Tóm tắt:

    Hưng Yên là một tỉnh thuộc tam giác kinh tế trọng điểm phía Bắc Việt Nam nhưng hiện đang phải đối mặt với thách thức nghiêm trọng về ô nhiễm không khí do sự tập trung của các khu công nghiệp và làng nghề. Nghiên cứu phân tích sự biến đổi chất lượng không khí theo mùa tại ba khu vực điển hình của tỉnh Hưng Yên là khu vực đông dân cư sinh sống (khu vực đô thị), khu công nghiệp và làng nghề bằng các phương pháp quan trắc; phân tích trong phòng thí nghiệm và phần mềm QGIS được sử dụng để mô phỏng trực quan hóa dữ liệu. Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ các chất ô nhiễm, đặc biệt là TSP, đạt mức cao nhất tại làng nghề Minh Khai vào tháng 4, vượt QCVN 05:2023/BTNMT (1,57 lần). Các kết quả khác vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Kết quả của nghiên cứu sẽ đóng góp quan trọng vào việc nâng cao nhận thức và cung cấp cơ sở khoa học cho các biện pháp quản lý chất lượng không khí tại địa phương.

Từ khóa: Chất lượng không khí, Hưng Yên, QGIS.

Ngày nhận bài: 12/10/2024; Ngày sửa chữa: 29/10/2024; Ngày duyệt đăng: 21/11/20024.

STUDY OF SEASONAL AIR QUALITY VARIATIONS IN HUNG YEN PROVINCE

Abstract:

    Hung Yen is the province in the key economic triangle of  Northern Vietnam, serves as a political, economic, cultural, and security hub. This region hosts large industrial zones and traditional craft villages, contributing to significant air pollution challenges despite economic achievements. This study investigates the seasonal variations in air quality three representative areas: urban, industrial, and craft villages in Hung Yen. Methods used in the study include monitoring, laboratory analysis and visualization. The parameters TSP, SO₂, NO₂, CO and O₃ were monitored in January and April 2024. Then, QGIS software was used to simulate data visualization. The results showed that the concentration of pollutants, especially TSP, reached the highest level in Minh Khai craft village in April, exceeding QCVN 05:2023/BTNMT (1.57 times), while other pollutants remained within safe limits. This research enhances the understanding of air pollution dynamics through seasonal assessment and spatial mapping, providing a foundation for informed environmental management strategies in Hung Yen.

Keywords: Air quality, QGIS, Wind roses, Hung Yen Province.

JEL Classifications: Q52, Q53,Q54.

1. Mở đầu

    Ô nhiễm không khí là một trong những vấn đề về môi trường thách thức nhất mà các quốc gia đang phải đối mặt. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), trên toàn cầu mỗi năm có 7 triệu ca tử vong sớm do phơi nhiễm với ô nhiễm không khí (WHO, 2014). Bụi (PM) bao gồm các thành phần hóa học khác nhau có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí, tác động đến sức khỏe con người góp phần làm giảm tầm nhìn và ảnh hưởng đến hệ sinh thái (Wang et al., 2016; Xie et al., 2019). Thông qua sự hấp thụ và tán xạ của bức xạ mặt trời, PM cũng có tác động lớn đến khí hậu. Bụi mịn được đặc biệt chú ý do tác động xấu đến sức khỏe con người do nó có thể xâm nhập sâu vào hệ hô hấp. Các khu đô thị và vùng quanh các khu công nghiệp thường là những khu vực chịu ảnh hưởng lớn từ các tác động trên. 

    Trong những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm không khí đã xảy ra ở một số thành phố lớn ở Việt Nam như TP. Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh (Vân và cộng sự., 2022, Lasko và cộng sự, 2018). Nguyên nhân được xác định là do mật độ của các phương tiện giao thông cao, sinh hoạt của người dân cùng các hoạt động kinh tế, tuy nhiên căn cứ khoa học để xác định các nguồn gây ô nhiễm còn hạn chế. Để có giải pháp phù hợp nhằm ứng phó và hạn chế ảnh hưởng của ô nhiễm không khí tại các khu vực đô thị, việc xác định được hàm lượng và sự biến thiên của chúng theo mùa là một trong các căn cứ khoa học quan trọng góp phần vào công tác  quản lý nhằm cải thiện vấn đề này.

    Hiện nay, Chính phủ đã ban hành các văn bản chính sách về quản lý chất lượng không khí, trong đó có Luật BVMT năm 2020, quy định tại các điểm a,b,c,d,đ,e,g khoản 4 Điều 13 Mục 2 Chương 2 yêu cầu UBND cấp tỉnh/thành phố phải xây dựng, ban hành và tổ chức thực hiện kế hoạch quản lý chất lượng môi trường không khí cấp tỉnh. Kế hoạch quản lý chất lượng môi trường không khí cấp tỉnh phải có các nội dung chính bao gồm: Đánh giá công tác quản lý chất lượng môi trường không khí; quan trắc môi trường không khí; xác định và đánh giá các nguồn phát thải khí thải chính; kiểm kê phát thải; mô hình hóa chất lượng môi trường không khí. Ngoài ra, theo Quyết định số 985ª/QĐ-TTg ngày 1/6/2016 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Kế hoạch hành động quốc gia về quản lý chất lượng không khí đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025, trong đó tại Chương trình 4, mục a là đến năm 2020 phải thực hiện nhiệm vụ: “Thực hiện việc kiểm kê khí thải bao gồm kiểm kê bụi PM₁₀ và PM_2.5” cho tỉnh/thành phố. Tại thông tư số 10/2021/TT-BTNMT, tại Điều 5, 29, 39 quy định về quan trắc chất lượng không khí xung quanh, quan trắc tự động và quản lý dữ liệu liên quan chất lượng không khí.

    Hưng Yên là một trong các tỉnh thuộc tam giác kinh tế trọng điểm phía Bắc, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, quốc phòng, an ninh của cả nước. Hưng Yên thuộc vùng nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh. Nhiệt độ trung bình hàng năm là 23,2⁰C, nhiệt độ trung bình mùa hè 25⁰C, mùa đông dưới 20⁰C. Lượng mưa trung bình dao động trong khoảng 1.500 - 1.600 mm. Tỉnh có tổng diện tích đất tự nhiên là 923,093 km², rất thuận lợi cho giao thông, sản xuất. Tại khu vực này tập trung các khu công nghiệp lớn, thu hút nhiều dự án FDI. Hưng Yên cũng là một trong những tỉnh có số lượng làng nghề lớn, hầu hết tất cả các huyện và thành phố Hưng Yên đều có làng nghề. Về loại hình làng nghề cũng rất đa dạng, theo số liệu điều tra, hiện nay toàn tỉnh Hưng Yên có khoảng 62 làng nghề hoạt động ở các lĩnh vực và mức độ khác nhau, thu hút và giải quyết việc làm cho trên 19.600 lao động. Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu kinh tế, Hưng Yên cũng đang đối mặt với thách thức trong công tác quản lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm không khí (Sở TN&MT tỉnh Hưng Yên, 2020; Thủ tướng Chính phủ, 2004). Chính vì vậy, nghiên cứu lựa chọn các khu đô thị, công nghiệp và làng nghề để thực hiện nghiên cứu nhằm đánh giá thực trạng chất lượng không khí tại khu vực. Nghiên cứu này tập trung phân tích sự biến thiên chất lượng không khí theo mùa tại tỉnh Hưng Yên thông qua các chỉ tiêu TSP, SO₂, NO₂, CO và O₃ bằng phương pháp quan trắc vào tháng 1 (mùa đông) và tháng 4 (mùa xuân) năm 2024. Điểm mới của nghiên cứu nằm ở việc sử dụng công cụ QGIS để mô phỏng dữ liệu, giúp cung cấp cái nhìn trực quan về sự phân bố và mức độ ô nhiễm theo không gian và thời gian (Adza et al., 2022). Nghiên cứu sẽ tập trung giải quyết hai nội dung chính: Đánh giá sự biến thiên các chất ô nhiễm không khí theo mùa tại ba khu vực điển hình của tỉnh Hưng Yên là khu vực đông dân cư sinh sống (khu vực đô thị), khu công nghiệp và làng nghề từ đó đưa ra các khuyến nghị quản lý nhằm giảm thiểu tác động ô nhiễm không khí.

2. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Vị trí, thời gian, phương pháp quan trắc

+ Nghiên cứu này được thực hiện tại tỉnh Hưng Yên, một trong những tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc. Có 6 vị trí lấy mẫu đại diện cho các khu vực là: Khu vực đông dân cư sinh sống (khu vực đô thị), khu công nghiệp và làng nghề (Bảng 1) vào 2 tháng (tháng 1 và tháng 4) năm 2024. Các thông số được quan trắc bao gồm TSP, SO₂, NO₂, CO và O₃, đây là thông số khá phổ biến và dễ tiếp cận. Việc lựa chọn các vị trí này mang tính chất đại diện khu vực nghiên cứu, đảm bảo tính toàn diện, đa dạng trong nghiên cứu. Các vị trí lấy mẫu được thể hiện ở Bảng 1.

Bảng 1. Các vị trí lấy mẫu tại tỉnh Hưng Yên

 Hình 2. Bản đồ các vị trí lấy mẫu tại tỉnh Hưng Yên

Nguồn: Nhóm nghiên thực hiện

+ Thời gian quan trắc (2 đợt): tháng 1 và tháng 4 năm 2024

+ Thông số quan trắc: Bụi TSP, SO₂, NO₂, CO, O₃.

+ Tiêu chuẩn kỹ thuật thực hiện quan trắc: Bụi TSP: TCVN 5067: 1995; SO₂: TCVN 5971: 1995; NO₂: TCVN 6137: 2009; CO: CEECS/ 04; O₃: Thiết bị đo nồng độ Ozone(O₃) SKY2000-O₃

2.2. Phân tích trong phòng thí nghiệm:

    Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm bao gồm nhiều kỹ thuật và quy trình khác nhau nhằm đo lường, xác định và kiểm tra các thành phần hóa học, vật lý, và sinh học của các mẫu như:

+ Lập đường chuẩn với từng thông số ô nhiễm.

+ Phá mẫu, so sánh với đường chuẩn đã làm từ trước.

+ Tiêu chuẩn kỹ thuật thực hiện phân tích: Bụi TSP: TCVN 5067: 1995; SO₂: TCVN 5971: 1995; NO₂: TCVN 6137: 2009; CO: CEECS/04.

- Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng (QA/QC): Theo yêu cầu về đảm bảo chất lượng/kiểm soát chất lượng trong quan trắc và phân tích môi trường được quy định tại Thông tư số 10/2021/TT-BTNMT. Vị trí lấy mẫu phải cách mặt đất 1,5m. Điểm lấy mẫu phải được bố trí ở khu vực thoáng ko có vật chắn, Đảm bảo đại diện cho khu vực quan tâm và thể tích lấy mẫu đủ theo thông tư yêu cầu. Với quá trình phân tích mẫu yêu cầu phòng cân và phòng thí nghiệm đạt chuẩn các điều kiện do thông tư đề ra, các thiết bị phải được kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ.

- Phần mềm QGIS: Được sử dụng nhằm mô phỏng chất lượng không khí tại tỉnh Hưng Yên theo mùa.

3. Kết quả nghiên cứu

3.1. Chất lượng không khí theo mùa tại Hưng Yên

    Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn tại 6 địa điểm đặc trưng ở Bảng 1 thuộc khu vực đông dân cư sinh sống, khu công nghiệp và làng nghề của tỉnh Hưng Yên để thực hiện nghiên cứu vào hai mùa (mùa khô và mùa mưa). Các thông số TSP, SO₂, NO₂, CO, và O₃ được quan trắc vào tháng 1 (mùa đông) và tháng 4 (mùa xuân) năm 2024 với tần suất 5 mẫu 1 ngày và riêng mẫu bụi lấy 8 tiếng và các thông số khác lấy trong vòng 1 tiếng và được phân tích chính xác để thấy sự biến động theo mùa và khu vực.

a) Nồng độ TSP

    Hình 2 thể hiện kết quả quan trắc thông số TSP trong tháng 1 và tháng 4. Kết quả cho thấy, nồng độ TSP tại các làng nghề, đặc biệt là làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, đạt mức cao nhất, 400 µg/m³, có lúc lên tới 485 µg/m³ trong tháng 4. Làng nghề mây tre đan Liên Khê cũng có nồng độ TSP cao đáng kể vào tháng 1 (278 µg/m³), nhưng thấp hơn so với tháng 4 (398 µg/m³). Trong khi đó, các khu công nghiệp và khu đô thị ghi nhận nồng độ TSP dao động từ 100-300 µg/m³. Dù nồng độ TSP tăng trong tháng 4, cao nhất (398 µg/m³). tuy nhiên tất cả đều dưới Quy chuẩn QCVN 05:2023/BTNMT.

Hình 2. Nồng độ TSP theo mùa tại Hưng Yên (µg/m³)

Nguồn: Nhóm ngiên cứ thực hiện

b) Nồng độ SO₂

    Nồng độ SO₂ trong tháng 1 dao động từ 52 đến 60 µg/m³, với các làng nghề có mức cao hơn so với khu vực dân cư. Tháng 4, nồng độ của chúng có sự biến động nhẹ, với KCN Thăng Long II (52,9 µg/m³) có nồng độ thấp hơn KCN Phố Nối A (58,8 µg/m³). Làng nghề Minh Khai tiếp tục ghi nhận mức SO₂ cao nhất (61,7 µg/m³). Nhìn chung, nồng độ SO₂ tại các khu vực đều nằm trong giới hạn an toàn của quy chuẩn quốc gia.

Hình 3. Nồng độ SO₂ theo mùa tại Hưng Yên (µg/m³)

Nguồn: Nhóm nghiên thực hiện

c) Nồng độ NO₂

    Nồng độ NO₂ biến động rõ rệt giữa các khu vực, với mức cao nhất tại làng nghề Minh Khai (64 µg/m³). Tháng 4, một số khu vực ghi nhận giảm nhẹ nồng độ NO₂, nhưng vẫn duy trì ở mức cao (64,8 µg/m³), đặc biệt là tại các khu công nghiệp và làng nghề vẫn duy trì mức 64 µg/m³. Chỉ số này cũng nằm trong giới hạn QCVN 05:2023/BTNMT.

Hình 4. Nồng độ NO₂ theo mùa tại Hưng Yên (µg/m³)

Nguồn: Nhóm nghiên thực hiện

d) Nồng độ CO

    Nồng độ CO dao động giữa các khu vực (2,3 – 3,5 µg/m³), với mức cao nhất tại làng nghề Minh Khai trong cả hai tháng, trung bình 3,12 µg/m³. Khu công nghiệp Phố Nối A và Thăng Long II có sự giảm nhẹ, trung bình 2,7 µg/m³, phản ánh khả năng quản lý môi trường tốt hơn. Mặc dù nhiều khu vực có nồng độ CO dưới ngưỡng tiêu chuẩn, các điểm nóng cần chú ý để đảm bảo sức khỏe cộng đồng.

Hình 5. Nồng độ CO theo mùa tại Hưng Yên (µg/m³)

Nguồn: Nhóm nghiên thực hiện

e) Nồng độ O₃

    Dữ liệu nồng độ O₃ ổn định hoặc giảm nhẹ giữa tháng 1 và tháng 4 (từ 65-51 µg/m³). Khu vực dân cư có mức O₃ ổn định nhất (61,2 µg/m³), trong khi một số khu công nghiệp ghi nhận sự giảm đáng kể (59,2 µg/m³). Làng nghề Minh Khai có xu hướng tăng nhẹ (63 µg/m³) cần theo dõi để kiểm soát. Mức O₃ nhìn chung vẫn nằm trong giới hạn an toàn theo QCVN 05:2023/BTNMT.

Hình 6. Nồng độ O₃ theo mùa tại Hưng Yên (µg/m³)

Nguồn: Nhóm nghiên thực hiện

3.2. Ảnh hưởng của hướng gió và tốc độ gió theo mùa đến sự phát tán các chất ô nhiễm không khí tại Hưng Yên

    Nhóm nghiên cứu tiến hành phân tích hướng và tốc độ gió tại Hưng Yên trong tháng 1 và 4 năm 2024 cho thấy, tháng 1 thường là mùa khô, khi gió mùa Đông Bắc hoạt động mạnh với tốc độ cao nhất lên tới khoảng 15-20 m/s, trong khi các hướng khác như Tây Bắc (NW), Tây Nam (SW) và Đông Nam (SE) có tốc độ gió thấp hơn, dao động từ 0-12 m/s. Cụ thể, các nguồn phát thải tại khu vực trung tâm, chẳng hạn như nhà máy công nghiệp, khu vực giao thông đông đúc, hay bãi rác, sẽ bị gió Đông Bắc thổi mạnh về phía Đông Nam. Các chất ô nhiễm như TSP, các chất ô nhiễm dạng khí (SO₂, NO₂, CO) sẽ phát tán nhanh và xa hơn do tốc độ gió cao, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm tăng cao và yêu cầu sự can thiệp của cơ quan chức năng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

    Ngược lại, tháng 4 là thời điểm chuyển từ mùa khô sang mùa mưa, với sự gia tăng của gió Đông Nam mạnh mẽ. Hình 7 cho thấy, gió chủ yếu thổi từ hướng Đông Nam với tốc độ cao, đẩy các chất ô nhiễm về phía Tây Bắc. Sự thay đổi hướng gió này làm thay đổi vùng chịu ảnh hưởng ô nhiễm, với các khu vực phía Tây Bắc có nguy cơ bị ảnh hưởng nặng hơn. Trong tháng này, gió Đông Nam có thể đạt tốc độ từ 15-20 m/s, trong khi các hướng khác như Đông và Tây Nam có gió trung bình từ 4-12 m/s, và khu vực Tây Bắc có gió yếu, chỉ từ 0-4 m/s.

    Bản đồ hoa gió (Hình 7) cung cấp một cái nhìn tổng quan về sự phát tán ô nhiễm không khí theo hướng và tốc độ gió. Dựa vào đó, các biện pháp quản lý có thể được áp dụng phù hợp để giảm thiểu tác động ô nhiễm, bảo vệ người dân trong các khu vực chịu ảnh hưởng.

Hình 7. Bản đồ minh họa hướng và tốc độ gió tại tỉnh Hưng Yên