Tóm tắt luận án Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân phối hợp với một số kỹ thuật phân tích hỗ trợ góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm bụi khí PM-10

hấ đa dạng và phức ạp của các yếu ố gây ô nhiễ rong ôi rường không khí và sự ác động qua lại gi a các hệ sinh hái rong ôi rường nên việc nghiên cứu bản chấ của ô nhiễ bụi khí c n phải c sự ha gia của nhiều ngành khoa học, nhiều kỹ huậ phân ích khác nhau. Trong đ các kỹ huậ phân ích hạ nhân ( ATs) hể hiện nhiều ưu hế nhờ khả n ng phân ích đồng hời đa nguyên ố, độ nhạy và độ chính xác cao, khả n ng phân ích các ẫu c khối lượng nhỏ với độ lặp lại ố và không đòi hỏi áp dụng các qui trình xử lý ẫu quá phức ạp. hờ các ưu hế này à ATs cung cấp được các số liệu về hà lượng các nguyên ố hoá học rấ phong phú và chấ lượng cho các ô hình hống kê oán học rong nghiên cứu nguồn gây ô nhiễ bụi khí. Với nh ng lý do rên đây, ác giả đã lựa chọn đề ài luận án ghiên cứu ứng ng k thu t ph n tích hạt nh n phối h p với m t số k thu t ph n tích h tr góp ph n giải u t bài toán ô nhiễm b i khí 10”. 2. n - ác định bản chấ của ô nhiễ bụi khí 2.5, PM2.5-10 và sự ác động của các yếu ố khí ượng đến ức độ ô nhiễ , nhận diện các nguồn gây ô nhiễ và định lượng ph n đ ng g p của chúng. - p ph n ạo c sở khoa học cho công ác quản lý hiệu quả chấ lượng ôi rường không khí n i chung, bụi khí 10 n i riêng. T LATS VLNT&HN VTB c 2 3. ố ượ v p ạm v 3.1. - Bụi khí 2.5 và PM2.5-10 ( hường được gọi chung là bụi khí 10 – bụi khí c đường kính khí động lực của các hạ bụi nhỏ h n 10 . oại bụi khí này rấ dễ dàng xâ nhập vào c hể qua hệ hống hô hấp và gây ác hại rực iếp đến sức khoẻ con người). - ác kỹ huậ phân ích hạ nhân: INAA (Instrumental Neutron Activa ion Analysis), ( - ay luor sc nc Analysis) và ( ro on nduc d -ray ission Analysis) xác định đặc rưng của bụi khí 2.5, PM2.5-10 ỹ huậ phân ích h rợ (s c ký ion). - ác ô hình hống kê iên iến: PCFA ( rincipl o pon n ac or Analysis) và A (Positive Matrix Factorization Analysis). 3.2. - Bụi khí 2.5 và PM2.5-10 ở Hà ội và ục a (B c iang). - ác kỹ huậ phân ích hạ nhân và Tập rung vào các kỹ huậ xác định hà lượng các nguyên ố h a học chủ yếu và hà lượng các ion hòa an (bao gồ Anion và a ion). - ác ô hình hống kê iên iến Tập rung vào xử lý số liệu hực nghiệ xác định các yếu ố khí ượng ác động đến bụi khí 10, hệ số là giàu của các nguyên ố h a học, nhận diện các nguồn ô nhiễ (bao gồ cả ô nhiễ do lan ruyền xa) và định lượng ph n đ ng g p của chúng. 4. 4.1. - Thiế lập được phư ng pháp luận nghiên cứu ô nhiễ bụi khí 10 và riển khai áp dụng hành công ở Việ a bao gồ kỹ huậ hu g p ẫu phân lập h o kích hước hạ kỹ huậ xác định hà lượng kỹ huậ phân ích hành ph n nguyên ố, hành ph n ion hoà an kỹ huậ xử lý hông kê các số liệu hực nghiệ và ính oán các qu đạo lan ruyền xa. - ghiên cứu áp dụng hành công ô hình hống kê iên iến A và A rong nghiên cứu nhận diện nguồn gây ô nhiễ (gồ cả nguồn do lan ruyền xa), xác định sự đ ng g p của các nguồn hành ph n. - ác định được các yếu ố khí ượng ác động đến ức độ ô nhiễ bụi khí PM2.5 và PM2.5-10 rong không khí. 4.2. - n đ u iên xây dựng được biến rình ô nhiễ bụi khí PM2.5, PM2.5-10 và Fi-BC (carbon đ n rong bụi ịn 2.5) 10 n liên ục ở Hà ội. T LATS VLNT&HN VTB c 3 - n đ u iên xây dựng được c sở d liệu n liên ục ( 00 - 00 ) về hà lượng ô nhiễ bụi khí PM2.5, PM2.5-10 và hành ph n hoá học của chúng ở Hà ội (h n 0 000 d liệu). - n đ u iên nhận diện được các nguồn ô nhiễ bụi khí 2.5 và 2.5-10 ở nông hôn, hành hị và định lượng được sự đ ng g p của chúng. - n đ u iên xác định được các yếu ố khí ượng ác động đến ô nhiễ bụi khí 10 ở Hà ội. - ác định hệ số là giàu của các nguyên ố hoá học rong 2.5, PM2.5-10. - ác định được các đặc rưng của ô nhiễ bụi khí ở nông hôn và hành hị. 5. - ế quả của luận án là c sở khoa học để iếp ục riển khai các nghiên cứu sâu rộng h n về ô nhiễ bụi khí 10 ở Việ a c ng như rong khu vực hâu Thái Bình ư ng. - à c sở khoa học g p ph n xây dựng iêu chu n chấ lượng bụi khí 10 (PM2.5 và 2.5-10) ở nước a, phục vụ công ác quản lý hiệu quả chấ lượng ôi rường không khí n i chung, bụi khí 10 n i riêng. - h ra nh ng yếu ố và điều kiện khí ượng là ích ụ và gia ng ức độ ô nhiễ – à c sở khoa học g p ph n hoạch định các chính sách, biện pháp ng n chặn và giả hiểu các chấ ô nhiễ và các hoạ động gây ô nhiễ , bảo vệ ôi rường nâng cao chấ lượng cuộc sống cho con người. 6. ố uận án gồ 149 trang, 33 bảng, 53 hình, công rình công bố, 100 ài liệu ha khảo, rang phụ lục và được phân b như sau: ở đ u: 5 rang, giới hiệu ính cấp hiế , ục đích, đối ượng và phạ vi nghiên cứu, ý ngh a khoa học và hực iễn của đề ài luận án; hư ng 1. T ng quan về ô nhiễ bụi khí (26 trang); hư ng 2. sở lý huyế và phư ng pháp nghiên cứu (50 trang); hư ng 3. Thực nghiệ , kế quả nghiên cứu và bàn luận (63 trang); h n ế luận và kiến nghị (5 trang); Danh ục các công rình đã công bố liên quan đến luận án, các ài liệu ha khảo và ph n hụ lục (4 trang). CHƯƠN 1. N N NH H Thành ph n chủ yếu gây ra ô nhiễ không khí là bụi khí , O3, NOx, (chủ yếu là O2), SOx (chủ yếu là SO2), CO và ộ số hợp chấ h u c . Trong đ , bụi khí 10 c hể chứa nhiều nguyên ố nặng và độc hại như As, d, r, n, i, b, Si, V, Zn…, các anion, ca ion và carbon đ n (B ). 1.1. ặ ểm, p ầ v ấ ô m b P 10 T LATS VLNT&HN VTB c 4 1.1.1. PM2.5 và PM2.5-10 là loại hạ bụi được quan â nhiều h n cả rong kiể soá sự ô nhiễ không khí vì chúng c kích hước rấ nhỏ, dễ xâ nhập vào hệ hống hô hấp, gây ra nhiều loại bệnh ậ cho con người. 1.1.2. T ầ ấ ô ễ M10 Bụi khí 10 hường được phân hành nh bụi 2.5 và PM2.5-10. PM2.5 hường là các ion sulfate, nitrate, ammonia - bụi hứ cấp ạo hành qua các biến đ i hoá học của SOx, NOx và NH3 rong không khí, ừ hải của động c đố rong, quá rình công nghiệp, hoạ động nông nghiệp, bụi nguồn gốc sinh vậ , ừ núi lửa, bão, lốc và carbon đ n, các nguyên ố hoá học, ộ số chấ h u c , đố sinh khối hoặc ừ các phản ứng quang hoá. PM2.5-10 được ạo hành do sự nghiền ná , sự ài òn và do gi h i ốc lên: bụi khoáng (các ôxí của Al, Si, , a, g, ) và các; son khí biển (Cl, Na, Mg, S, Ca, K, Br) ; các chấ h u c c ừ hực vậ , phấn hoa… 1.1.3. T ô ễ Ô nhiễ bụi khí là ộ rong nh ng nguyên nhân chính là ng số người c bệnh h n suyễn, viê phế quản, bệnh ph i ạn ính, các bệnh i ạch và là suy yếu sự phá riển dung ích ph i ở rẻ , c hể gây ra ử vong và gây n hấ lớn về kinh ế; làm hạn chế nhìn và là hay đ i khí hậu oàn c u. 1.2.N ồ ố ô m b P 10 1.2.1. N ồ ác hạ bụi c kích hước, hành ph n và nguồn gốc rấ khác nhau: do các quá rình ự nhiên và do hoạ động sống của con người. Bụi khí c nguồn ự nhiên là chủ yếu và nhiều h n lượng bụi khí c nguồn gốc nhân ạo ừ 5-10 l n. 1.2.2. B ở ô ô ù x xô các vùng nông hôn xa đô hị và các khu công nghiệp, bụi khí chủ yếu c nguồn gốc ự nhiên ừ bụi đấ , son khí biển và bụi 2.5 do lan ruyền xa. 1.2.3. B ở đô ị Bụi khí ở đô hị chủ yếu c nguồn gốc nhân ạo As, S , S ừ các nhà áy nhiệ điện han V, i, các nguyên ố đấ hiế ừ nhà áy nhiệ điện chạy d u Br, b ừ x cộ Ag, Zn, Sb, Cd, Sn, b ừ đố rác hải , - đố sinh khối a, Cl, Mg - son khí biển Ni, As, In, Cd, Se, S - luyện ki a, g - xây dựng. 1.3. N b P 10 ế ớ Ô nhiễ bụi khí 10 đã và đang được nghiên cứu ở nhiều nước rên hế giới. WHO, WMO, IUCN, UNEP, IAEA, ADB và WWF đã phối hợp xây dựng nhiều chư ng rình nghiên cứu oàn diện để bảo vệ ôi rường. T LATS VLNT&HN VTB c 5 ỹ, hậ bản, Triều iên, Đài loan, Úc, Thái lan, ndon sia đã đưa ra iêu chu n về bụi hô hấp để bảo vệ sức khoẻ và sinh hoạ cộng đồng. 1.4. N b P 10 ở ướ Nhiều c quan, đ n vị đang riển khai nghiên cứu ô nhiễ không khí ở Hà ội và TP HCM. Chủ yếu là ập rung vào SO2, NOx, O3, CO, TSP và các thông số khí ượng. phân ích các nguyên ố hoá học và hực hiện A/QC. Nồng độ bụi khí ở Hà ội c xu hướng ngày càng gia ng. ồng độ các khí SO2 và O3 rung bình hàng n ng (10-17)%, NO2 ng nhanh h n, khoảng ừ (40-60)%, PM10 ng 1.5 l n, n 004 cao gấp 4. l n iêu chu n cho ph p của ỹ (50g.m-3). 1.5. X ướ ô m b P 10 ệ y ghiên cứu ô nhiễ bụi khí và ảnh hưởng đối với sức khoẻ; lan ruyền xa (LRT); nghiên cứu ô nhiễ bụi khí và sự ảnh hưởng đến biến đ i khí hậu. 1.6. Hạ ế ô m ô ở ướ v vấ p yế N ô ễ ô ở - h n lớn ập rung vào nghiên cứu các chấ khí O2, SO2, O và TS . ấ í nghiên cứu 2.5, PM2.5-10 và chưa c nghiên cứu dài hạn c hệ hống. - hưa c các nghiên cứu 10 b ng NATs, nghiên cứu nguồn ô nhiễ và sự đ ng g p của chúng, chưa c nghiên cứu LRT và sự ác động của các yếu ố khí ượng, chưa c các nghiên cứu qui ô về ác hại đến sức khoẻ, ảnh hưởng đến nhìn và sự ác động là hay đ i khí hậu oàn c u... N ấ đ - uan r c biến động của ô nhiễ bụi khí 2.5, PM2.5-10 và i-B liên ục dùng hiế bị hu g p ẫu phân cấp hạ T-S và AS ; - ghiên cứu áp dụng các kỹ huậ phân ích như AA, - , , và LR để xác định hà lượng các nguyên ố hoá học, các ion hoà an và B rong ẫu 2.5 và 2.5-10. ác định hệ số ự hấp hụ rong ẫu, sự ảnh hưởng của chế độ đo chân không đến cường độ bức xạ đặc rưng, giới hạn phá hiện các nguyên ố, A các kế quả phân ích. - ác định hệ số là giàu các nguyên ố hoá học rong 2.5, PM2.5-10. Đánh giá sự khác nhau gi a ô nhiễ bụi khí ở nông hôn và ở hành hị. - ghiên cứu áp dụng ô hình hống kê iên iến A và A xử lý số liệu hực nghiệ xác định các yếu ố khí ượng ác động đến ô nhiễ bụi khí 10, nhận diện các nguồn ô nhiễ và định lượng đ ng g p của chúng. T LATS VLNT&HN VTB c 6 - ghiên cứu các qu đạo lùi đặc rưng của các khối không khí lan ruyền đến Hà ội rong chế độ gi ùa ở iền B c, nhận dạng và định lượng các nguồn phá ứng với ừng loại quỹ đạo. - ác định ô hình nguồn ô nhiễ bụi khí ở hành hị (Hà ội), nông hôn ( ục a ) và sự đ ng g p của các nguồn hành ph n. CHƯƠN 2 CƠ H PHƯƠN PH P N H N C 2.1. P ươ p p óp mẫ 2 ọ ị ó ẫ Hà lượng các chấ ô nhiễ rong không khí hay đ i h o không gian và hời gian. o đ , vị rí hu g p ẫu phải ang ính đại diện, ránh qu n gi , xa ường nhà, cây cối và các nguồn gây ô nhiễ cục bộ. 2.1.2. T ị ó ẫ ầ Thiế bị hu g p ẫu nhiều ng gồ nhiều phin lọc c kích hước l khác nhau được s p đặ liên iếp (GENT-SFU). 2.1.3. T ị ó ẫ ưới ác dụng của lực quán ính, các hạ bụi khí c kích hước khác nhau sẽ được phân lập khi chúng va đập vào phin lọc Teflon (ASP). 2.2. ố p ạ (NATs) AA, A và PIXEA có nhiều ưu hế vượ rội nhờ khả n ng phân ích đồng hời đa nguyên ố, độ nhạy và độ chính xác cao, khối lượng ẫu nhỏ với độ lặp lại ố và không đòi hỏi các qui rình xử lý ẫu phức ạp. o đ NATs cung cấp được số liệu về hà lượng các nguyên ố hoá học rấ phong phú và đả bảo chấ lượng cho các ô hình hống kê nghiên cứu nguồn gây ô nhiễ . 2.2.1. ỹ ô d (INAA) AA sử dụng chù n nhiệ của ƯH Đà ạ cho ph p phân ích đồng hời nhiều nguyên ố rong cùng ộ ẫu với độ chính xác và độ nhạy cao. 2.2.1.1. N ý ì ỹ INAA hi b n phá ẫu vậ b ng chù n nhiệ , hoạ độ của hạ nhân ph ng xạ ạo hành lệ với số hạ nhân bền ban đ u, iế diện b n nhiệ ư ng ứng và hông lượng chù n ới. Từ hoạ độ bức xạ  ghi nhận bởi A với detector HPGe, hà lượng của các hạ nhân bền ban đ u sẽ xác định được. 2.2.1.2. x đị ỹ INAA hương pháp tu ệt đối. Hà lượng nguyên ố phụ huộc vào M, , , , a và . Các ha số này hường c nguồn gốc khác nhau, sai số lớn. T LATS VLNT&HN VTB c 7 hương pháp tương đối. Mẫu chu n c cùng matrix như ẫu phân ích được chiếu xạ rong cùng ộ điều kiện ư ng ự như nhau. Phư ng pháp này c độ chính xác cao h n và được áp dụng ph biến rong hực iễn. 2.2.1.3. G ệ (LOD) ỹ INAA ựa vào sai số ốc độ đế phông của ph kế ga a, LOD của các nguyên ố quan â đã được xác định. 2.2.2. ỹ ỳ X (ED-XRFA) ẫu được kích hích bởi chùm tia X (đồng vị ph ng xạ hay ống phá ia X). Từ cường độ của bức xạ đặc rưng, c hể Đ được hà lượng các nguyên ố. 2.2.2.1. ồ X Các nguồn đồng vị phóng xạ thường sử ng trong k thu t ED-XRFA 2.2.2.2. đặ ý X Sự hấp th và tán xạ của tia X; Cường đ bức xạ đặc trưng ẫu mỏng ếu khối lượng ng cộng rong ộ đ n vị diện ích bề ặ ẫu là m = T nhỏ, a c : m EIEaE GEI iii thin i . sin )().().( )( 1 000    (2-35) 2.2.2.3. x đị ED-XRFA hương pháp F có sử ng mẫu chuẩn h tr ối quan hệ gi a cường độ và hà lượng nguyên ố được xác định hông qua ph p đo ẫu chu n c atrix ư ng ự như ẫu phân ích. Sai số ừ 5 - 10 %. 2.2.2.4. G ệ ỹ ED-XRFA Từ sai số của ốc độ đế phông Rb ta c hể ính oán được LOD. 2.2.3. ỹ x X ở ù ( IXEA) Sử dụng chù hạ ang điện ( hường là chù hạ pro on) c n ng lượng vài V ừ áy gia ốc để kích hích. ỹ huậ này c độ nhạy cao h n và c hể kh c phục được ộ số nhược điể của kỹ huậ -XRFA. 2.2.3.1. ờ độ X đặ ị ở ù Đối với mẫu mỏng, đều và đồng nhất cường độ ia X đặc rưng ttiI c dạng đ n giản như sau   i i iisi tt i m A ENIKI 1 0,00  (2-62) 2.2.3.2. X đị ỹ IXEA hư ng pháp độ nhạy nguyên ố. Đối với mẫu ạng phin mỏng, độ nhạy nguyên ố kj(Z) được xác định bởi: T LATS VLNT&HN VTB c 8       sin 00 Z j X jZ j A EN Zk  (2-73) 2.2.3.3. G ệ ỹ IXEA Từ sai số của ốc độ đế phông a c hể ính được LOD trong PIXEA. 2.2.3.4. Ư đ ỹ IXEA ẫ Ưu điể ẫu dạng phin lọc rấ phù hợp, không bị phá hủy Sai số nhỏ (35)% hân ích đồng hời nhiều nguyên ố; hanh và nhạy cho nhiều nguyên ố hể phân ích được các ẫu 1 g hi phí hấp. Hạn chế: Không cho biế hông in về ặ hoá học của ẫu ẫu r n phải đồng đều h phân ích các ẫu dạng khí và dạng lỏng. 2.3. ố ố ố ệ ệm 2.3.1. ồ (MLR) Hồi ui tu n tính hai bi n: x và y nhận các giá rị xi và yi ư ng ứng (i = 1  n) và hà số y = f(x) c dạng f(x) = ax + b. Hồi ui tu n tính tổng uát: Trường hợp ng quá , giả sử hà f(x) c dạng )()( 0 ki m i i xfaxf    , (i = 0  m) (2-92) 2.3.2. Phân tích ầ ( FA) 2.3.2.1. M PCFA là ộ rong các hình hức của ph p phân ích v c or riêng. 2.3.2.2. T FA Qui luậ bảo oàn khối lượng. Nếu gọi xij (ng/m 3) là hà lượng của nguyên ố hứ j trong ẫu hứ i thì xij c hể được biểu diễn như sau: kj p k ikij fax    1 , (i = 1  n, j = 1  m, k = 1  p) (2-97) ở đây, aik (ng.mg -1 ) là hà lượng khối của nguồn k đ ng g p vào ẫu hứ i, fkj (mg.m -3 ) là ph n khối lượng của nguyên ố hứ j rong nguồn k, p là số nguồn hành ph n. 2.3.3. ừ d ( MFA) Hạn chế của A là sự xuấ hiện các giá rị â rong cả a rận fac or loading và factor score. Mộ phư ng pháp A khác ên là ph n tích thừa số ma tr n ương (PMFA) cho a rận số liệu chiều và 3 chiều ( và 3). 2.3.3.1. Mô ì ọ MF Đối với PMF2, X(n  m) là a rận số liệu đ u vào c n dòng và m cộ ư ng ứng với n ẫu phân ích và m ch iêu. X được phân ích hành ích của T LATS VLNT&HN VTB c 9 a rận G(n  p), F(p  m) và ph n dư không giải hích được của a rận X là a rận E(n  m). Trong đ , p là số nhân ố chính c n ì . X = GF + E (2-120) ijkj p k ikij efgx  1 , k = 1  p (2-121) A ch ập rung vào việc giải hích ng bình phư ng không c rọng số của ph n dư. gược lại, ập rung vào hông in ừ các ẫu hực hiện b ng cách lấy rọng số bình phư ng của ph n dư với sự hiện diện của nghịch đảo bình phư ng độ lệch chu n của các số liệu đ u vào như sau     n i m j ij ij s e Q 1 1 2 2 , với giả hiế là gik  0 và fkj  0 (2-122) ục iêu của là ối hiểu hoá đại lượng Q dẫn đến eij sẽ cực iểu và tích GF sẽ giải hích được ối đa nh ng hay đ i rong hệ hống. X đị . Việc chọn p hường ang ính hoả hiệp. Nếu dùng quá í nhân ố sẽ là cho các nguồn c bản chấ khác nhau bị kế hợp lại. gược lại, nếu dùng quá nhiều nhân ố sẽ là cho nguồn c hực bị phân ly. ọ Fpeak é . Max(rotmat) phụ huộc ạnh vào Fpeak và giả rấ nhanh khi Fpeak > 0.15. ặ khác cả IM và IS đều ng lên đáng kể khi Fpeak > 0. . o đ , chúng a nên sử dụng Fpeak < 0.7 khi xác định số nhân ố p. CHƯƠN 3 H C N H , K N H N C N N 3.1. óp mẫ b v m ượ P T ó ẫ GENT-SFU (phin lọc hạ nhân ucl por polycarbona ) và AS (phin lọc Teflon) được sử dụng để hu g p ẫu bụi khí 2.5 và PM2.5-10. X đị M Hà lượng được xác định b ng phư ng pháp rọng lượng dùng cân phân ích g và dùng nguồn ph ng xạ alpha để khử nh điện khi cân. 3.1.3. X đị B ác bon đ n được xác định b ng phư ng pháp đo cường độ ánh sáng phản xạ trên phin dùng hiế bị 43D Smokestain Reflectometer. B ì ô ễ M2.5, PM2.5-10 F -B ở Nộ Mẫu 2.5 và 2.5-10 được hu g p vào hứ 4 và chủ nhậ hàng u n. Sự hay đ i của hà lượng PM2.5, PM2.5-10 và B hể hiện ính chu k r rệ . Đạ T LATS VLNT&HN VTB c 10 cực đại vào ùa đông, vào tháng 12 và 1, PM10 c hể cao đến 300-400 g m -3. ực iểu về ùa h , trong tháng 7-8, PM10 c hể xuống dưới 10 g m -3 . Hình 3.3. iễn biến ngày 4 giờ của 2.5 ừ 199 đến 009. Trung bình n trong h n 10 n quan r c liên ục 2.5 là (37.84  8.33) g/m3, PM2.5-10 là (50.01  11.91) g/m 3 và PM10 là (87.54  19.08) g/m3. So với TC của ỹ hì 2.5 rung bình n ở Hà ội lớn h n .5 l n và PM10 lớn h n 1. 5 l n. Trung bình n của B rong 2.5 là (6.31  1.71) g/m3. Trung bình ngày 24h của PM2.5 là (37.79  0.64) g/m 3 , PM2.5-10 là (50.51  0.96) g/m3 và PM10 là (87.95  1.46) g/m 3. Số ngày c 2.5 và PM10 rung bình 4 giờ c ng vượ TC của ỹ ư ng ứng là 50% và 5 . %. 3.2. P p ầ y ố trong PM10 bằ N 3.2.1. T độ ỹ INAA AA được iến hành rên ƯH Đà ạ . Với chế độ chiếu xạ, chờ phân rã và đo ph  trong bảng 3.1, chúng a c hể phân ích được ừ -25 nguyên ố c bản rong ẫu bụi khí. Bảng 3.1. hế độ chiếu xạ, chờ phân rã và đo ph kích hoạ ẫu bụi khí. hế độ chiếu xạ guyên ố phân tích Thời gian chiếu xạ Thời gian chờ phân rã Thời gian đo ph  hiếu ng n (nhóm 1) ác đồng vị c T1/2 ng n 2-5 phút 2-10 phút 100 giây hiếu dài (nhóm 2) ác đồng vị c T1/2 trung bình 20 phút 10-30 phút  600 giây hiếu dài (nhóm 3) ác đồng vị c T1/2 dài 0 giờ 10-15 ngày  1000 giây 3.2.2. ẩ ị ẫ x ẫ L Ư N hế độ chiếu ng n được hực hiện rên kênh khô -1 của ƯH Đà ạ (công suấ 500 kW, hông lượng n nhiệ ại bẫy là .1x1013 n.cm-2.s-1). hế độ chiếu dài được hực hiện ại â quay của ƯH Đà ạ . HN-24h-PM2.5 0 40 80 120 160 200 Jan-98 Jan-99 Jan-00 Jan-01 Jan-02 Jan-03 Jan-04 Jan-05 Jan-06 Jan-07 Jan-08 Jan-09 Thêi gian H µ m l - î n g (  g /m 3 ) T LATS VLNT&HN VTB c 11 Hình 3. . h AA iêu biểu của ẫu bụi khí 3.2.3. H n 50 ẫu bụi khí 2.5 và 50 ẫu bụi khí 2.5-10 hu g p ại Trạ T T áng đã được phân ích b ng kỹ huậ AA. Hà lượng của nguyên ố hoá học được xác định h o phư ng pháp ư ng đối. 3.2.4. X đị ệ (LOD) ỹ INAA LOD được xác định h o công hức ( -89). 3.3. P p ầ y ố trong PM10 bằ ED-XRF 3.3.1. ED-XRFA hư ng pháp độ nhạy nguyên ố rong - A đã được nghiên cứu và áp dụng ại T của A A ở S ib rsdorf, Vi nna và ại ST. h kế sử dụng d c or bán dẫn Si( i), ống phá ia X và buồng đo ẫu chân không. 3.3.2. S ở ô đ ờ độ x đặ Hình 3.12. h ia X ẫu chu n Si rong điều kiện c và không c chân không. h ia X ẫu chu n S và Si rong điều kiện c và không c chân không đã được nghiên cứu. ế quả cho hấy cường độ ia S-K ng 6. 3 l n và ia Si- 10 100 1000 10000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 C o u n ts /C h a n n e l Channel Spectrum of Quartz reflector excited with Ti secondary target, Co anode X-ray tube at 40kV, 30mA Si- Ar-Ka No Vacuum Vacuum 1 7 3 2 k e V -N a 3 2 0 k e V -C r 1 1 7 3 k e V -C o 1 4 7 5 k e V - B r 1 5 9 6 k e V -L a 6 9 8 k e V - B r 6 1 9 k e V - B r 1 3 1 7 k e V - B r 8 2 7 k e V - B r 1 0 4 4 k e V - B r 1 3 6 8 k e V -N a 7 7 6 k e V -B r 5 5 4 k e V - B r 5 1 1 k e V 8 8 9 k e V -S c 1 5 2 4 k e V -K 10 100 1000 10000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Kªnh S è x u n g /k ªn h T LATS VLNT&HN VTB c 12 K ng 50.4 l n rong điều kiện c chân không, đồng hời Ar-K c ng bị riệ tiêu hoàn toàn rong ph (hình 3.1 ). Buồng đo ẫu chân không là rấ c n hiế . 3.3.3. X đị ệ ấ ằ đ Hệ số suy giả  và hệ số hấp hụ khối F được ính h o các công hức  = a * exp(b* lnE) (3-3) F = /[1- exp(-)] (3-4) a = 8.2394; b = -2.7941;  = 0.000039 g.cm-2; E là n ng lượng của ia X(keV). 3.3.4. X đị độ ỹ ED-XRFA Độ nhạy nguyên ố Sen_i (số đế s A %) được xác định h o công hức: Sen_i = Ni * Fi/T/I/Ci (3-5) 3.3.5. X đị ó ọ trong ED-XRFA Ci = Ni * Fi/T/I/Sen_i (3-9) H n 300 ẫu bụi khí 2.5 và 300 ẫu bụi khí 2.5-10 hu g p ại Trạ T T áng Hà ội đã được phân ích b ng kỹ huậ A. Hà lượng của 14 nguyên ố đã được xác định h o phư ng pháp độ nhạy. 3.3.6. X đị ệ ỹ XRFA LOD được xác định h o công hức ( -61). Hình 3.16. h ia X iêu biểu của ẫu bụi khí đo rên ph kế cấu hình 1. 3.4. P p ầ y ố trong PM10 bằ PIXEA 3.4.1. IXEA ở NUS ỹ huậ A được nghiên cứu và áp dụng ại TN Broadbeam BS, hoa Vậ lý, NUS. Chùm p 2 MeV, buồng chân không 3.10-4mBar: detector Si(Li) c phân giải n ng lượng 1 0 V ở 5.9k V, bề ặ 30 2, cửa s Be 13m. Detector Si SBS (EG&G), 100mm2 được sử dụng để đo ph RBS. 3.4.2. X đị d ệ đỉ đặ Khi ẫu ỏng và khi chù p ới đập vuông g c với bề ặ ẫu hì diện ích đ nh đặc rưng sẽ là: Y = N * nz * X *  (3-10) T LATS VLNT&HN VTB c 13 Đối với ia K, hà lượng nguyên ố được xác định h o công hức:                      dKK z z tNN A Yc 1 . 1 . 4 . 0 (3-12) 00 ẫu bụi khí 2.5 và 00 ẫu bụi khí 2.5-10 đã được phân ích b ng kỹ huậ ại S. Hà lượng của 1 nguyên ố đã được xác định. Hình 3.21. h iêu biểu của ẫu bụi khí ghi nhận ại S. 3.4.3. Xác đị ệ ỹ IXEA ẫ M10 LOD được ính oán đồng hời với hà lượng các nguyên ố rong ẫu phân ích dùng ph n ề . 3.5. P m ượ PM10 bằ IC Các ca ion a+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4 + và các anion l-, NO3 - , NO2 - , Br - và SO4 2- được phân ích rên s c ký DIONEX-600 ại ST. 3.6. v C ế p 3.6.1. T ị ẩ ghiên cứu sự ư ng quan gi a các giá rị phê chu n ẫu chu n (NAT-7, SRM-1833, BCR-38, Soil-7, SRM-2783…). 3.6.3. S ó ù ồ Tư ng quan gi a và Si rong bụi 2.5-10 được phân ích b ng A, có r 2 = 0.96 và p = 0.01. Sự ư ng quan gi a SO4 2- và NH4 + rong bụi 2.5 được phân ích b ng kỹ huậ có r2 = 0.92 và p = 0.01. 3.6.3. S sự phù hợp ố gi a kế quả phân ích ừ các phư ng pháp khác nhau. 3.7. X ệ ố m y ố PM2.5 và PM2.5-10 Th o ason (196 ), hệ số là giàu của nguyên ố rong bụi khí được xác định h o công hức:     Mason PM SiX SiX EF  (3-18) Phæ PIXE mÉu bôi khÝ Pb AsZn Fe V Ti K S Al Si Ca 1 10 100 1000 10000 100000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Kªnh S è ® Õm /k ªn h T LATS VLNT&HN VTB c 14 Trong đ , (X/Si)PM là số gi a hà lượng nguyên ố và Si rong ẫu PM; (X/Si)Mason là số gi a hà lượng nguyên ố và Si rong vỏ rái đấ . h ng nguyên ố c cao được x là nguyên ố ch hị cho nguồn phá . h ng nguyên ố được là giàu nhiều nhấ rong cả bụi hô và ịn bao gồm Pb, S, Zn và Br (EF>100). Co, Cr, Cu, Ni c EF<50, các nguyên ố này không xuấ phá ừ nguồn ự nhiên à chủ yếu do các nguồn ô nhiễ . 3.8. X yế ố ế b PM2.5 và PM2.5-10 3.8.1. độ đ M2.5 và PM2.5-10 Tốc độ gi càng cao, phá án càng ạnh. ưa là ướ đấ hạn chế sự ốc bụi đấ vào không khí. hiệ độ càng cao về ùa h đố n ng ặ đấ ạo ra các luồng khí h ng động bốc bụi lên cao. Các yếu ố khí ượng cao không là thông lượng nhiệ và o n động h o chiều cao c ng ác động đến bụi khí. 3.8.2. Mô ì ồ M2.5 & PM2.5-10 Hà lượng bụi khí là biến phụ huộc còn các hông số khí ượng là biến độc lập. Về phư ng pháp, các biến độc lập và phụ huộc được ạo nên b ng cách lấy logari của hà lượng bụi và các hông số khí ượng. Việc biến đ i logari này là c n hiế xuấ phá ừ dạng ích của các phư ng rình phá án trong khí quyển chứ không phải dạng ng, ức là i ii PkC  )( (3-19) Số i diễn ả ức độ đáp ứng của hà lượng bụi C h o ốc độ biến đ i của các hông số khí ượng Pi, với giả hiế các hông số khí ượng khác không biến đ i và k là h ng số. o đ :    iii LnPLnkLnC (3-20) rong đ Lnk là ộ h ng số, i là các hệ số hồi quy và  là số hạng dư. Tác động của các yếu ố khí ượng nhiều khi k o dài và bị rễ. RAIN và RH luôn chi phối các biến hiên h ng ngày của PM2.5-10, trong khi đ WS và T lại là nh ng yếu ố quyế định quan rọng nhấ của PM2.5. Hà lượng bụi khí ư ng quan dư ng với gradi n nhiệ độ hế (/z) và ư ng quan â với gradi n vận ốc gi (u/z). Ch c (/z)m (lúc sáng sớ ) và (u/z)e (lúc chập ối) xuấ hiện rong ô hình hồi quy như các yếu ố quyế định. Hai gradi n còn lại (/z)e và (u/z)m không nhạy với bụi khí. h có 5- hông số rở hành yếu ố quyế định rong i ô hình hồi quy và chúng c hể giải hích được ừ 60% cho đến 4% phư ng sai (varianc ) của PM2.5-10 và PM2.5 rong cả hai ùa. h n chưa giải hích được c hể là do biến hiên cường độ các nguồn phá , ph n khác quan rọng h n c hể là do bụi khí lan ruyền ừ xa đến (long rang ranspor , T), kể cả ừ ngoài biên giới. T LATS VLNT&HN VTB c 15 3.9. ô ì ô m b P 2.5 và PM2.5-10 ế ó mù ở H N ạ 1999-2001 Bụi khí lan ruyền ừ xa đến, kể cả ừ phía ngoài biên giới, c hể g p ph n khá quan rọng gây nên ô nhiễ bụi khí ở Hà ội về ùa đông. ô hình H S T-4 đã được sử dụng để ính oán các qu đạo T. Bảng 3.19. ế quả phân ích hồi quy (p = 0.01). PM Thời k r 2 Lnk  chu n sai ếu ố quyế định (loge)  hu n sai của   PM2.5-10 10/98–03/99 0.64 8.0  1.1 RAIN -0.22 0.03 -0.33 (u/z)e -0.20 0.04 -0.26 (/z)m 0.25 0.05 0.24 RHp -0.95 0.25 -0.20 WS -0.30 0.08 -0.20 WSp -0.22 0.07 -0.15 RAINp -0.09 0.03 -0.14 05/99–07/99 0.74 18.6  1.7 RH -5.08 0.60 -0.83 RAIN -0.07 0.01 -0.32 SUN 0.07 0.02 0.23 RHp 1.56 0.54 0.29 WS 0.24 0.09 0.18 (u/z)e -0.11 0.04 -0.16 PM2.5 10/98–03/99 0.60 7.7  0.5 Tp -1.25 0.15 -0.45 WS -0.33 0.06 -0.33 RAINp -0.16 0.02 -0.33 WSp -0.17 0.06 -0.16 (u/z)ep -0.08 0.03 -0.15 (/z)m 0.12 0.04 0.15 (u/z)e -0.08 0.03 -0.14 05/99–07/99 0.60 13.9  2.0 WS -0.44 0.07 -0.49 RH -1.67 0.33 -0.42 T -0.97 0.31 -0.26 (u/z)ep -0.10 0.04 0.21 (u/z)e -0.07 0.04 -0.17 T LATS VLNT&HN VTB c 16 3.9.1. ĩ đ ù đặ ở đ ô ễ PM10 ở Nộ uỹ đạo lùi của các khối không khí đến Hà ội c hể chia hành ba loại. 0 x ẫu bụi khí 4 giờ rong giai đoạn 1999-01 hu g p ại T T T áng đã được phân ích hành ph n hoá học, các kế quả được ách ra h o ba loại quỹ đạo. Trong n 1999 ba loại qu đạo được phân lập ư ng ứng với 115, 6 và 1 4 ẫu (số qu đạo). ỹ huậ A đã được áp dụng để nhận dạng và định lượng các nguồn phá ứng với ừng loại quỹ đạo, nhờ đ c hể ách và nhận diện được bụi khí ừ xa đến và bụi khí phá ra ại ch . 3.9.2. ô ì ồ ô ễ ừ ĩ đ Ứng với i loại quỹ đạo, A c bốn nhân ố (nguồn phá ) được chọn gi lại rước khi hực hiện ph p quay rực giao. hân ố hứ nhấ c ải rọng lớn của SO4 2- , NH4 + và ải rọng b (hoặc vừa) của B và + là bụi ừ xa đến ( T). gược lại, nhân ố c ải rọng lớn của BC và K +, ải rọng b của SO4 2- và NH4 + ô ả bụi do đố nhiên liệu ại ch (LB). 2 nguồn này khác nhau ở ức độ rung hoà SO4 2- do cation NH4 +. ác hạ hứ cấp này được chuyển hoá ừ khí SO2 phá ra do đố nhiên liệu chứa S và NH3 ừ các nguồn sinh học c rong khí quyển. Tải rọng lớn của B , + và Ca2+ rên nhân ố hứ nhấ của quỹ đạo loại 1 đ là bụi ừ B của sinh khối (B và +) lẫn với han ( a2+). SO4 2- ở đây h u như không kế hợp với H4 à bị rung hoà bởi các ca ion rong bụi đấ như Ca 2+ , Mg 2+ , K + v.v…. hưng rong rường hợp quỹ đạo loại 3 hì B ừ sinh khối và han ách ra khỏi nhau. hân ố 4 c ải rọng lớn của a2+ đại diện cho han, còn nhân ố 1 c ải rọng cao của B và + đại diện cho B sinh khối. Tải rọng lớn của a+ ở nhân ố số 4, loại 1, n i lên đây là nguồn uối biển. l- không xuấ hiện cùng với a+ nhưng O3 - lại ư ng quan ạnh với nhân ố này cho hấy c phản ứng của uối biển với axi H O3 hoặc H2SO4 rong khí quyển. ác phản ứng này gi lại a O3 hoặc a2SO4 dưới dạng hạ và để cho HCl bay ra dưới dạng khí. 3.9.3. B ầ x (LRT) ỗ (LB) Tính rung bình cho 159 ẫu bụi ịn ( 2.5) hu g p và phân ích rong hai n 99-01 hì hành ph n T chiế 43%, 0%, 5 % và 33% hà lượng của , SO4, K + và B . H n 0% bụi ịn và sulpha quan r c được ở quỹ đạo loại là ừ xa đến ( T). Trong khi đ ở quỹ đạo loại 3 hành ph n T ch chiế c khoảng 10% và các hành ph n dẫn xuấ ừ đố nhiên liệu. Về giá rị uyệ đối, bụi ừ phía b c đến nhiều gấp 10- 0 l n bụi ừ phía na lên. SO4 2- , BC và K + đến h o quỹ đạo rên biển cao h n quỹ đạo rên đấ liền 0%. T LATS VLNT&HN VTB c 17 Bảng 3.21a,b,c. ô hình hành ph n nhân ố ứng với ba loại quỹ đạo lùi. 3.21a Tải rọng ứng với qu đạo loại 1 LB LRT Bụi đấ + han uối biển BC 0.89 0.34 0.15 K + 0.64 0.64 0.26 NH4 + 0.98 SO4 2- 0.41 0.89 0.15 FM 0.78 0.49 0.12 0.14 Ca 2+ 0.86 0.34 Cl - 0.96 Mg 2+ 0.22 0.93 0.14 Na + 0.13 0.19 0.22 0.94 hư ng sai ích luỹ, % 32.3 58.9 80.7 92.5 NO3 - 0.31 0.82 3.21b Tải rọng ứng với qu đạo loại LRT Bụi đấ + han uối biển LB BC 0.82 0.39 0.19 K + 0.74 0.54 0.16 NH4 + 0.90 SO4 2- 0.84 0.30 0.28 FM 0.89 0.19 0.14 0.18 Ca 2+ 0.23 0.29 0.13 0.91 Cl - 0.19 0.79 0.33 0.27 Mg 2+ 0.23 0.64 0.43 0.39 Na + 0.17 0.37 0.88 0.12 hư ng sai tích luỹ, % 42.0 62.4 75.3 88.1 NO3 - 0.40 0.48 3.21c Tải rọng ứng với qu đạo loại 3 LB sinh khối Biển + bụi đấ LRT B han + bụi đấ BC 0.94 0.14 0.19 K + 0.72 0.13 0.38 0.23 NH4 + 0.36 0.81 SO4 2- 0.51 0.93 FM 0.82 0.10 0.45 Ca 2+ 0.98 Cl - 0.91 Mg 2+ 0.17 0.84 0.23 T LATS VLNT&HN VTB c 18 Na + 0.86 0.24 hư ng sai ích luỹ, % 27.7 53.4 75.5 87.7 NO3 - 0.40 0.55 Bảng 3.22. Đ ng g p của T & LB vào FM, SO4 2- , BC và K + theo quỹ đạo. FM SO4 2- BC K + K + /BC NH4 + /SO4 2- (LRT) ạ 1 LB 26.3 (55%) 2.7 (28%) 6.2 (69%) 0.43 (47%) 0.07 0.2 LRT 18.5 (39%) 6.6 (69%) 2.5 (28%) 0.44 (48%) 0.18 1.3 ạ 2 LB 5.1 (10%) 1.5 (15%) 0.6 (10%) 0.02 ( 2%) 0.03 0 LRT 42.6 (80%) 8.1 (78%) 4.7 (78%) 0.60 (81%) 0.12 1.3 ạ 3 LB 16.6 (85%) 2.6 (78%) 3.9 (95%) 0.36 (75%) 0.09 0.95 LRT 2.1 (11%) 0.36 (22%) 0.2 (4%) 0.05 (10%) 0.25 1.5 3.10. ô ì ô m b P 2.5 và PM2.5-10 ở v ô ô ắ ạ 2001-2002 3.10.1. S ầ ọ ô ễ PM2.5 và PM2.5-10 ở ị ô ô Hà lượng rung bình của các hợp ph n hoá học rong ẫu bụi khí ở vị rí và số hà lượng của chúng gi a hành hị và nông hôn được rình bày rong bảng 3. 6 và hình 3.33. Hình 3.33. T số hà lượng các nguyên ố hoá học rong bụi khí gi a hành hị và nông thôn. (Thµnh thÞ/N«ng th«n) 0 1 2 3 4 5 N H 4 N a + C l- C l V M g K S i A l T i B C M g + N O 3 S O 4 K + F e M a s s M n P b C a C a + Z n PM2.5 PM2.5-10 T LATS VLNT&HN VTB c 19 Hà lượng bụi ịn ở cả vùng g n ư ng ự như nhau (31063 và 3 141 ng.m -3 ). Hà lượng bụi hô và hành ph n bụi khoáng hô ở hành hị lớn h n ở nông hôn ừ 1. đến l n. T số hà lượng của các hợp ph n rong bụi khí gi a hành hị và nông hôn là cao nhấ đối với Zn, b, a và a2+ rong cả ph n bụi ịn và hô ( ừ .1 đến 4.6 l n). Điều này hể hiện sự ư ng phản về các hoạ động giao hông và xây dựng gi a vùng. ặ khác, H4 + , Na (Na + ) và Cl (Cl -) lại cao h n ở vùng nông hôn. 3.10.2. Mô ì ồ ô ễ ở ị, ô ô đó ó ú ỹ huậ ô hình hoá hống kê đã được áp dụng rên bộ số liệu phân ích rong giai đoạn 001- 00 của cả vùng để nhận dạng các nguồn ô nhiễ và xác định ph n đ ng g p của chúng. Hình 3.34. rofil các nguồn ô nhiễ 2.5-10 ở Hà ội & ục a (ng. -3 ). 0 50 100 150 200 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n soil-nitrate Lucnam 0 200 400 600 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n soil-sulphate 0 200 400 600 800 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n distant coal 0 200 400 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n local coal 0 300 600 900 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n CAS 0 100 200 300 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n marine 0 100 200 300 400 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n soil-nitrate Hanoi 0 200 400 600 800 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n soil-sulphate 0 100 200 300 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n distant coal 0 200 400 600 800 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n local coal 0 300 600 900 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n CAS 0 100 200 300 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n marine 0 100 200 300 A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + N O 3 - P b S i S O 4 - T i V Z n traffic T LATS VLNT&HN VTB c 20 Đối với b i thô ( 2.5-10) 6 nguồn ô nhiễ đã được nhận biế cho cả vùng (hình 3.34). T số [ a Si] c hể được sử dụng để đặc rưng cho ính kiề của các hạ bụi khoáng giả đều đặn ừ nguồn 1-4. Bụi khí giàu a rong nguồn 1- c hể b nguồn ừ đấ , bụi khí ngh o a rong nguồn 3-4 c hể b nguồn ừ bụi ro bay do đố han. Thành ph n bụi khoáng rong nguồn 1- ở Hà ội cao h n ở ục a phản ánh sự khác nhau về hoạ động xây dựng và giao thông vận ải ở vùng. Hình 3.36. rofil các nguồn ô nhiễ 2.5 ở Hà ội & ục a (ng. -3 ). guồn 1 đại diện cho các hạ bụi khoáng giàu a ([ a Si] >1) và được gọi là hành ph n ni ra c nguồn gốc ừ đấ (soil-nitrate) vì 90% khối lượng O3 - kế hợp chặ chẽ với các hạ bụi này. guồn 3 đại diện cho bụi ro bay ừ xa do đố han (dis an coal), còn nguồn 4 là bụi ro bay do đố han ngay rong các khu vực lân cận (local coal). Cl-depl. marine 0 150 300 450 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n LRT Lucnam 0 1000 2000 3000 4000 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n Cl-depl. marine 0 200 400 600 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n LRT Hanoi 0 1000 2000 3000 4000 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n local coal 0 200 400 600 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n local coal 0 400 800 1200 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n soil 0 200 400 600 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n soil 0 100 200 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n distant coal 0 200 400 600 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n biomass 0 300 600 900 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n biomass 0 200 400 600 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n distant coal 0 400 800 1200 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n vehicle 0 200 400 600 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n ammonium sulphate 0 100 200 300 B C A l C a C a + + C l C l- F e K K + M g M g + + M n N a + N H 4 + P b S i S O 4 - T i V Z n T LATS VLNT&HN VTB c 21 NH4 + không liên kế với các hạ bụi khoáng rong các nguồn 1-4. xuấ hiện kế hợp với SO4 2- rong nguồn 5. Đây là nguồn chứa sulpha và a oniu nhiều nhấ ở cả vùng và được gọi là nguồn a oniu sulpha hô ( AS). Bụi khí AS là hành ph n chính của bụi khí lan ruyền ừ xa đến - LRT. guồn 5 chứa rấ í bụi khoáng, nhưng nhiều và Zn. guồn 6 chứa nhiều l, l- và Na+ là nguồn son khí biển ( arin a rosols). ác nguồn ô nhiễ bụi khí rên giải hích được h n 90% hà lượng rung bình của h u hế các nguyên ố rong bụi khí ở cả vị rí quan r c. Tuy nhiên, đối với b và Zn, ô hình 6 nguồn ch c hể giải hích được ừ 50-60%. Pb và Zn c nguồn gốc ừ nguồn hứ liên quan đến giao hông vận ải ( raffic). Đối với b i mịn ( 2.5) 4 nguồn ô nhiễ ư ng ự bụi hô c ng đã được nhận diện nguồn son khí biển, nguồn ro bay ừ xa và ại ch do đố han và nguồn bụi đấ (hình 3.36). nguồn ô nhiễ khác đã được nhận diện ch đối với bụi ịn đ là bụi khí lan ruyền xa chứa a oniu sulpha ( T) và nguồn sinh ra do quá rình đố sinh khối (bio ass burning). Hình 3.36 và 3.37. Đ ng g p của các nguồn ô nhiễ rong PM2.5-10, PM2.5 ở Hà ội & ục a . guồn T chiế đến 36% ở cả vị rí quan r c, rong khi đ nguồn đố sinh khối ở vùng nông hôn lại nhiều h n ở hành hị khoảng l n. guồn do hoạ động của giao hông vận ải ở Hà ội và nguồn a oniu sulpha rong bụi ịn ở ục a c ng đã được ì hấy (nguồn hứ ). Hµ Néi PM2.5 Biomass 6%Vehicle 8% Cl-depleted 10% Soil dust 10% Local coal 11% Distant coal 19% LRT 36% Lôc Nam PM2.5 LRT 36% Local coal 26% Biomass 11% Distant coal 11% Cl-depleted 7% Soil dust 5% CAS 4% Hµ Néi PM2.5-10 Soil-sulphate 31% Soil-nitrate 20%CAS 13% Marine 12% Road dust 8% Local coal 8% Distant coal 8% Lôc Nam PM2.5-10 Marine 9.3% Soil-nitrate 9.5% Local coal 13.6% CAS 14.2% Distant coal 22.3% Soil-sulphate 31.1% T LATS VLNT&HN VTB c 22 N 1. n đ u iên đã quan r c và xây dựng được biến rình ô nhiễ bụi khí PM2.5, PM2.5-10 và i-BC liên ục rên 10 n ại Trạ T T áng, Hà ội ( hứ ư và chủ nhậ hàng u n ừ 1998-2009) với hiế bị hu g p ẫu phân cấp hạ T-S và AS phin lọc hạ nhân nucl por và flon. a. ế quả cho hấy hà lượng 2.5, PM2.5-10 và Fi-B ại rạ áng hể hiện ính chu k r rệ . Mùa đông hà lượng bụi đạ cực đại vào háng 12 và 1, PM10 c hể cao đến 300-400 g m -3. Về ùa h , nhấ là rong háng 7- , hà lượng bụi cực iểu, 10 c hể xuống dưới 10 g m -3 . b. Hà lượng rung bình n của 2.5 ở Hà ội là (37.84  8.33) g/m 3 , PM2.5-10 là (50.01  11.91) g/m 3 và PM10 là (87.54  19.08) g/m 3 . So với iêu chu n chấ lượng bụi khí của ỹ đang áp dụng hì 2.5 rung bình n ở Hà ội lớn h n .5 l n và 10 lớn h n 1. 5 l n. Trung bình n của i-B là (6.31  1.71) g/m3. c. Hà lượng rung bình ngày 24h của 2.5 ở HN là (37.79  0.64) g/m 3 , PM2.5-10 là (50.51  0.96) g/m 3 và PM10 là (87.95  1.46) g/m 3. Số ngày có PM2.5 và PM10 rung bình 4 giờ c ng vượ iêu chu n chấ lượng của ỹ (áp dụng ừ 006 35 và 0 g/m3) ư ng ứng là 50% và 5 . %. 2. Đã nghiên cứu áp dụng các kỹ huậ phân ích hạ nhân như AA rên Ư hạ nhân Đà ạ , ED-XRF ại T S ib rsdorf và ại Viện H&KTHN, PIXE ại rường đại học quốc gia Singapor ( S) và ại quan hoa học và ông nghệ hạ nhân Úc (A STO), IC và LR để xác định hà lượng các nguyên ố hoá học, ion hoà an và B rong ẫu bụi khí 2.5 và 2.5-10. a. Thiế lập được chế độ phân ích kích hoạ n u ron ẫu bụi khí hời gian chiếu ẫu, chờ phân rã và đo ẫu hích hợp cho các đồng vị ph ng xạ c chu k bán hu khác nhau. ử lý ph kích hoạ xác định hà lượng các nguyên ố hoá học. H n 50 ẫu bụi khí 2.5 và 50 ẫu 2.5-10 thu g p ại Trạ T T áng đã được phân ích. Hà lượng của nguyên ố hoá học được xác định h o phư ng pháp ư ng đối. b. ác định sự ảnh hưởng của chế độ đo chân không đến cường độ bức xạ đặc rưng khi phân ích ẫu bụi khí h o phư ng pháp -XRF. ế quả cho hấy cường độ ia S-K ng 6. 3 l n và ia Si-K ng 50.4 l n rong điều kiện c chân không, đồng hời Ar-K c ng bị riệ iêu hoàn oàn. c. ác định hệ số ự hấp hụ khối rong ẫu bụi khí h o phư ng pháp ruyền qua. ế quả cho hấy sự ự hấp hụ ia X rong ẫu bụi khí c khối lượng rung bình 488g (39g.cm-2) là không đáng kể ngay cả đối T LATS VLNT&HN VTB c 23 với Si ặc dù Si-K rấ nhỏ. o đ c hể bỏ qua được sự ự hấp hụ rong ẫu khi áp dụng kỹ huậ -XRFA và A cho ẫu bụi khí. d. hân ích hà lượng các nguyên ố hoá học g n 500 ẫu 2.5 và 500 ẫu 2.5-10 b ng kỹ huậ ED-XRF và PIXE. e. ác định giới hạn phá hiện các nguyên ố ( O ) cho các kỹ huậ phân ích hạ nhân đã áp dụng như AA, - và . f. ác định được hà lượng các anion (Cl-, NO3 - , NO2 - , Br - và SO4 2- ) và cation (Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , NH4 + ) hoà an rong ẫu bụi khí b ng kỹ huậ rên áy O 600. g. ác định hà lượng B rong ẫu 2.5 b ng phư ng pháp LR. h. n đ u iên xây dựng được ộ c sở d liệu ( rên 0 000 d liệu) về ẫu bụi khí 2.5 và 2.5-10 trong n liên ục ừ 00 - 00 , bao gồ hà lượng h n 0 nguyên ố, sai số phân ích, giới hạn phá hiện và số liệu khí ượng ư ng ứng rong hời gian quan r c. i. Đã đánh giá chấ lượng phân ích h o các phư ng pháp khác nhau. Hệ số ư ng quan gi a giá rị phê chu n và kế quả phân ích luôn lớn h n 0.98. 3. Đã nghiên cứu áp dụng hành công ô hình hống kê iên iến PMFA để nhận diện nguồn gây ô nhiễ , xác định sự đ ng g p của các nguồn hành ph n, xác định các yếu ố khí ượng ác động đến ô nhiễ 2.5 và PM2.5-10. a. ác định được các yếu ố khí ượng ác động đến ô nhiễ bụi khí 2.5 và PM2.5-10. ượng ưa (RAIN) và độ ư ng đối (RH) luôn chi phối các biến hiên h ng ngày của PM2.5-10, ốc độ gi (WS) và nhiệ độ (T) là nh ng yếu ố quyế định quan rọng nhấ đến PM2.5. b. ác định được 3 loại qu đạo lùi đặc rưng của các khối không khí lan ruyền đến Hà ội 1999-2001 rong chế độ gi ùa ở iền b c 1) qu đạo đến ừ hướng b c ngang qua lục địa Trung quốc, 2) đến ừ hướng đông b c đi h o v n biển hoặc ngoài kh i iền na Trung quốc, và 3) đến ừ hướng ây na xuấ phá ừ Ấn độ dư ng hoặc vùng biển xích đạo đi qua bán đảo Đông dư ng bao gồ cả Thái an và iến Điện. c. Đã áp dụng kỹ huậ ô hình hoá A để nhận dạng và định lượng các nguồn phá ứng với ừng loại quỹ đạo, nhờ đ c hể ách và nhận diện được bụi khí ừ xa đến và bụi khí phá ra ại ch u đạo loại 1 đ ng g p của bụi khí lan ruyền ừ xa đến và đ ng g p ại ch vào 2.5 là 39% và 55% ư ng ứng; u đạo loại đ ng g p là 0% và 10% ư ng ứng; u đạo loại 3 đ ng g p là 11% và 5% ư ng ứng. T LATS VLNT&HN VTB c 24 d. Đã xác định được ô hình nguồn ô nhiễ bụi khí ở hành hị (Hà Nội), nông thôn ( ục a ), sự đ ng g p của chúng rong giai đoạn 2001-02. - nguồn ô nhiễ bụi khí 2.5 đã được nhận biế cho cả vùng 1) nguồn sinh ra do quá rình đố sinh khối ở Hà ội và ục a chiế 6% và 11% ư ng ứng ) nguồn son khí ngh o l: 10% và 7%; 3) nguồn do giao hông vận ải ở Hà ội % và nguồn a oniu sulpha ở ục a 4% 4) nguồn bụi đấ : 10% và 5% 5) nguồn ro bay do đố han ở địa phư ng: 11% và 6% 6) nguồn ro bay do đố han lan ruyền ừ xa đến: 19% và 11%; 7) ô nhiễ lan ruyền xa chiế đến 36% ở cả vùng. - 6 nguồn ô nhiễ bụi khí 2.5-10 đã được nhận biế cho cả vùng 1) hành ph n ni ra c nguồn gốc ừ đấ ở Hà ội và ục a chiế 0% và 9.5% ư ng ứng ) hành ph n sulpha c nguồn gốc ừ đấ : 31% và 31.1% 3) son khí biển: 1 % và 9.3% 4) nguồn a oniu sulphate: 13% và 14. % 5) nguồn ro bay do đố han ở địa phư ng: % và 13.6% 6) nguồn ro bay do đố han lan ruyền ừ xa đến: % và .3% ) bụi chứa b và Zn ở H liên quan đến giao hông vận ải. 4. Đã phân ích và so sánh sự khác nhau gi a hà lượng bụi khí ở nông hôn ( ục a ) và ở hành hị (Hà ội) rong n ừ 2001-2002: a. PM2.5 ở cả vùng g n ư ng ự như nhau (31.063 và 32.141 µg.m -3 ), b. PM2.5-10 và bụi khoáng hô ở hành hị lớn h n ở nông hôn ừ 1. - l n. c. T số hà lượng của các hợp ph n rong bụi khí gi a hành hị và nông hôn là cao nhấ đối với Zn, b, a và a2+ rong cả ph n bụi ịn và hô ( ừ .1 đến 4.6 l n). Điều này hể hiện sự ư ng phản về các hoạ động giao hông và xây dựng gi a vùng. d. NH4 + , Na (Na + ) và Cl (Cl -) ở hành hị cao h n ở vùng nông hôn. 5. Đã xác định hệ số là giàu của các nguyên ố rong bụi khí 2.5 và 2.5-10 rong n 003-2004: e. b, S, Zn và Br được là giàu nhiều nhấ vì c >100 o, r, u, i được là giàu í h n ( 50) chủ yếu do các nguồn ô nhiễ phá ra; b và Br được dùng là ch hị cho x ng pha chì rước 2001; K trong bụi PM2.5 là ch hị của đố sinh khối, f. ác nguyên ố khác khá giàu rong bụi khí như o, r, u, n và i c nguồn gốc ừ các vậ liệu của động c x bị bào òn hoặc ừ các hoạ động công nghiệp, luyện ki . T LATS VLNT&HN VTB c 25 N N H ế quả quan r c và nghiên cứu của đề ài cho hấy ô nhiễ bụi khí ở nước a cả ở hành hị và nông hôn đều khá r rọng. o đ : 1. n nhanh ch ng xây dựng iêu chu n chấ lượng bụi khí 2.5 để g p ph n quản lý hiệu quả chấ lượng ôi rường không khí đả bảo nâng cao chấ lượng ôi rường sống cho nhân dân. 2. n iếp ục đ u ư cho quan r c và nghiên cứu chi iế h n bản chấ , nguồn gốc và sự biến động của ô nhiễ bụi khí h o không hời gian. 3. Đ y ạnh các nghiên cứu ảnh hưởng đến sức khoẻ của ô nhiễ bụi khí, nghiên cứu lan ruyền xa, sự ảnh hưởng đến nhìn và ác động là biến đ i khí hậu của ô nhiễ bụi khí. 4. Hoạch định các chính sách phá riển kinh ế xã hội và đặc biệ là các chính sách quản lý ôi rường ang ính chiến lược phải g n liền với ục iêu phát triển bền v ng ôi rường. 5. h n rư ng hực hiện ộ số biện pháp cụ hể nhưng rấ hiệu quả như hạn chế sử dụng các nhiên liệu hoá hạch, sử dụng han ong đun nấu rong các khu dân cư hường xuyên ưới nước đường phố kế hợp giá sá chặ chẽ các x ải chở vậ liệu xây dựng giá sá chặ chẽ và kiên quyế loại bỏ các x cộ quá hạn sử dụng nghiê cấ đố r rạ… * * * NCS xin chân hành cả n các h y cô cùng oàn hể bạn b đồng nghiệp đã nhiệ ình ủng hộ, động viên, c v và đ ng g p nh ng ý kiến quí báu cho luận án. Á ÔNG TR NH Đ ÔNG BỐ A TÁ GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN u 1. Pham Duy Hien, Vuong Thu Bac, H.C.Tham, D.D.Nhan et al (2002), “I f e e f e e r a d M2.5 and PM2.5-10 concentrations during t e ea a e a ” Atmospheric Environment 36, pp. 3473-3484. 2. David D. Cohen, David Garton,..., Vuong thu Bac, Pham D. Hien, Mitsuo Uematsu (2002), Characterization of PM2.5 and PM10 Fine Particle Pollution in Several Asian Regions, Proceedings of 16 th International Clean Air and Environment Conference, p153- 158, 18-22 August, 2002, Wellington, New Zealand. 3. a e a e a (2004) “ MF re e r modeling of fine and coarse PM10 in air masses governing monsoon cond a r er e a ” Atmospheric Environment 38, pp. 189-201. 4. . . e . . a . . . (2005). “I e a f fa e and nitrate formation on mineral dust particles by receptor de ”. Atmospheric Environment 39, pp.7231-7239. 2005. 5. P. D. Hien, V. T. Bac, N.T.H. Thinh, et al. (2005), Urban vs. Rural Air Pollution in Northern Vietnam, ASAAQ 2005, 27-29 April 2005, San Francisco, California USA. 6. David Cohen, Ed Stelcer and Vuong Thu Bac (2007), Quantification of Fine Particle Composition, Sources and Transboundary Transport in Hanoi, Vietnam from 2001-06, IUAPPA World Clean Air and Envir. Protection Congress in Brisbane, Australia, 9-13 Sep 2007. 7. Philip K. Hopke, D.D. Cohen, B.A. Begum,… A. Markwitz, S. Waheed, Wanna W., S., Vuong Thu Bac, Pham Duy Hien, Andrzej Markowicz (2008), "Urban air Quality in the Asian Region", Science of the Total Environment 404 (2008) 103-112. 8. V.T.Bac & P.D.Hien (2009), "Regional and local emissions in red river delta, Northern Vietnam", Air Quality, Atmosphere and Health. Vol.2, No.3, September, 2009. pp 157-167. 9. David D. Cohen, Jagoda Crawford, Eduard Stelcer, Vuong Thu Bac (2010), "Characterisation and source apportionment of fine particulate sources at Hanoi from 2001 to 2008", Atmospheric Environment 44, p. 320-328. 10. David D. Cohen, Jagoda Crawford, Eduard Stelcer, Vuong Thu Bac (2010), "Long range transport of fine particle windblown soils and coal fired power station emissions into Hanoi between 2001 to 2008", Atmospheric Environment 44, p. 3761-3769. 11. (2001), - 2000-2001, VAEC. 12. (2002), - /02/04-06, VAEC. 13. ễ Q a Đ Thiên Lâm (2003), Ứ d s l -4 l ề ầ rì b ả ầ ứ ủa Đ "Xâ d R& ụ ụ rì r ệ â " Đ ĐL-2002/17. VAEC. 14. a re a er . Mar w z A. (2003) “E e e a e Me d XRF A a f M10 Aer F er ” Nuclear Science and Technology No.2, VAEC, 18-28. 15. Vuong Thu Bac et al (2006) “ r e Ide f a f M2.5 at L a a a 2001 b Re e r M de ” Nuclear Science and Tecnology. V.4, N.1, p. 50-60. Ộ GIÁO Ụ À ĐÀO ẠO Ộ OA Ọ À Ô G G Ệ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM __________________________ V ơ Thu Bắ NGHIÊN ỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍ H HẠT NHÂN PHỐI HỢP VỚI MỘT SỐ KỸ THUẬT PHÂN TÍ H HỖ TRỢ ĐỂ G P PH N GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN Ô NHIỄM BỤI KHÍ PM-10 ê : ý ê ử â M : 62 44 05 01 T M T T LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2013