educational institution in the city of Postdame (Federal Republic of Germany) is based on the measurement of volatile organic compounds (VOCs).
Keyworks: safety of the air environment, enclosed spaces, volatile organic substances (VOCs), air pollution due to emissions, environmental protection (protection of the environment), ecology of buildings, sustainable development.
