04/01/2021
Trong những năm qua, công tác quan trắc môi trường (QTMT) được đẩy mạnh từ cấp Trung ương đến địa phương. Cùng với đó, hệ thống quan trắc tự động liên tục cũng được tăng cường nhằm kiểm soát ô nhiễm, giám sát các hoạt động phát thải, cung cấp cơ sở dữ liệu, bản đồ dự báo, cảnh báo chất lượng môi trường (CLMT). Tuy nhiên, hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trường (ÔNMT) không khí tại các đô thị và ô nhiễm chất lượng nước trên các lưu vực sông có xu hướng ngày càng gia tăng, cần có cảnh báo sớm về hiện trạng, diễn biến mức độ ÔNMT, kịp thời công bố số liệu cho cộng đồng.
Để tăng cường công tác giám sát phát thải, năm 2020, Trung tâm Quan trắc môi trường miền Bắc (Tổng cục Môi trường) đã triển khai Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng phương pháp xử lý số liệu quan trắc phát thải tự động liên tục, phục vụ đánh giá mức độ ô nhiễm và công bố số liệu cho cộng đồng. Trên cơ sở phương pháp luận và cơ sở khoa học, Đề tài đã đánh giá tổng quan hiện trạng và định hướng phát triển của mạng lưới quan trắc tự động, liên tục; hệ thống hóa các văn bản quy phạm pháp luật liên quan, từ đó đề xuất phương pháp, nguyên tắc và quy trình xử lý số liệu quan trắc tự động liên tục.
Các địa phương đã triển khai đầu tư lắp đặt các trạm quan trắc môi trường tự động, liên tục để giám sát chặt chẽ hoạt động phát thải
1. Cơ sở pháp lý, hiện trạng và sự cần thiết kiểm soát số liệu quan trắc tự động, liên tục
Ngày 14/10/2016, Bộ TN&MT đã ban hành Thông tư 31/2016/TT-BTNMT quy định tất cả những khu công nghiệp cần phải lắp đặt hệ thống quan trắc tự động để truyền số liệu về cho những đơn vị liên quan quản lý và kiểm soát. Các yêu cầu về kỹ thuật của hệ thống trạm quan trắc tự động cũng như các quy định trong truyền nhận dữ liệu đã được Bộ TN&MT quy định tại Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT. Theo quy định, dữ liệu quan trắc tự động, liên tục phải được truyền từ doanh nghiệp về Sở TN&MT và tiếp tục truyền về Bộ TN&MT (thông qua Tổng cục Môi trường). Trung tâm Quan trắc môi trường miền Bắc là cơ quan triển khai tiếp nhận và quản lý dữ liệu quan trắc tự động trên toàn quốc.
Liên quan đến đối tượng thực hiện quan trắc tự động liên tục và các quy định trong đánh giá số liệu quan trắc tự động được quy định tại Nghị định số 40/2019/NĐ-CP ngày 13/5/2019 của Chính phủ quy định sửa đổi, bổ sung một số điều của các Nghị định quy định chi tiết, hướng dẫn thi hành Luật BVMT, quy định cơ sở xả thải 500 m3nước thải/ngày đêm (trước đây 1.000 m3/ngày đêm) và khí thải (đốt) từ 0,5 tấn/giờ trở lên (trước đây 1 tấn/giờ) phải lắp đặt thiết bị quan trắc tự động để giảm sát và phải truyền đồng thời số liệu trực tiếp cho Sở TN&MT cấp tỉnh và truyền số liệu về Trung ương (Bộ TN&MT). Tiếp đó, ngày 31 tháng 12 năm 2019, Bộ TN&MT ban hành Thông tư số 25/2019/BTNMT Quy định chi tiết thi hành một số điều của Nghị định số 40/2019/NĐ-CP của Chính phủ sửa đổi, bổ sung một số điều của các nghị định quy định chi tiết, hướng dẫn thi hành Luật bảo vệ môi trường và quy định quản lý hoạt động dịch vụ quan trắc môi trường, tại Phụ lục VI, Báo cáo công tác bảo vệ môi trường quy định số liệu quan trắc tự động liên tục được đánh so với QCVN tương ứng với trị quan trắc trung bình 1 giờ và trung bình 24 giờ.
Đến nay, các quy định các đối tượng phải thực hiện quan trắc nước thải tự động, liên tục tiếp tục được quy định, mở rộng trong Luật BVMT năm 2020, bao gồm: Khu sản xuất, kinh doanh, dịch vụ tập trung, cụm công nghiệp xả nước thải ra môi trường; Dự án đầu tư, cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ thuộc loại hình có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường với lưu lượng xả nước thải trung bình trở lên ra môi trường; Dự án đầu tư, cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ không thuộc loại hình có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường với lưu lượng xả nước thải lớn ra môi trường...
Thực hiện các quy định pháp luật về môi trường, trong thời gian qua, các địa phương trên cả nước đã lắp đặt các trạm quan trắc tự động liên tục nhằm giám sát chất lượng môi trường, cảnh báo sớm ô nhiễm, hạn chế các thiệt hại về môi trường. tính đến hết giữa năm 2020, cả nước có trên 900 trạm quan trắc tự động, liên tục giám sát nước thải, khí thải của các KCN, KKT, CCN, cơ sở sản xuất… đã lắp đặt và truyền số liệu về các Sở TN&MT. Trong đó, có 650 trạm quan trắc (243 trạm khí thải và 307 trạm nước thải) truyền số liệu về cấp trung ương và được theo dõi quản lý trên phần mềm quản lý số liệu quan trắc có tên gọi là Envisoft. Với khối lượng dữ liệu lớn được truyền về cơ quan quản lý môi trường (theo quy định, tần suất truyền nhận dữ liệu theo thời gian thực là trung bình 5 phút/1 kết quả quan trắc) đã giúp cơ quan quản lý môi trường tiếp nhận và quản lý dữ liệu của các trạm quan trắc tự động trên phạm vi toàn quốc; góp phần đã hỗ trợ tích cực công tác tiếp nhận dữ liệu của các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh/thành cả nước; tạo ra công cụ để quản lý, giám sát, kiểm duyệt dữ liệu và truyền dữ liệu từ Sở TN&MT về Bộ TN&MT.
Tuy nhiên, hiện nay, việc xử lý, phân tích dữ liệu quan trắc từ các trạm quan trắc tự động liên tục nhằm tạo bộ dữ liệu tin cậy, phục vụ công tác quản lý còn rất hạn chế và gặp nhiều khó khăn do chưa có đủ các căn cứ khoa học, các tiêu chí để đánh giá. Vì vậy, việc nghiên cứu cơ sở lý luận xây dựng phương pháp xử lý số liệu quan trắc phát thải tự động, liên tục phục vụ đánh giá mức độ ô nhiễm của các nguồn thải và công bố thông tin số liệu cho cộng đồng là cần thiết.
2. Đề xuất nguyên tắc, tiêu chí, quy trình xử lý số liệu quan trắc phát thải tự động liên tục phục vụ đánh giá mức độ ô nhiễm của trạm
Dựa trên các tài liệu hướng dẫn công tác Kiểm soát chất chượng cho hệ thống Trạm tự động của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) kết hợp với thực tế của công tác quản lý số liệu quan trắc tự động, liên tục tại Việt Nam, nhóm triển khai đề tài đã đề xuất các nguyên tắc và tiêu chí, quy trình xử lý số liệu quan trắc phát thải tự động liên tục phục vụ đánh giá mức độ ô nhiễm như sau:
Về nguyên tắc xử lý: Số liệu quan trắc của trạm quan trắc nước thải tự động, liên tục trước khi chia sẻ, công bố và sử dụng phải thực hiện quy trình kiểm duyệt và xử lý số liệu. Bộ số liệu gốc và bộ số liệu đã kiểm duyệt, xử lý đều phải được lưu trữ đầy đủ trong cơ sở dữ liệu.
Tiêu chí xử lý số liệu được sử dụng nhằm để loại bỏ số liệu bất thường, cụ thể:
Số liệu trong thời gian thiết bị báo lỗi: Trong file TXT số liệu truyền về trạng thái thiết bị là 2. Nếu trong file TXT không có trạng thái thiết bị có thể căn cứ vào nhật ký hoạt động của trạm để biết các khoảng thời gian thiết bị lỗi, hỏng;
Số liệu trong thời gian hiệu chuẩn thiết bị: Trong file TXT số liệu truyền về trạng thái thiết bị là 01. Nếu trong file TXT không có trạng thái thiết bị có thể căn cứ vào nhật ký hoạt động của trạm để biết thời gian hiệu chuẩn thiết bị.
Số liệu âm, các thông số quan trắc nước thải đều không thể có giá trị âm (trừ thông số thế oxy hóa khử (ORP)).
Số liệu nằm ngoài phạm vi đo của thiết bị: căn cứ vào thông tin có trong danh sách thiết bị của trạm.
Số liệu bằng 0 liên tiếp, hoặc bằng nhau liên tiếp trong khoảng thời gian dài: trong môi trường nước thải các thông số thường có thay đổi rất nhanh, vì vậy các giá trị quan trắc không thể bằng nhau liên tiếp. Trong trường hợp có 5 giá trị bằng nhau liên tiếp có thể coi đó là số liệu bất thường.
Thiết bị có kết quả hiệu chuẩn không đạt, thiết bị đã quá thời hạn hiệu chuẩn.
Một số trường hợp số liệu nghi ngờ cần được xem xét để quyết định chấp nhận hoặc loại bỏ. Đối với các dữ liệu này sẽ được đánh dấu để truy vết dữ liệu và sẽ có phản hồi với cơ sở để xác minh dữ liệu trước khi chấp nhận/không chấp nhận. Các dữ liệu sau khi được làm sạch sẽ được sử dụng để phân tích, xử lý thống kê (tính toán các giá trị thống kê mô tả: tổng, trung bình (ví dụ trung bình 1 giờ, trung bình 24 giờ), max, min, trung vị; Tỷ lệ giá trị vượt quá QCVN hay tính toán thải lượng các thông số...) tạo các thông tin phục vụ cơ quan quản lý và công bố thông tin.
Quy trình phân tích, xử lý số liệu, bao gồm các bước:
Bước 1: Tổng hợp các thông tin, tài liệu
Các yêu cầu thông tin, tài liệu cần chuẩn bị, bao gồm: Quy trình và hệ số chuyển đổi đơn vị đo của các thông số về định dạng quy định; Xác định phạm vi đo của mỗi thiết bị và lập thành bảng; Kết quả hiệu chuẩn; Tần suất thực hiện vận hành trạm; Thống kê khoảng thời gian trạm dừng hoạt động, thời gian thiết bị lỗi, thời gian hiệu chuẩn thiết bị, thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị.
Bước 2: Kiểm duyệt số liệu giai đoạn 1
Mục đích của bước này để loại bỏ các số liệu lỗi đối với các dấu hiệu đơn giản, rõ ràng. Đánh dấu các số liệu nghi ngờ trong trường hợp đơn giản, dễ nhận biết.
Bước 3: Kiểm duyệt số liệu giai đoạn 2 (kiểm duyệt số liệu nâng cao)
Sử dụng 2 phương pháp thống kê cơ bản để kiểm duyệt số liệu, bao gồm: So sánh kết quả với chuỗi số liệu đã có và Phân tích tính tương quan giữa các số liệu hoặc số liệu đo được với hiện trạng môi trường xung quanh.
Các trạm quan trắc tự động liên tục thường cung cấp chuỗi số liệu liên tục trong thời gian dài. Vì vậy, từ các chuỗi số liệu đó có thể đánh giá, xác định đặc trưng, diễn biến của các thông số theo các quy luật. Từ các quy luật đó đánh giá chuỗi số liệu mới có phù hợp với các quy luật đã được xác định.
Đánh giá tương quan thường được thực hiện giữa các thông số khác nhau trong cùng 1 trạm: mục đích đánh giá mối quan hệ giữa các thông số, xem xét các thông số diễn biến theo quy luật thông thường hay bất thường. Trong trường hợp bất thường trái với quy luật cần phải xem xét lại vấn đề độ chính xác của thiết bị quan trắc.
Bước 4: Xử lý số liệu, tính toán các giá trị thống kê
Tính toán tỷ lệ số liệu thu được và tỷ lệ số liệu hợp lệ: Các số liệu quan trắc thu được và số liệu quan trắc hợp lệ cần thống kê và tính toán theo tỷ lệ tổng các thông số đo được của các trạm. Bộ số liệu đảm bảo chất lượng là bộ số liệu có tỷ lệ số liệu hợp lệ lớn hơn 80%.
Tính toán các giá trị thống kê cơ bản: Tính toán các giá trị trung bình 5 phút, 1 giờ, 24 giờ, tháng, năm (Trung bình một giờ là giá trị trung bình của các giá trị đo được trong khoảng thời gian một giờ; Trung bình 24 giờ là giá trị trung bình của các giá trị đo được trong khoảng thời gian 24 giờ liên tục (một ngày đêm); Trung bình tháng là giá trị trung bình của các giá trị đo được trong khoảng thời gian một tháng; Trung bình năm là giá trị trung bình của các giá trị đo được trong khoảng thời gian một năm).
Hoàn thành các bước kiểm duyệt và xử lý số liệu.
Bước 5: Lưu trữ, chia sẻ
Bộ số liệu quan trắc gốc phải được lưu trữ đầy đủ trong cơ sở dữ liệu để phục vụ công tác kiểm tra, đối chiếu, xác nhận khi có yêu cầu.
Bộ số liệu quan trắc đã được kiểm duyệt, xử lý được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và phục vụ cho hoạt động khai thác, chia sẻ và công bố thông tin.
3. Kết luận và kiến nghị
Từ thực tiễn đầu tư, vận hành và hoạt động truyền nhận dữ liệu từ các trạm quan trắc phát thải tự động liên tục về Sở TN&MT và Bộ TN&MT, việc xây dựng và đưa các tiêu chí kiểm soát số liệu bất thường (tiến tới ứng dụng tự động trên công cụ phần mềm) là giải pháp đồng bộ, hiệu quả để tạo bộ cơ sở dữ liệu quan trắc phát thải tự động liên tục đảm bảo độ tin cậy trước khi đưa vào sử dụng, cung cấp cho các đơn vị quản lý và công bố cộng đồng.
Trên cơ sở đánh giá hiện trạng hoạt động của hệ thống quan trắc môi trường tự động, liên tục cho thấy, sau một thời gian vận hành, hệ thống các trạm quan trắc môi trường tự động, liên tục đã bước đầu cung cấp chuỗi số liệu về CLMT theo thời gian thực để cảnh báo trình trạng ô nhiễm và hỗ trợ công tác quản lý nhà nước về BVMT. Trong thời giam tới, để triển khai công tác dự báo, cảnh báo, kịp thời công bố CLMT cho cộng đồng đòi hỏi các dữ liệu từ các trạm quan trắc tự động liên tục cần được kiểm soát và kiểm duyệt trước khi sử dụng. Do đó, Tổng cục Môi trường cần sớm ban hành quy định/quy trình về phân tích, xử lý số liệu và tiêu chí đánh giá kết quả quan trắc trạm quan trắc phát thải tự động, liên tục là cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu quản lý CLMT trên quy mô toàn quốc.
ThS. Nguyễn Hữu Thắng, ThS. Phạm Thị Thùy
Trung tâm quan trắc môi trường miền Bắc - Tổng cục Môi trường
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số 12/2020)
