i

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA MÔI TRƯỜNG
Khóa luận Tốt nghiệp cử nhân Khoa học Môi trường ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DỰ BÁO MỨC ĐỘ Ô NHIỄM
KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG TẠI MỘT SỐ
TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Quản lý Môi trường

Sinh viên thực hiện : Phan Thúy An
Giáo viên hướng dẫn : TSKH. Bùi Tá Long
học Khoa học Huế, những người đã cho em kiến thức và kinh nghiệm thực
tiễn trong suốt 4 năm học qua.
Em xin gửi lời cám ơn đến các anh chị trong phòng Tin học Môi trường,
Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh
đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện Khóa luận.
Em cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh chị ở Trung Tâm Kỹ
thuật môi trường Đà Nẵng, các anh chị ở phòng Khoa học công nghệ Sở
Giao thông vận tải thành phố Đà Nẵng, các anh chị ở Đài Khí tượng Thuỷ
văn khu vực Trung Trung Bộ đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá
trình thu thập số liệu, tài liệu phục vụ cho khóa luận tốt nghiệp.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, đến những người thân
yêu nhất đã yêu thương, động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho việc học tập
của em.
Một lần nữa, em xin chân thành cám ơn tất cả. Sinh viên
Phan Thuý An
iiiTÓM TẮT

Đất nước Việt Nam đang trong thời kỳ hội nhập WTO, nền kinh tế ngày
càng có nhiều điều kiện phát triển. Tuy nhiên, sự phát triển ngày càng mạnh về kinh
tế cũng kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng.
Ô nhiễm không khí do giao thông là một vấn đề môi trường rất được quan
tâm hiện nay, đặc biệt ở thành phố Đà Nẵng – một đô thị trẻ đang trên đà xây dựng
và phát triển. Tuy nhiên, ô nhiễm không khí là loại ô nhiễm khó quản lý nhất, đặc
biệt là ô nhiễm do giao thông do mức độ khó kiểm soát của nó về hoạt động giao

MỤC LỤC
Lời cảm ơn ii
TÓM TẮT iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH viii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix
1. MỞ ĐẦU 1
1.1. CƠ SỞ THỰC TIỄN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2
1.3. CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2
1.4. GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC 3
2.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 4
2.3. PHẦN MỀM MOBILE 5
2.3.1. Đặc điểm của chương trình Mobile 6
2.3.2. Phương pháp tính toán hệ số phát thải của mô hình Mobile 7
2.3.3. Tính toán nồng độ khí ô nhiễm từ kết quả hệ số phát thải của Mobile 9
2.4. PHẦN MỀM CAR 10
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12
3.1. TỔNG QUAN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 12
3.1.1. Điều kiện tự nhiên 12
3.1.2. Tình hình kinh tế - xã hội trong các năm gần đây 16
3.2. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO GIAO THÔNG TẠI TP. ĐÀ
NẴNG 19
3.2.1. Hiện trạng ô nhiễm không khí do giao thông tại TP.ĐN 19
3.2.2. Tác động của tình hình ô nhiễm giao thông 20
3.2.3. Kết quả quan trắc ô nhiễm không khí các năm gần đây 21
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

viDANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Phân loại đường 7
Bảng 3.1 Số giờ nắng các tháng trong năm (Niên giám Thống kê TP. Đà Nẵng
2007) 14
Bảng 3.2 Tổng lượng mưa các tháng trong năm (Niên giám Thống kê TP. Đà Nẵng
2007) 14
Bảng 3.3 Độ ẩm trung bình các tháng trong năm (Niên giám Thống kê TP. Đà Nẵng
2007) 15
Bảng 3.4 Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm (Niên giám Thống kê TP. Đà
Nẵng 2007) 15
Bảng 3.5 Tốc độ tăng trưởng kinh tế thành phố Đà Nẵng (UBND TP.ĐN, Thông tin
khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 16
Bảng 3.6 Tốc độ tăng trưởng các nhóm ngành kinh tế TP. Đà Nẵng (UBND TP.ĐN,
Thông tin khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 17
Bảng 3.7 Diện tích, dân số và đơn vị hành chính TP. Đà Nẵng 2007 (Niên giám
Thống kê TP. Đà Nẵng 2007) 17
Bảng 3.8 Thu nhập bình quân đầu người của người dân Đà Nẵng (UBND TP.ĐN,
Thông tin khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 18
Bảng 3.9 Một số chỉ tiêu về hệ thống y tế ở TP. Đà Nẵng (UBND TP.ĐN, Thông tin
khoa học phát triển KT-XH tháng 1/2009) 19
Bảng 3.10 Tiêu chuẩn Việt Nam cho chất lượng không khí xung quanh 21
viiiDANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán hệ số phát thải trung bình (g/mi) 7
Hình 2.2 Tóm tắt phân loại thông số đầu vào Mobile 8
Hình 2.3 Sơ đồ tính toán nồng độ ô nhiễm từ kết quả hệ số phát thải của Mobile cho
nguồn đường 10
Hình 2.4. Mô hình lý luận (Conceptual model) của CAR 11
Hình 2.5. Dữ liệu đầu vào và kết quả đầu ra của CAR 11

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ĐN : Đà Nẵng
EEA : Cao uỷ Bảo vệ Môi trường Châu Âu
EPA : Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ
GDP : Tổng sản phẩm quốc nội
GIS : Hệ thống thông tin địa lý
GTCC : Giao thông công chính
KHKT : Khoa học kỹ thuật
KT–XH : Kinh tế - xã hội
NCKH : Nghiên cứu khoa học
NXB : Nhà xuất bản
Q. : Quận
TCCP : Tiêu chuẩn cho phép
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TNMT : Tài nguyên Môi trường
TP : Thành phố
TP.ĐN : Thành phố Đà Nẵng
TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh
UBND : Uỷ ban nhân dân
VOCs : Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
WHO : Tổ chức y tế thế giới
x


chương trình giảm thiểu ô nhiễm…Cho đến nay, Mobile không chỉ được phổ biến
và ứng dụng rất rộng rãi tại Mỹ mà còn được nghiên cứu phát triển phù hợp với tiêu
chuẩn Châu Âu tại nhiều quốc gia khác.
Năm 2008, Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia TP.HCM đã
công bố phần mềm CAR tính toán sự phát tán ô nhiễm không khí do giao thông.
Phần mềm này cho phép dựa vào hệ số phát thải do Mobile tính toán được, kết hợp
với số lượng các loại xe, yếu tố khí tượng tính toán và vẽ ra bản đồ ô nhiễm không
khí do giao thông. Mô hình toán được ứng dụng trong CAR là mô hình Berliand kỹ
thuật.
Vì vậy, dựa trên nền tảng Mobile và CAR, kết hợp với việc thu thập, thống
kê, phân tích và tổng hợp số liệu liên quan, xây dựng các kế hoạch dài hạn và ngắn
hạn nhằm kiểm soát và ngăn ngừa ô nhiễm không khí do giao thông là một việc làm
cần thiết.
2

1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu trước mắt: Nghiên cứu khả năng ứng dụng phần mềm Mobile, CAR
để tính toán hệ số phát thải, tải lượng, sự phát tán ô nhiễm không khí CO từ các
phương tiện giao thông cơ giới tại một số trục đường chính tại thành phố Đà Nẵng.
Mục tiêu lâu dài: Xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường phục vụ cho công tác
quản lý Nhà nước trong việc giám sát chất lượng môi trường không khí do các
phương tiện giao thông thành phố Đà Nẵng.
1.3. CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung chính:
- Tìm hiểu tổng quan ô nhiễm không khí do các phương tiện giao thông cơ
giới đường bộ trên một số trục đường chính tại thành phố Đà Nẵng.
- Thu thập số liệu về các phương tiện giao thông vận tải đường bộ tại một số
tuyến đường chính.
- Thu thập số liệu khí tượng tại thành phố Đà Nẵng năm 2009 để làm cơ sở
tính toán lan truyền ô nhiễm không khí.

a. Chương trình tính toán tải lượng phát thải các chất ô nhiễm không khí do
hoạt động giao thông đường bộ COPERT III (EEA: Cao uỷ bảo vệ môi trường Châu
Âu). Tất cả các nước thuộc liên hiệp châu Âu đều có thể sử dụng phần mềm này.
- Phân loại giao thông: bao gồm chủ yếu 5 nhóm xe chính (xe tải nặng, xe tải
nhẹ, xe hơi, xe buýt và xe hai bánh) và phân thành trên 100 loại xe khác
nhau, bao gồm tất cả các modul xe còn được lưu hành tại châu Âu. Có các hệ
số phát thải cho từng xe.
- Tính cho các chất ô nhiễm sơ cấp: CO, NO
x
, VOC, PM, N
2
O, NH
3
, SO
2
…
b. Chương trình tính toán tải lượng phát thải các chất ô nhiễm không khí
AIREMIS (ACRI-st, Pháp). Chương trình này được viết dựa trên phương pháp
CORINAIRE (Eggleston et al, 1985). Sau đó được hiệu chỉnh và áp dụng tại thành
phố Bogota (Columbia), thành phố này mua phần mềm AIREMIS với chi phí hơn
50000 USD.
- Chương trình này tính toán tải lượng phát thải các chất ô nhiễm sơ cấp: NO
x
,
SO
2
, CO, NMVOC, PM, CH
4
), công nghiệp, sinh hoạt và tự nhiên.
- Để sử dụng được chương trình này, họ phải cần thêm một chương trình phụ

mềm CAP 1.0 để tính toán ô nhiễm không khí từ một nguồn điểm theo mô hình
Gauss. Phần mềm này đã được dùng để tính toán lan truyền chất ô nhiễm từ một
nguồn điểm phục vụ cho công tác đánh giá tác động môi trường tại TP. HCM.
Trong các phiên bản tiếp theo CAP được bổ sung bởi các mô hình khác như mô
hình Berliand, ISC3 và đã được sử dụng để tính toán lan truyền chất ô nhiễm phục
vụ một số đề tài nghiên cứu tại TP. HCM và một số tỉnh phía Nam. Từ 2006 phần
mềm ENVIMAP ra đời với kỹ thuật GIS được ứng dụng cho phép tính toán mô
phỏng ô nhiễm không khí từ nhiều ống khói khác nhau và các hệ số khuếch tán đã
được địa phương hoá trên cơ sở thống kê số liệu quan trắc, tự động hoá quá trình
hiển thị kết quả trên cơ sở ứng dụng công nghệ GIS. /nguồn [1]/
c. Phần mềm ISC3 của cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA): mô hình này
dùng tính toán lan truyền ô nhiễm cho nguồn vùng dựa trên mô hình Gauss được Sở
Khoa học Công nghệ TP. HCM ứng dụng trong dự án quản lý Môi trường diện rộng
của Đồng Nai VIE 95053, dự án vùng kinh tế trọng điểm miền Nam, dự án cùng
kinh tế trọng điểm miền Trung.
d. Mô hình AirQuis 2003 của Na Uy: sử dụng ở Chi cục Môi trường TP.
HCM, để quản lý môi trường không khí toàn thành phố. Mô hình EPISODE được
dùng tính toán lan truyền ô nhiễm cho nguồn điểm, nguồn đường, nguồn mặt và
quản lý dữ liệu GIS.
e. Phần mềm MTĐT AT – 80586: Các tác giả Lê Văn Nãi, Trần Ngọc
Chấn, Bùi Sỹ Lý đã xây dựng phần mềm này trên cơ sở mô hình Gauss để tính toán
ô nhiễm không khí nội thành Hà Nội, phát tán không khí từ khu công nghiệp Vĩnh
Tuy – Mai Đông (Hà Nội)…
f. Luận văn cao học (2005): “Xây dựng mô hình tính toán tải lượng và mô
hình phát tán các chất ô nhiễm không khí từ nguồn di động ở TP.HCM” do học viên
Đỗ Trung Kiên thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Đình Tuấn. Luận văn
này đã thu thập các dữ liệu về đường phố, xe cộ cho một số tuyến đường. Tác giả đã
tham khảo hệ số phát thải theo các tài liệu của WHO (1993) để tính toán nồng độ ô
nhiễm của CO, bụi dựa trên mô hình phát tán Gauss và Berliand; sau đó sử dụng mô
hình Street của Jonhson (1973) để tính toán hiệu chỉnh lại theo điều kiện địa hình

tài liệu kỹ thuật kèm theo có sẵn trên internet, chưa có phần mềm chuyên dùng để
tính phát thải ô nhiễm giao thông đặc biệt là hệ số phát thải của xe cộ. Chương trình
máy tính Mobile của EPA, Hoa Kỳ đáp ứng được hai nội dung trên.
2.3. PHẦN MỀM MOBILE
Hiện nay, các quốc gia trên thế giới đã sử dụng rất nhiều loại mô hình khác
nhau để kiểm soát ô nhiễm không khí như các phần mềm mô hình máy tính:
AIRVIRO, LEAP, MOBILE… dung để tính tải lượng phát thải ô nhiễm từ nguồn di
động: các phần mềm mô hình máy tính: EPA – Highway, CALINE, Street Canyon,
OSPM, AirQUIS, ROADAIR… dùng để tính toán sự lan truyền khuếch tán các chất
ô nhiễm không khí.
Mobile là một mô hình bằng chương trình máy tính dùng để ước tính hệ số
phát thải ô nhiễm trên đường của các phương tiện giao thông cơ giới. Mô hình này
do cục Bảo Vệ Môi Trường Hoa Kỳ (EPA) nghiên cứu và phát triển từ năm 1978.
Phiên bản mở rộng hiện nay là Mobile 6.2 và cũng chính là phiên bản được luận
văn này nghiên cứu tìm hiểu. Các phiên bản Mobile đầu tiên cũng như Mobile 6.2
6

được viết bằng ngôn ngữ lập trình máy tính Fortran và được biên dịch cho loại máy
tính để bàn. EPA đã công bố mã nguồn của Mobile 6.2 trên internet.
Mobile được nghiên cứu và phát triển cho các mục đích tạo ra một công cụ
để EPA đánh giá chiến lược kiểm soát nguồn ô nhiễm di động; các cơ quan quy
hoạch của liên bang, của địa phương, của vùng có thể phát triển chiến lược đánh giá
và kiểm soát phát thải ô nhiễm trong các dự án khả thi thuộc chương trình “hành
động làm sạch không khí khí (CAA)”; các cơ quan quy hoạch đô thị, các cơ quan
quản lý giao thông có thể quy hoạch hệ thống giao thông và đánh giá tính hợp lý
của nó; dùng trong các nghiên cứu cho giáo dục cũng như các nghiên cứu trong
công nghiệp (lĩnh vực chế độ sản xuất ô tô, nhiên liệu…); sử dụng trong các báo cáo
về hiện trạng môi trường.
Mobile đã sử dụng các số liệu mới nhất về các loại xe cộ, động cơ, nhiên
liệu, hệ thống kiểm soát phát thải, tiêu chuẩn phát thải, quy trình thử nghiệm, mức

Bảng 2.1 Phân loại đường
STT Ký hiệu Mô tả Tính chất vận tốc
1 Freeway Xa lộ (tốc độ cao, ít giao lộ) thay đổi
2 Arterrial Đường trục chính thay đổi
3 Local Đường khu vực dân cư không đổi
4 Freeway Ram Đường có độ dốc thay đổi không đổi
5 None
- Xét đến nhiều yếu tố về nhiên liệu như:
Ě Nhiên liệu xăng có áp suất bay hơi khác nhau
Ě Nhiên liệu dầu diesel có hàm lượng lưu huỳnh khác nhau
Ě Nhiên liệu hỗn hợp các chất chứa nhiều oxi
Ě Các chương trình kiễm soát việc sử dụng nhiên liệu
2.3.2. Phương pháp tính toán hệ số phát thải của mô hình Mobile
a. Tính toán hệ số phát thải trung bình

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán hệ số phát thải trung bình (g/mi)
Mô hình Mobile tính toán ra hệ số phát thải dựa vào các thử nghiệm dưới các
điều kiện chuẩn về nhiệt độ, nhiên liệu, chu trình chạy bằng cách hiệu chỉnh lại hệ
số phát thải cơ bản trong điều kiện khác với điều kiện chuẩn.
8

b. Đầu vào, đầu ra của Mobile
v Dạng thông số đầu vào của Mobile
File thông số đầu vào có tên phần mở rộng là *.IN, dạng mã ASCII. (Hình
8.1, Phụ lục 2)
File có cấu trúc gồm 3 phần, chứa tất cả các lệnh trong đó có các lệnh bắt
buộc và các lệnh tùy chọn. Mobile có tất cả 98 lệnh, được chia làm 7 nhóm. Các
lệnh này được định dạng nhất định về tên cũng như dạng dữ liệu.

Hình 2.2 Tóm tắt phân loại thông số đầu vào Mobile

Phần mềm CAR (Contaminants in the Air from a Road model) là phần mềm
tính toán ô nhiễm không khí do giao thông dựa trên mô hình Berliand được TSKH
Bùi Tá Long và nhóm nghiên cứu ENVIM thực hiện. Trong quá trình thực hiện luận
văn này, tác giả đã thu thập số liệu bản đồ ảnh vệ tinh của thành phố Đà Nẵng, dữ
liệu bản đồ này được tích hợp vào CAR. Trong phiên bản mới nhất công bố vào
tháng 4/2009, CAR đã tích hợp mô hình Mobile của Mỹ và mô hình phát tán ô
nhiễm không khí cho nguồn đường Berliand thành một công cụ duy nhất. Đặc điểm
nổi bật của phiên bản mới là khả năng tự động hóa cao trong tính toán cũng như
ứng dụng kỹ thuật GIS với nguồn dữ liệu luôn sẵn có từ Google map. CAR được
xây dựng để tính toán sự phát tán ô nhiễm không khí do nguồn đường, thể hiện bản
đồ phân bố nồng độ chất ô nhiễm theo không gian và thời gian khác nhau. Mô hình
lý luận của CAR được thể hiện trên Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống thể hiện dữ liệu đầu
vào – ra của CAR được thể hiện trên Hình 2.5.
Trong phần mềm CAR hỗ trợ nhiều công cụ cho người dùng như: các công
cụ dùng để điều khiển lớp bản đồ, nhập thông tin, quản lý dữ liệu, xuất kết quả chạy
mô hình…
11

C A
R
D
Ữ
L
I
Ệ
U

Hình 2.4. Mô hình lý luận (Conceptual model) của CAR
đối bằng phẳng.
- Phía Đông: Tiếp giáp với biển Đông.

Hình 3.1 Bản đồ vị trí địa lý thành phố Đà Nẵng
13

Diện tích tự nhiên 1.283,42 km
2
. Trong đó, các quận nội thành chiếm diện
tích 214,51 km
2
, các huyện ngoại thành chiếm diện tích 1.041,91km
2
.

Hình 3.2 Hình thể hiện phân bố diện tích tự nhiên TP.ĐN 2007 (Niên giám
Thống kê TP.ĐN 2007)
b. Đặc điểm địa hình
Địa hình thành phố rất phức tạp với nhiều dạng khác nhau như địa hình núi
cao, đồi núi thấp và địa hình đồng bằng ven biển. Núi đồi, sông suối và các gò cát
cao ven biển tạo ra sự đa dạng của địa hình Thành phố. Một đặc điểm quan trọng
khác là độ dốc cao, khoảng cách từ núi đến biển rất ngắn, dải đồng bằng ven biển
rất hẹp.
c. Đặc điểm khí hậu, thời tiết
Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nền nhiệt độ
cao và ít biến động, có chế độ ánh sáng, mưa, độ ẩm phong phú. Lượng bức xạ
tổng cộng trong năm khoảng 147.8 kcal/cm
2
. Số giờ nắng trung bình khoảng 2.156
giờ/năm.

Tháng 7 218,0 216,6 199,4 290,1
Tháng 8 242,0 170,3 177,8 170,4
Tháng 9 162,3 181,1 172,4 199,8
Tháng 10 146,8 109,2 193,3 75,6
Tháng 11 111,5 138,0 209,4 48,8
Tháng 12 125,3 11,7 77,3 125,6
Bảng 3.2 Tổng lượng mưa các tháng trong năm (Niên giám Thống kê TP. Đà
Nẵng 2007)
Đơn vị tính: mm
2004 2005 2006 2007
CẢ NĂM 1375,1 1870,9 2233,8 3064,4
Tháng 1 87,9 36,0 97,9 153,3
Tháng 2 6,9 5,8 33,8 0,4
Tháng 3 9,5 36,4 2,2 58,0
Tháng 4 12,8 12,0 9,2 55,3
Tháng 5 43,7 20,2 68,7 156,4
Tháng 6 154,3 22,0 68,7 156,4
Tháng 7 244,1 136,3 127,3 24,1
15

Tháng 8 69,1 209,8 346,2 152,2
Tháng 9 128,6 236,0 394,4 252,8
Tháng 10 266,1 510,1 618,8 1147,4
Tháng 11 258,1 432,2 287,6 893,6
Tháng 12 94,0 214,1 254,4 163,8
Bảng 3.3 Độ ẩm trung bình các tháng trong năm (Niên giám Thống kê TP. Đà
Nẵng 2007)
Đơn vị tính: %
2004 2005 2006 2007
CẢ NĂM 82 82 81 82