ỨNG DỤNG GIS VÀ Thuật Toán Nội Suy ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TẠI TỈNH ĐỒNG NAI. Vì vậy, dự án “Ứng dụng GIS và thuật toán nội suy để đánh giá chất lượng không khí tại tỉnh Đồng Nai” đã được thực hiện.
MỞ ĐẦU
- Tính cấp thiết của đề tài
- Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung
- Mục tiêu cụ thể
- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Lựa chọn các phương pháp nội suy tối ưu để xây dựng bản đồ phân vùng mức độ ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai. Đánh giá chất lượng không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai thông qua bản đồ vùng chất lượng không khí đã được thành lập.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Tổng quan ô nhiễm không khí
- Khái niệm ô nhiễm không khí
- Các chất gây ô nhiễm không khí cơ bản
- Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng môi trƣờng không khí
Khi con người ở trong không khí có nồng độ CO khoảng 250 ppm sẽ chết. Nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến sự phân bố nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí gần mặt đất.
Tổng quan cơ sở lý thuyết
- Tổng quan hệ thống thông tin địa lý (GIS)
- Các thuật toán nội suy
- Chỉ số chất lƣợng không khí (AQI)
Kriging sử dụng trọng số, mang lại ảnh hưởng lớn hơn đến các điểm dữ liệu gần nhất khi nội suy giá trị cho các vị trí không xác định. Nó có thể được sử dụng làm nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ chất lượng không khí trong khu vực.
Tổng quan khu vực nghiên cứu
- Điều kiện tự nhiên
- Mức độ ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai
Đồng Nai có khí hậu nhiệt đới cận xích đạo với hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Nhìn chung, điều kiện khí hậu ở Đồng Nai thuận lợi cho sản xuất và đời sống, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp. Đồng Nai chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa nên khí hậu được phân chia rất rõ ràng thành mùa mưa và mùa khô.
Vì vậy, hầu hết đỉnh lũ trên lưu vực sông tỉnh Đồng Nai đều xảy ra vào tháng 9 hàng năm. Từ tháng 4 đến tháng 10, Đồng Nai chịu ảnh hưởng của khối không khí nhiệt đới Thái Bình Dương (Bảng 2.3). Theo bảng 2.4, quá trình đô thị hóa ở tỉnh Đồng Nai đang tăng nhanh hàng năm.
Bãi thải rắn Trảng Dài là nơi có nồng độ ô nhiễm khá cao của tỉnh Đồng Nai.
Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
- Một số nghiên cứu ngoài nƣớc
- Một số nghiên cứu trong nƣớc
Đồng thời so sánh các phương pháp nội suy để thiết lập mô hình số hóa độ cao tại hiện trường “So sánh các phương pháp nội suy để sản xuất mô hình số hóa độ cao ở quy mô hiện trường”, (Saffet Erdogan, 2008), Đại học Kocatepe ở Thổ Nhĩ Kỳ. Tại Đại học Calicut ở Ấn Độ, việc so sánh ba phương pháp nội suy IDW, Spline và Kriging cho nhiệt độ môi trường ở khu vực Thrissur của Kerala, Ấn Độ đã được thực hiện trong dự án “Phân tích sự biến đổi không gian của nhiệt độ không khí xung quanh” (Maria Mookken và cộng sự, 2011). Chẳng hạn như “Ứng dụng phương pháp nội suy Kriging để nghiên cứu sự phân bố các lớp đất yếu tuổi Holocene trong nội thành Thành phố Hồ Chí Minh” (Phan Thị San Hà và cộng sự, 2010) của Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Chí Minh.
Hồ Chí Minh, tác giả đã sử dụng phương pháp nội suy Kriging để đánh giá chất lượng không khí trên địa bàn tỉnh. Trong dự án “Xây dựng bản đồ chất lượng không khí huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Cạn bằng công nghệ GIS” (Lê Văn Thọ và cộng sự, 2012) tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, phương pháp này cũng được sử dụng. Nội suy IDW để nội suy chỉ số bụi NO2, SO2 và CO. Trong chương này, các phương pháp nội suy không gian (IDW, Spline, Kriging) được trình bày cùng với ưu nhược điểm của từng phương pháp nội suy và kiến thức chung về hệ thống thông tin địa lý (GIS) cũng được đề cập.
Ngoài ra, đề tài còn trình bày các nghiên cứu về các phương pháp nội suy đã được thực hiện trong nước và quốc tế.
DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dữ liệu và phần mềm sử dụng
Số liệu quan trắc chất lượng không khí được cung cấp bởi Trung tâm Quan trắc Môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Đồng Nai. Bản đồ vị trí các trạm quan trắc trên địa bàn tỉnh Đồng Nai năm 2012 được thể hiện trên Hình 3.1. Bản đồ vị trí các trạm quan trắc không khí trên địa bàn tỉnh Đồng Nai năm 2012.
Nhìn chung, hầu hết các điểm quan trắc trên địa bàn tỉnh Đồng Nai đều tập trung ở thành phố Biên Hà và huyện Trảng Bom, trong khi các huyện Vĩnh Cửu và Tân Phú có số lượng điểm quan trắc không khí tương đối ít.
Phƣơng pháp nghiên cứu
Hệ số tƣơng quan R 2 và chỉ số Nash
Nếu R2, NSI nhỏ hơn hoặc gần bằng 0 thì kết quả được coi là không thể chấp nhận được hoặc có độ tin cậy kém. Ngược lại, nếu các giá trị này bằng 1 thì kết quả dự đoán của thuật toán là hoàn hảo. Tuy nhiên, chưa có tiêu chuẩn rõ ràng nào được xác định khi đánh giá kết quả nội suy của các thông số thống kê này.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Xây dựng dữ liệu quan trắc chất lƣợng không khí
- Phân tích dữ liệu
- Thực hiện phân chia mẫu
Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình của bụi tại các khu vực giao thông. Biểu đồ thể hiện AQI trung bình của bụi tại các khu dân cư. Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình của SO2 tại các khu công nghiệp Tất cả các bãi xử lý rác thải trên địa bàn tỉnh Đồng Nai đều có chỉ số AQI của SO2 khá thấp và nằm trong giới hạn cho phép (Hình 4.6).
Chỉ số AQI NO2 tại các khu vực giao thông trên địa bàn tỉnh Đồng Nai đều vượt mức cho phép (<50) vào tất cả các mùa trong năm. Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình đối với NO2 tại các khu vực giao thông. Tất cả các khu dân cư trên địa bàn tỉnh Đồng Nai đều có chỉ số AQI về NO2 ở mức thấp, chất lượng không khí tốt không ảnh hưởng tới sức khỏe người dân. Nhìn chung, chỉ số AQI của CO tại khu xử lý nước thải tỉnh Đồng Nai vượt mức cho phép khá cao và trên 100.
Biểu đồ thể hiện chỉ số AQI trung bình của CO tại các khu vực giao thông Dựa trên hình 4.16, chỉ số AQI của CO tại các khu dân cư đều trên mức (>100), ảnh hưởng đến sức khỏe người dân.
Thực hiện nội suy và đánh giá
- Chỉ số AQI của bụi
- Chỉ số AQI của SO 2
- Chỉ số AQI của NO 2
- Chỉ số AQI của CO
Kết quả nội suy chỉ số bụi AQI bằng phương pháp Spline được thể hiện trên Hình 4.19. Kết quả nội suy chỉ số AQI SO2 bằng phương pháp Spline được thể hiện trên Hình 4.22. Kết quả nội suy chỉ số AQI SO2 theo phương pháp Kriging được thể hiện trên Hình 4.23.
Nội suy chỉ số AQI cho NO2 theo phương pháp IDW tại tất cả các thời điểm quan trắc trong năm 2012. Kết quả nội suy chỉ số AQI cho SO2 theo phương pháp Kriging được thể hiện trên Hình 4.25. Điều này cho thấy phương pháp nội suy Kriging khá phù hợp với chỉ số AQI của NO2.
Thực hiện nội suy cho chỉ số AQI của CO theo phương pháp nội suy Spline.
So sánh độ chính xác các phƣơng pháp nội suy
Phương pháp Kriging Tháng 2 Tháng 4 Tháng 6 Tháng 8 Tháng 10 Tháng 12 Giá trị AQI trung bình của CO. Điều này cho thấy phương pháp nội suy Kriging được sử dụng khá phù hợp với chỉ số AQI của CO.
Xây dựng bản đồ hiện trạng chất lƣợng không khí
Bản đồ vùng chất lượng không khí tháng 2 của tỉnh Đồng Nai được thể hiện trên Hình 4.30. Bản đồ phân vùng chất lượng không khí tháng 4 của tỉnh Đồng Nai được thể hiện trên Hình 4.31. Bản đồ phân vùng chất lượng không khí tháng 6 của tỉnh Đồng Nai được thể hiện trên Hình 4.32.
Bản đồ phân vùng chất lượng không khí tháng 8 của tỉnh Đồng Nai được thể hiện trên Hình 4.33. Bản đồ vùng chất lượng không khí tháng 10 của tỉnh Đồng Nai được thể hiện trên Hình 4.34. Bản đồ vùng chất lượng không khí tháng 12 của tỉnh Đồng Nai được thể hiện trên Hình 4.35.
Dựa trên bản đồ vùng chất lượng không khí (Hình 4.35), có thể thấy toàn bộ khu vực tỉnh Đồng Nai đang ở mức 100-200, là mức chất lượng không khí kém và các nhóm nhạy cảm nên hạn chế ra ngoài trời.
Thảo luận
Một phần khu vực huyện Long Thành có chất lượng không khí từ 200-300, là mức chất lượng không khí kém (nhóm nhạy cảm nên tránh ra ngoài, những nhóm khác nên hạn chế ra ngoài). Trong tháng 8, toàn bộ khu vực tỉnh Đồng Nai ở mức 100-200, là mức chất lượng không khí kém, các nhóm nhạy cảm nên hạn chế ra ngoài. Trong tháng 10, toàn bộ khu vực tỉnh Đồng Nai ở mức 100-200, là mức chất lượng không khí kém, các nhóm nhạy cảm nên hạn chế ra ngoài.
Vào tháng 12, một phần quận Long Thành có chất lượng không khí ở mức 200-300, là mức chất lượng không khí kém (nhóm nhạy cảm nên tránh ra ngoài, những nhóm khác nên hạn chế ra ngoài). ), phần lớn diện tích ô nhiễm tập trung ở khu vực xung quanh ngã tư Dầu khí. Chất lượng không khí ở tỉnh Đồng Nai phụ thuộc nhiều vào các nguồn phát thải ô nhiễm, bao gồm: khu công nghiệp, khu xử lý rác thải, khu giao thông và khu đô thị. Các khu công nghiệp là một trong những yếu tố góp phần ảnh hưởng đến chất lượng không khí trên địa bàn tỉnh.
Đồng Nai là tỉnh có số lượng người nhập cư lớn, áp lực dân số như vậy khiến chất lượng không khí trên địa bàn tỉnh kém.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Kiến nghị
Tiếp tục sử dụng các phương pháp nội suy nhưng cần nhắm tới các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí. Chống lại việc sử dụng các mô hình toán học sử dụng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí. QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ MÔI TRƯỜNG Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí 1.
Tiêu chuẩn này áp dụng để đánh giá chất lượng không khí và giám sát ô nhiễm không khí. Quy chuẩn này không áp dụng để đánh giá chất lượng không khí trong cơ sở sản xuất hoặc không khí trong nhà. Giá trị giới hạn của các thông số cơ bản trong không khí xung quanh được quy định tại Bảng 1.
Xác định nồng độ khối lượng của sulfur dioxide trong không khí xung quanh.
