Đánh giá xu thế các thành phần hóa học trong nước mưa tại Việt Nam bằng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số seasonal mann-kendall

Thứ Năm, ngày 25/04/2024

Đánh giá xu thế các thành phần hóa học trong nước mưa tại Việt Nam bằng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số seasonal mann-kendall

11/02/2020

Tóm tắt

Thành phần hóa học trong nước mưa giúp nhận định tốt hơn các thành phần trong khí quyển, cùng với việc đánh giá xu thế các thành phần hóa học có thể xác định được khả năng tăng giảm mưa axit, cũng như sự thay đổi xu thế các thành phần trong khí quyển. Kết hợp phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall cùng với chuỗi dữ liệu hóa nước mưa tại 23 trạm quan trắc thuộc Tổng Cục Khí tượng Thủy Văn. Ion H⁺ có 14 trạm có xu thế thay đổi (p<0,1) và 13/14 trạm có xu thế giảm nghĩa là khả năng xuất hiện mưa axit giảm và 1/14 trạm có xu thế tăng. Số lượng trạm có xu thế thay đổi đối với các ion HCO₃^-, NO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Mg²⁺ và Ca²⁺ lần lượt là: 14 trạm, 6 trạm, 8 trạm, 3 trạm, 4 trạm, 8 trạm, 10 trạm, 15 trạm và 17 trạm.

Từ khóa: Xu thế, Hóa nước mưa, Seasonal Mann-Kendall

1. Mở đầu

Ô nhiễm không khí đang là một trong những vấn đề quan tâm hàng đầu ở Việt Nam đặc biệt là ở các đô thị. Ô nhiễm không khí ảnh hưởng nghiêm trọng đến không chỉ sức khỏe của con người mà còn ảnh hưởng đến đời sống kinh tế, xã hội. Việc đánh giá xu thế các thành phần hóa học trong nước mưa cung cấp thêm những hiểu biết về thành phần hóa học bầu khí quyển. Các thành phần hóa học trong nước mưa cũng thể hiện được những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí như lan truyền ô nhiễm, nguồn gốc của các khối không khí.

Ứng dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall để đánh giá nồng độ và lắng đọng của các chất ô nhiễm được áp dụng ở nhiều nghiên cứu trước đây (Ngô Thị Vân Anh và cộng sự ,2017, Gregory van der Heijden và cộng sự, 2011, Drapela và cộng sự, 2011, Rattigan và cộng sự, 2017, Aldo Marchetto và cộng sự, 2013). Theo nghiên cứu của Ngô Thị Vân Anh (2017) đã đánh giá xu thế lắng đọng cho 3 ion H⁺, NO₃^-, nss-SO₄^2- và chưa có nghiên cứu cho nồng độ các chất trong nước mưa.

Trong nghiên cứu này sử dụng Seasonal Mann-kendall xác định xu thế các thành phần hóa học của nước mưa (nồng độ các chất trong nước mưa) tại Việt Nam từ năm 2005 - 2017.

2. Số liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1. Số liệu

Số liệu được sử dụng trong nghiên cứu là số quan trắc nước mưa tại các trạm quan trắc thuộc mạng lưới quan trắc Khí tượng Thủy Văn, Tổng Cục Khí tượng Thủy văn. Hiện nay có tổng cộng 26 trạm thuộc mạng lưới quan trắc Khí tượng Thủy Văn, tuy nhiên dữ liệu để sử dụng phân tích tính toán chỉ có 23 trạm, thời gian sử dụng tính toán phân tích từ năm 2005 – 2017.

Mẫu nước mưa ở các trạm này được thu thập theo phương pháp bán tự động, pH và EC được đo tại chỗ. Mẫu nước mưa được thu thập theo từng trận mưa, ngoài ra các mẫu tổ hợp định kỳ 10 ngày/lần (trước năm 2013), nay là 7 ngày/lần (mẫu tuần) cũng được lấy để phân tích hóa học. Các thông số đo đạc, phân tích gồm: pH, EC, SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺, Cl^-, Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺, K⁺, HCO₃^-. Các thông số xem xét đánh giá trong nghiên cứu này gồm: pH, SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺, Cl^-, Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺, K⁺, HCO₃^- và H⁺. Ion H⁺ không được đo đạc trực tiếp từ các kết quả quan trắc, ở đây H⁺ được tính toán thông qua pH theo công thức từ EANET:

2.2. Phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall

Phương pháp sử dụng Seasonal Mann- Kendall là phương pháp được phát triển bởi Mann (1945) và Kendall (1975) được ứng dụng khá nhiều trong các bài toán đánh giá xu thế chuỗi số liệu theo mùa.

Kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann- Kendall nhằm xác định xu thế của một chuỗi số liệu (tập mẫu) đã được sắp xếp theo trình tự thời gian. Phương pháp này so sánh độ lớn tương đối của các phần tử của chuỗi chứ không xét chính giá trị của các phần tử. Điều này giúp tránh được xu thế giả tạo do một vài giá trị cực trị cục bộ gây ra nếu sử dụng phương pháp tính toán xu thế tuyến tính bằng bình phương tối thiểu thông thường. Một ưu điểm nữa của phương pháp này là không cần quan tâm việc tập mẫu tuân theo luật phân bố nào. Các công thức tính toán với phương pháp này mà chúng tôi đã áp dụng được mô tả ngắn gọn dưới đây (Robert M. Hirsch và cộng sự 1982, Drapela và cộng sự, 2011).

Giả sử có chuỗi số liệu trình tự thời gian theo tháng (xi1, xi2,…, xin) với xi biểu diễn số liệu tại thời điểm i cho các năm từ 1,2…n.

Giá trị thống kê Mann-Kendall tại tháng i (S_i) được tính như sau:

Trong đó

Sgn(xij – xik)= 1 khi xij – xik >0

0 khi xij – xik =0

-1 khi xij – xik <0

Giá trị thống kê Mann-Kendall của tất cả các tháng (S’) được tính như sau:

Trong đó m là số các tháng trong 1 năm, m = 12

Với VAR(S’) là phương sai của S’, được tính bởi:

Và VAR (Si) là phương sai của Si, được tính theo công thức sau:

Trong đó g_i là số nhóm trong trong tháng thứ i và t_ip là số phần tử thuộc nhóm p trong tháng thứ i

Z_SK có phân bố chuẩn chuẩn hoá N(0,1). Giá trị Z_SK dương thể hiện chuỗi có xu thế tăng, âm thể hiện chuỗi có xu thế giảm. Do Z € N(0,1) nên việc kiểm nghiệm chuỗi có xu thế hay không trở nên đơn giản.

Trong nghiên cứu này, các giá trị xu thế được chỉ ra với mức ý nghĩa 10% (p<0,1), nghĩa là xác suất phạm sai lầm loại 1 là 10% và 2 mức ý nghĩa 5% (p<0,05) và 1% (p<0,01). Seasonal Mann-Kendall là phương pháp kiểm nghiệm phi tham số, xác định xu thế đối với chuỗi số liệu có sự biến thiên theo mùa.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Ion H⁺

Bảng 1. Xu thế biến đổi của ion H⁺ trong giai đoạn 2005 - 2017

STT	Trạm	Trung Bình	Độ lệch chuẩn	Z	p	Mức ý nghĩa
1	Thái Nguyên	5.328	6.521	-0.293	0.0080	***
2	Việt Trì	2.024	1.949	0.077	0.4512
3	Bắc Giang	3.933	5.722	-0.005	0.9652
4	Bãi Cháy	3.411	6.942	-0.025	0.8120
5	Phủ Liễn	2.999	3.054	-0.017	0.8508
6	Láng	2.494	4.675	-0.293	0.0029	***
7	Hải Dương	3.741	6.512	-0.172	0.0499	**
8	Ninh Bình	3.227	18.510	-0.087	0.2542
9	Cúc Phương	8.521	14.305	-0.158	0.0651	*
10	Thanh Hoá	1.165	1.919	0.121	0.0773	*
11	Vinh	15.817	27.932	-0.048	0.5390
12	Huế	16.057	25.063	-0.377	0.0004	***
13	Đà Nẵng	9.740	19.499	-0.349	0.0027	***
14	Quy Nhơn	3.844	6.733	-0.161	0.0877	*
15	Nha Trang	6.186	22.877	-0.119	0.2267
16	Phan Thiết	3.711	5.252	-0.261	< 0.0001	***
17	Pleiku	3.685	4.674	-0.290	< 0.0001	***
18	Buôn Mê Thuột	5.645	13.021	-0.280	0.0231	**
19	Đà Lạt	4.295	4.913	-0.387	0.0008	***
20	Tây Ninh	2.717	3.518	-0.008	0.9466
21	Tân Sơn Hoà	11.437	116.424	-0.272	0.0048	***
22	Cần Thơ	30.013	210.352	-0.135	0.1960
23	Cà Mau	2.184	3.447	-0.214	0.0240	**

Chú thích: * ứng với p<0,1; ** ứng với p<0,05; *** ứng với p<0,01

Ion H⁺ được tính toán thông qua độ pH, H⁺ có thể đại diện cho mức độ mưa axit, giá trị trung bình nồng độ ion H⁺ dao động từ 1,165 – 30,013 mg/L. Theo kết quả tính toán thì tại 23 trạm có 14 trạm có xu thế thay đổi nồng độ Ion H⁺ thỏa mãn mức ý nghĩa p<0,1 chiếm 60,8% trong đó có 3 trạm thỏa mãn mức p<0,05 và 8 trạm thỏa mãn mức p<0,01. Với 14 trạm có xu thế thay đổi thỏa mãn mức ý nghĩa p<0,1 có 13 trạm xu thế giảm và trạm Thanh Hóa có xu thế tăng. Các trạm có xu thế giảm có nghĩa là mưa axit tại các địa phương này có xu thế giảm và ngược lại. Ngô Thị Vân Anh (2017) có 24/54 trạm có xu thế lắng đọng H⁺ rõ ràng (p<0,05) trong đó có 18/24 trạm có xu thế giảm và 6/24 trạm có xu thế tăng; trong đó 2 trạm Hà Nội và Đà Nẵng có xu thế giảm. Theo kết quả tính toán nồng độ ion tại trạm Láng và Đà Nẵng có xu thế giảm phù hợp với Ngô Thị Vân Anh (2017).

Hình 1. Đường qua trình ion H⁺ trong giai đoạn 2005 - 2017 tại một số trạm

Giá trị trung bình H⁺ trong 23 trạm thấp nhất tại Thanh Hóa với nồng độ 1,165 µmol/L, cao nhất tại Cần Thơ với nồng độ 30,013 µmol/L ứng với tần xuất xuất hiện mưa axit tại Thanh Hóa là 7,12% và Cần Thơ với tần xuất xuất hiện 35,43%.

3.2. Ion HCO₃^-, NO₃^-, SO₄^2-

Bảng 2. Xu thế biến đổi của ion HCO₃^-, NO₃^-, SO₄^2- trong giai đoạn 2005 - 2017

STT	Trạm	HCO₃^-		NO₃^-		SO₄^2-
STT	Trạm	Z	p	Z	p	Z	p
1	Thái Nguyên	0.128	0.1966	0.099	0.2827	0.065	0.4744
2	Việt Trì	0.091	0.3253	0.061	0.5009	0.054	0.5644
3	Bắc Giang	-0.084	0.3227	0.197**	0.0366	0.056	0.4030
4	Bãi Cháy	0.181*	0.0922	-0.007	0.9506	0.206**	0.0106
5	Phủ Liễn	0.007	0.9310	-0.034	0.7004	-0.009	0.9193
6	Láng	0.440***	< 0.0001	-0.115	0.2622	-0.252***	0.0022
7	Hải Dương	0.240***	0.0035	0.200**	0.0196	-0.136	0.1558
8	Ninh Bình	0.266***	0.0016	0.131	0.1285	-0.047	0.5448
9	Cúc Phương	0.108	0.2423	0.123	0.2111	-0.106	0.2273
10	Thanh Hoá	0.285***	0.0011	-0.126*	0.0625	-0.036	0.6853
11	Vinh	-0.049	0.6464	-0.049	0.5638	-0.074	0.4255
12	Huế	0.332**	0.0133	-0.098	0.1640	-0.166**	0.0233
13	Đà Nẵng	0.423***	0.0007	-0.249***	0.0042	-0.168**	0.0328
14	Quy Nhơn	0.228**	0.0211	-0.066	0.4751	0.039	0.6133
15	Nha Trang	0.175	0.1271	0.011	0.8768	-0.177**	0.0333
16	Phan Thiết	0.271***	< 0.0001	0.080	0.2426	-0.076	0.2317
17	Pleiku	0.335***	< 0.0001	-0.140**	0.0290	-0.160**	0.0119
18	Buôn Mê Thuột	0.200	0.1325	0.076	0.3061	-0.163	0.1457
19	Đà Lạt	0.208*	0.0969	-0.052	0.6154	-0.309***	0.0041
20	Tây Ninh	0.103	0.3292	-0.269**	0.0399	-0.127	0.1713
21	Tân Sơn Hoà	0.253**	0.0433	-0.180	0.1523	-0.124	0.1220
22	Cần Thơ	0.224*	0.0642	-0.098	0.3600	0.116	0.1129
23	Cà Mau	0.309**	0.0117	-0.096	0.3418	0.133*	0.0996

Chú thích: * ứng với p<0,1; ** ứng với p<0,05; *** ứng với p<0,01

Với Ion HCO₃^- có 14 trạm trên 23 trạm xu thế biến đổi ứng với mức ý nghĩa p<0,1 chiếm 60.08% trong đó có 4 trạm ứng với mức p<0,05 và có 7 trạm ứng với mức p<0,01. Các trạm có xu thế thay đổi ứng với mức p<0,01 gồm: Láng, Ninh Bình, Hải Dương, Thanh Hóa, Đà Nẵng, Phan Thiết, Pleiku. Xu thế biến đổi tại 14 trạm đều có xu thế tăng nồng độ HCO₃^- trong nước mưa với trạm Láng có xu thế tăng cao nhất với mức Z = 0,440 và p<0,0001; Trạm Bãi Cháy có xu thế tăng thấp nhất với mức Z = 0,181 và p=0,092.

Có 6/23 trạm có xu thế thay đổi NO₃^- thỏa mãn mức ý nghĩa p<0,1 chiếm tỷ lệ 26,08%, trong 6 trạm này có trạm Đà Nẵng có mức p<0,01; trạm Bắc Giang, Hải Dương, Pleiku và Tây Ninh có mức ý nghĩa p<0,05; trạm Thanh Hóa có mức ý nghĩa p<0,1. Trạm Bắc Giang, Hải Dương có xu thế tăng lên với giá trị Z lần lượt là: 0,197, 0,200. Các trạm Thanh Hóa, Đà Nẵng, Pleiku và Tây Ninh có xu thế giảm dần với giá trị Z lần lượt là:-0,126, -0,249, -0,140 và -0,266. Giá trị trung bình của 23 trạm thấp nhất tại trạm Đà Lạt với giá trị 0,179 mg/L và cao nhất tại trạm Vinh với giá trị 3,614 mg/L. Tại Hải Dương và Bắc Giang có xu thế tăng có thế do những năm gần đây sự phát triển công nghiệp diễn ra mạnh mẽ tại 2 địa phương này.

Hình 2. Đường qua trình ion NO₃^- trong giai đoạn 2005 - 2017 tại một số trạm

Hình 2 thể hiện đường quá trình nồng độ của ion NO₃^- tại 2 trạm Bắc Giang và trạm Đà Nẵng có thể nhận thấy xu thế một cách sơ bộ của 2 trạm này nếu không qua tính toán với Seasonal Mann-Kendall. Trạm Đà Nẵng có giá trị trung bình 0,914 và độ lệch chuẩn 1,255; Trạm Bắc Giang có giá trị trung bình 2,118 và độ lệch chuẩn 3,685.

Có 8/23 trạm có xu thế thay đổi SO₄^2- ứng với mức ý nghĩa p<0,1 chiếm tỷ lệ 34,78%, trong đó có 2 trạm ứng với mức ý nghĩa p<0,01; 5 trạm ứng với mức ý nghĩa p<0,05. Cả 2 trạm Láng và Đà Lạt có mức ý nghĩa p<0,01 đều có xu thế giảm, giá trị Z tại 2 trạm lần lượt là: -0,252 và -0,309. Trong 5 trạm có mức ý nghĩa p<0,05 là Bãi Cháy, Huế, Đà Nẵng, Nha Trang và Pleiku thì trạm Bãi Cháy có xu thế tăng với Z = 0,206; 4 trạm Huế, Đà Nẵng, Nha Trang và Pleiku có xu thế giảm với giá trị Z lần lượt là: -0,166, -0,168, -0,203 và 0,160.

Trạm Bãi Cháy có giá trị trung bình 6,509 và độ lệch chuẩn 9,001, giá trị nồng độ lớn nhất tại Bãi Cháy vào tháng 1/2017 với nồng độ 74,94 mg/L. Trạm Đà Lạt có giá trị trung bình 1,198 và độ lệch chuẩn 1,139 có giá trị lớn nhất vào tháng 4/2005 với nồng độ 10,06 mg/L.

Hình 3. Đường qua trình ion SO₄^2- trong giai đoạn 2005 2017 tại một số trạm

3.3. Ion Cl^-, Na⁺, NH₄⁺

Bảng 3. Xu thế biến đổi của ion Cl^-, Na⁺, NH₄⁺ trong giai đoạn 2005 - 2017

STT	Trạm	Cl^-		Na⁺		NH₄⁺
STT	Trạm	Z	p	Z	p	Z	p
1	Thái Nguyên	0.206**	0.0221	0.173**	0.0489	-0.034	0.6837
2	Việt Trì	-0.062	0.5060	0.130*	0.0966	-0.003	0.9867
3	Bắc Giang	0.028	0.7300	0.142**	0.0418	-0.079	0.2378
4	Bãi Cháy	-0.039	0.5965	0.076	0.2089	0.166	0.1072
5	Phủ Liễn	-0.086	0.2847	-0.068	0.3654	0.009	0.9300
6	Láng	0.032	0.6776	0.077	0.3170	-0.314**	0.0011
7	Hải Dương	-0.106	0.1335	-0.093	0.2251	0.035	0.7630
8	Ninh Bình	0.042	0.6262	0.040	0.5955	0.102	0.2691
9	Cúc Phương	-0.003	0.9891	-0.049	0.6178	0.048	0.5909
10	Thanh Hoá	-0.171*	0.0533	0.033	0.7362	-0.059	0.5058
11	Vinh	-0.079	0.2960	-0.011	0.9069	-0.271***	0.0026
12	Huế	0.125*	0.0685	0.210***	0.0092	0.024	0.6474
13	Đà Nẵng	0.046	0.5899	0.051	0.5309	0.072	0.3759
14	Quy Nhơn	0.091	0.1784	0.057	0.4050	-0.014	0.8604
15	Nha Trang	0.051	0.4144	0.003	0.9845	0.219*	0.0508
16	Phan Thiết	0.094	0.1412	0.078	0.2231	0.247***	0.0002
17	Pleiku	0.042	0.5053	0.063	0.3201	0.012	0.8561
18	Buôn Mê Thuột	0.093	0.2210	0.062	0.4637	0.182**	0.0485
19	Đà Lạt	-0.040	0.6070	0.008	0.9360	0.029	0.7054
20	Tây Ninh	-0.120	0.2172	-0.054	0.5423	-0.027	0.7601
21	Tân Sơn Hoà	0.011	0.9189	0.021	0.8282	0.207*	0.0690
22	Cần Thơ	0.059	0.3996	0.074	0.3135	0.282***	0.0058
23	Cà Mau	-0.028	0.7449	-0.102	0.2248	0.265**	0.0117

Chú thích: * ứng với p<0,1; ** ứng với p<0,05; *** ứng với p<0,01

Ion Cl^- có 3/23 trạm có xu thế thay đổi phù hợp với mức ý nghĩa p<0,1 chiếm tỷ lệ 13,04%. Trong 3 trạm có 2 trạm có xu thế tăng là Thái Nguyên và Huế với giá trị Z lần lượt là 0,206 và 0,125; trạm Thanh Hóa có xu thế giảm với giá trị Z = -0,171.

Ion Na⁺ có 4/23 trạm có xu thế thay đổi phù hợp với mức ý nghĩa p<0,1 và 4 trạm này đều có xu thế tăng lên. Các trạm Thái Nguyên, Việt Trì, Bắc Giang và Huế có giá trị Z lần lượt là: 0,173, 0,130, 0,142 và 0,210.

Ion NH₄⁺ có 8/23 trạm có xu thế thay đổi ứng với mức ý nghĩa p<0,1 chiếm tỷ lệ 34,78% gồm các trạm: Láng, Vinh, Nha Trang , Phan Thiết, Buôn Mê Thuột, Tân Sơn Hòa, Cần Thơ và Cà Mau với giá trị Z lần lượt là: -0,314, -0,271, 0,219, 0,247, 0,182, 0,207, 0,282 và 0,265.

3.4. Ion K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺

Bảng 4. Xu thế biến đổi của ion K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺ trong giai đoạn 2005 - 2017

STT	Trạm	K⁺		Mg²⁺		Ca²⁺
STT	Trạm	Z	p	Z	p	Z	p
1	Thái Nguyên	-0.198*	0.0524	0.385***	0.0005	0.233***	0.0078
2	Việt Trì	-0.314**	0.0135	0.405***	< 0.0001	0.038	0.6397
3	Bắc Giang	-0.243**	0.0268	0.372***	< 0.0001	0.129*	0.0886
4	Bãi Cháy	-0.128	0.1984	0.364***	0.0002	0.227**	0.0258
5	Phủ Liễn	-0.263***	0.0006	0.333***	0.0010	-0.018	0.7925
6	Láng	-0.053	0.5851	0.352***	0.0008	0.303***	0.0001
7	Hải Dương	-0.173*	0.0614	0.282***	0.0010	0.021	0.7705
8	Ninh Bình	-0.007	0.9472	0.229***	0.0039	0.067	0.3496
9	Cúc Phương	-0.168	0.1009	0.261***	0.0031	0.093	0.2699
10	Thanh Hoá	-0.277***	0.0084	0.307***	0.0043	0.150*	0.0575
11	Vinh	-0.274***	0.0086	0.303***	0.0013	0.203**	0.0142
12	Huế	0.035	0.6555	0.112	0.1705	0.163*	0.0693
13	Đà Nẵng	0.121	0.2289	0.055	0.4140	0.326***	0.0017
14	Quy Nhơn	0.259***	0.0030	0.089	0.1661	0.145**	0.0255
15	Nha Trang	0.016	0.8347	-0.045	0.4653	0.131**	0.0436
16	Phan Thiết	0.132**	0.0385	0.108*	0.0896	0.207***	0.0012
17	Pleiku	-0.047	0.4638	0.117*	0.0665	0.191***	0.0027
18	Buôn Mê Thuột	0.076	0.3913	0.185**	0.0374	0.184**	0.0488
19	Đà Lạt	-0.025	0.7947	-0.017	0.8480	0.282***	0.0063
20	Tây Ninh	-0.001	1.0000	-0.185*	0.0805	0.018	0.8498
21	Tân Sơn Hoà	0.007	0.9556	0.039	0.7650	0.237**	0.0376
22	Cần Thơ	0.242**	0.0317	0.058	0.5445	0.368***	0.0007
23	Cà Mau	0.072	0.5025	-0.032	0.7651	0.303***	0.0066

Ion K⁺ có 10/23 trạm có xu thế thỏa mãn điều kiện p<0,1 chiếm tỷ lệ 43,57%; Ion Mg²⁺ có 15/23 trạm có xu thế thỏa mãn điều kiện p<0,1 chiếm tỷ lệ 65,21%; Ion Ca²⁺ có 17/23 trạm có xu thế thỏa mãn điều kiện p<0,1 chiếm tỷ lệ 73,91%.

Trong 10 trạm của ion K⁺ có xu thế thỏa mãn điều kiện p<0,1 có 3 trạm có xu thế tăng và 7 trạm có xu thế giảm; trong 15 trạm của ion Mg²⁺ có 1 trạm có xu thế giảm và 14 trạm có xu thế tăng; toàn bộ 17 trạm của ion Ca²⁺ đều có xu thế tăng, trạm có xu thế tăng lớn nhất là trạm Cần Thơ với giá trị Z = 0,368, trạm có xu thế tăng thấp nhất là trạm Bắc Giang với giá trị Z = 0,129.

4. Kết luận

Dựa vào các kết quả kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall đã thấy xu thế thay đổi của các ion trong nước mưa từ năm 2005 - 2017. Các trạm có xu thế thay đổi thỏa mãn mức ý nghĩa p<0,1 đối với các ion H⁺, HCO₃^-, NO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Mg²⁺ và Ca²⁺ lần lượt là: 14 trạm, 14 trạm, 6 trạm, 8 trạm, 3 trạm, 4 trạm, 8 trạm, 10 trạm, 15 trạm và 17 trạm.

Với ion H⁺ 13/14 trạm có xu thế giảm tức là các trạm này có xu thế mưa axit giảm trong các năm qua và trạm Thanh Hóa có xu thế tăng khả năng xuất hiện mưa axít. Có 14/14 trạm có ion HCO₃^- có xu thế tăng; có 4/6 trạm có xu thế giảm đối với ion NO₃^- và 2/6 trạm có xu thế tăng; với ion SO₄^2- có 2/8 trạm có xu thế tăng và 6/8 trạm có xu thế giảm; với ion Cl^- có 2/3 trạm có xu thế tăng và 1/3 trạm có xu thế giảm; với ion Na⁺ có 4/4 trạm có xu thế tăng; với ion NH₄⁺ có 6/8 trạm có xu thế tăng và 2/8 trạm có xu thế giảm; với ion K⁺ có 3/10 trạm có xu thế tăng và 7/10 trạm có xu thế giảm; với ion Mg²⁺ có 14/15 trạm có xu thế tăng và 1/15 trạm có xu thế giảm; với ion Ca²⁺ có 17/17 trạm có xu thế tăng.

Trong nghiên cứu tiếp theo để làm rõ hơn về nguyên nhân của xu thế nồng độ ion các chất chúng tôi phân tích xu thế lắng đọng và lượng mưa.

Hán Thị Ngân

Tổng Cục Lâm nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Hoàng Xuân Cơ

Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội

Lê Văn Linh

Trung tâm Nghiên cứu Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu

Trần Thị Diệu Hằng

Viện Khoa học Tài nguyên nước

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng việt 3/2019)

Tài liệu tham khảo

Aldo Marchetto, Michela Rogora, Silvia Arisci (2013), Trend analysis of atmospheric deposition data: A comparison of statistical approaches, Atmospheric Environment 64, 95-102
Drapela, K., Drapelova, I, (2011), Application of Mann-Kendall test and the Sen’s slope estimates for trend detection in deposition data from Bílý Kříž (Beskydy Mts., the Czech Republic) 1997-2010. Beskydy 4, 133–146
EANET, 2016, Third Periodic Report on the State of Acid Deposition in East Asia (Part III) (Executive Summary).
Gregory van der Heijden, Arnaud Legout , Manuel Nicolas , Erwin Ulrich, Dale W.Johnson, Etienne Dambrine, (2011), Long-term sustainability of forest ecosystems on sandstone in the Vosges Mountains (France) facing atmospheric deposition and silvicultural change, Forest Ecology and Management, vol.261, issue.3, pp.730-740
Kendall MG (1975) Rank correlation methods. Griffin, London
Kitayama, K., Seto, S., Sato, M., and Hara, (2012) Increases of wet deposition at remote sites in Japan from 1991 to 2009, J. Atmos. Chem., 69, 33–46.
Mann HB (1945) Nonparametric tests against trend. Econometrica 13:245–259
Ngô Thị Vân Anh, Dương Hồng Sơn, Nguyễn Thị Hằng Nga, Lê Văn Linh, Lê Ngọc Cầu, Trần Thị Diệu Hằng (2017), Nghiên cứu xác định xu thế lắng đọng axit tại các trạm thuộc mạng lưới giám sát lắng đọng axit vùng Đông Á (EANET), Tạp chí Biến đổi khí hậu.
O.V. Rattigan, K.L. Civerolo, H.D. Felton, (2017)Trends in wet precipitation, particulate, and gas-phase species in New York State, Atmospheric Pollution Research 8 (2017) 1090-1102,
Robert M. Hirsch, James R. Slack, and Richard A. Smith, (1982), Techniques of trend analysis for monthly water quality data, Water Resources Research, https://doi.org/10.1029/WR018i001p00107
T. Yamada, T. Inoue, H. Fukuhara, O. Nakahara, T. Izuta, R. Suda, O. Nakahara, T. Izuta, R. Suda, H. Kobayashi, T. Ohizumi, T. Hakamata (2007), Long-term Trends in Surface Water Quality of Five Lakes in Japan, Water Air Soil
Seto, S., Hara, H., Sato, M., Noguchi, I., Tonooka (2004) Annual and seasonal trends of wet deposition in Japan. Atmospheric Environment 38, 3543-3556.
https://vsp.pnnl.gov/help/Vsample/Design_Trend_Seasonal_Kendall.htm

TREND ANALYSIS ON CHEMICAL COMPONENTS IN RAINWATER IN VIETNAM THROUGH THE NON-PARAMETER TESTING METHODOLOGY OF SEASONAL MANN-KENDALL

Han Thi Ngan

Vietnam Administration of Forestry, Ministry of Agriculture and Rural Development

Hoang Xuan Co

University of Natural Sciences, Vietnam National University, Hanoi

Le Van Linh

Center for Environmental Research, Vietnam Institute of Meteorology, Hydrology and Climate Change

Tran Thi Dieu Hang

Water Resources Institute

Abstract: The chemical composition in rainwater assists people in better identifing the components in the atmosphere, along with assessing the trend on chemical components to determine the possibility of increasing or decreasing acid rain. The combination between non-parametric testing methodology of Seasonal Mann-Kendall and rainwater data series at 23 monitoring stations of the Vietnam Administration of Meteorology and Hydrology. The ion H+ tends to change in 14 stations (p< 0.1) of which 13/14 stations have downward trends equvalent to the decrease on the acid rain possibility. Besides, 1/14 station has an upward trend. The number of stations tends to change for HCO₃^-, NO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Mg²⁺ and Ca²⁺ as 14 stations, 6 stations, 8 stations, 3 stations, 4 stations, 8 stations, 10 stations, 15 stations and 17 stations respectively.

Keywords: trend, chemical composition of rainwater, Seasonal Mann-Kendall

Ý kiến của bạn

Đánh giá xu thế các thành phần hóa học trong nước mưa tại Việt Nam bằng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số seasonal mann-kendall

Bài liên quan

Khảo sát khả năng hấp phụ ciprofloxacin trong nước bằng than sinh học có nguồn gốc từ rong biển được điều chế thông qua quá trình các-bon hóa thủy nhiệt và hoạt hóa ZnCl2

Nghiên cứu hiệu quả tiền xử lý bằng phương pháp xử lý thủy nhiệt với dung dịch kiềm loãng cho quá trình sản xuất Bioethanol từ mùn cưa gỗ cao su

Tổng quan hạch toán tích hợp kinh tế - môi trường đối với tài nguyên nước và kiến nghị áp dụng cho Việt Nam

Nghiên cứu hiện trạng kim loại nặng tại một số cửa sông thuộc tỉnh Quảng Nam và TP. Đà Nẵng

Xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn: Các công cụ chính sách hiện nay ở Việt Nam và xu hướng quốc tế

Cá thể mèo rừng thuộc loài quý hiếm nằm trong Sách đỏ Việt Nam được thả về tự nhiên