CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI GIÁM
SÁT MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
2.1. MỤC TIÊU GIÁM SÁT
Một trong những bước đầu tiên của thiết kế một mạng lưới giám sát chất lượng
không khí là phải xác định được mục tiêu tổng thể cho toàn hệ thống mạng trạm.
Và như vậy, chính xác là xác định mục tiêu tổng thể cho hệ thống số liệu giám sát
mà tự bản thân nó là một trong những chức năng và nhiệm vụ của cả hệ thống
giám sát. Các mục tiêu của hệ thống giám sát chất lượng không khí này thường
được đặt ra là:
(1) Định lượng và diễn biến chất lượng không khí theo thời gian.
(2) Cung cấp số liệu chất lượng không khí để kiểm soát theo luật pháp.
(3) Thông báo định kỳ số liệu chất lượng không khí.
(4) Xác định hiệu quả kiểm soát đối với chất lượng không khí.
(5) Cung cấp số liệu chất lượng không khí cho các lĩnh vực nghiên cứu khoa
học.
(6) Xác định mối quan hệ giữa phát thải và hệ tiếp nhận.
(7) Cung cấp xu thế ô nhiễm của chất lượng không khí.
(8) Cung cấp số liệu đầu vào cho mô hình hóa.
(9) Cung cấp số liệu để trao đổi thông tin.
(10) Phối hợp cùng với các hệ thống giám sát khác.
2.2. NGUYÊN TẮC THIẾT LẬP HỆ THỐNG TRẠM NỀN Ô NHIỄM
KHÔNG KHÍ
Nhìn chung các tiêu chí để đặt trạm nền ô nhiễm không khí tại các tổ chức thế giới
hay quốc gia như sau:
(1) Vị trí trạm không được đặt ở những nơi có sự biến động lớn về qui hoạch về
độ dài của thời gian và về mọi hướng của vị trí (ví dụ như phải cách xa nhà
máy nhiệt điện khoảng 60 km, khoảng cách có thể ngắn hơn cho các nguồn
thải nhỏ hơn khác).
(2) Vị trí trạm phải cách xa các trung tâm đô thị, công nghiệp, giao thông vận
thải. Đối với nguồn thải nhỏ tại chỗ cần phải cách xa với khoảng cách vài
nghìn mét, nhưng vị trí đặt trạm không được đặt tại nơi có gió quá lớn.

(thông thường là 10 năm hoặc nhiều hơn). Các xoáy được tạo ra do vật cản như
núi đồi, công trình cao v.v làm thay đổi ngẫu nhiên hướng gió và do đó làm thay
đổi ngẫu nhiên sự lan truyền chất ô nhiễm.
Độ ổn định và không ổn định khí quyển ảnh hưởng đến khả năng lan truyền của
vật chất trong khí quyển theo phương nằm ngang và thẳng đứng.
Hàm lượng độ ẩm và giáng thủy của khí quyển ảnh hưởng lớn các hiệu quả ăn
mòn và độ nhìn thấy. Độ ẩm là nguyên nhân quan trọng trong việc tạo mây, nước
mây và giáng thủy.
2.4. ĐỘ CAO ĐO ĐẠC CÁC CHẤT Ô NHIỄM
Xét theo quan điểm khí tượng học, số đo biểu diễn trung bình hóa thời gian là chìa
khóa để mô tả các dao động, các biến thiên trung bình của các hiện tượng. Các
thông số chất lượng không khí phụ thuộc vào các yếu tố khí tượng rất nhiều, do đó
các yếu tố khí tượng thông thường được tính bằng trung bình hóa thì các thông số
chất lượng không khí cũng vì vậy cũng phải được đo liên tục và dài hạn mới biểu
thị được xu thế theo không gian và thời gian như các thông số khí tượng tại các
trạm quan trắc. Các chất gây ô nhiễm không khí thường là các chất hóa học mà
bản chất của chúng liên quan rất nhiều đến điểu kiện khí tượng. Các chất hạt thì
ngoài nhiệt độ không khí ra chúng còn phụ thuộc các yếu tố khí tượng khác như
độ ẩm, tốc độ và hướng gió. Các quá trình hóa học xảy ra cho các chất hạt phức
tạp hơn nhiều so với các chất khí. Các biến đổi theo phân bố kích cỡ hạt, tính chất
lý, hóa học của các chất hạt xảy ra không ngừng và do vậy nguồn phát thải và
nguồn tiêu hủy các chất hạt ít được biết đến. Chúng thường ở dạng lơ lửng, đặc
biệt là ở trong không khí khu vực thành phố, nơi có những bề mặt gồ ghề không
thể xuyên qua được, đó là lý do để các chất hạt quay trở lại trong khí quyển và ít
có khả năng tiêu hủy chất hạt.
Các chất ô nhiễm khác như SO
2
, NO
x
, C

thông vận tải thải ra mà còn do nhiều công nghệ sản xuất sử dụng các chất hữu cơ
dễ bay hơi hay các lò đốt công nghiệp sử dụng nhiên liệu lỏng và khí đốt.
Tại hệ thống trạm nông thôn hay trạm nền, độ cao đo đạc là một vấn đề quan
trọng. Nếu độ cao đo đạc như đô thị từ 1,5 – 3 m thì xảy ra vấn đề là các chất ô
nhiễm có nguồn gốc tại chỗ liệu có làm ảnh hưởng đến chất lượng mẫu hay
không? Một trong những qui phạm đặt trạm là phải cách xa nguồn thải do con
người, vậy thì việc giám sát chất lượng môi trường này có ý nghĩa như thế nào để
có thể giám sát được các vận chuyển chất thải từ nơi khác đến và chất thải ngay tại
chỗ. Tại hệ thống trạm nền quốc tế, việc đo đạc các chất khí được lấy ở độ cao
trùng với đo đạc gió (10 m), còn chất hạt lơ lửng được lấy ở độ cao từ 1,5 – 3m.
Đó cũng là lý do tại sao chiều cao đo đạc rất khác nhau cho mỗi hệ thống giám sát.
2.5. KỸ THUẬT VÀ THIẾT BỊ LẤY MẪU
2.5.1. Các nguyên tắc chung cho kỹ thuật lấy mẫu
Có năm nguyên tắc áp dụng trong kỹ thuật lấy mẫu môi trường không khí xung
quanh nhằm giảm thiểu sai số và tối ưu hóa hiệu quả lấy mẫu trong không khí đó
là:
(1) Mẫu khí phải có tính đại diện được về thời gian, địa điểm và điều kiện lấy
mẫu.
(2) Thể tích lấy mẫu đủ lớn để tiến hành phân tích chính xác, điều này phụ thuộc
các chất ô nhiễm và các phương pháp phân tích.
(3) Tốc độ lấy mẫu phải thể hiện hiểu quả cao nhất trong thu thập.
(4) Độ dài thời gian lấy mẫu và tần số lấy mẫu phải phản ánh chính xác mức độ
ô nhiễm. Ví dụ bốn mẫu – 6 h/ngày cho nhiều thông tin về các biến đổi nồng
độ chất ô nhiễm hơn là một mẫu 24 h/ngày. Hiện nay các phương pháp lấy
mẫu và phân tích liên tục trong 24 h được ưa chuộng hơn.
(5) Các chất gây ô nhiễm không được thay đổi hay biến đổi trong quá trình thu
thập mẫu.
2.5.2. Các nguyên tắc chung cho tính năng thiết bị lấy mẫu
Các thiết bị lấy mẫu cần được chế tạo phù hợp với các đặc điểm sau:
(1) Khoảng thời gian lấy mẫu:

Có rất nhiều phương pháp để lấy mẫu bụi lơ lững, thông dụng nhất cho thu thập
loại hạt này là phương pháp màng lọc. Nguyên lý là dùng bơm hút một lượng
không khí đi qua một phin lọc có tính năng giữ được các hạt bụi này lại. Các cơ
chế giữ các hạt bụi này là trên các cái lọc là các lực trọng trường, ma sát, lực cản
và khuếch tán. Thiết bị High – Volume (Hi – Vol) được sử dụng rộng rãi tại các
nước trên thế giới để lấy bụi tổng số (Total Suspended Pảticulate – TSP) còn các
loại khác có tốc độ út thấp hơn như từ 20 – 50 l/phút dùng để lấy mẫu PM10
(Particulate Matte 10 µm). Nhật Bản có 23 trạm để lấy mẫu 24 h bụi lơ lửng tổng
số. Số liệu phân tích về sau của loại mẫu bụi 24h này là: tổng lượng bụi, các chất
chứa bezen hòa tan, benzo(a)pyren , sunfat, nitrat hòa tn và các kim loại nặng.
Hiện nay theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) mới chỉ có hai chỉ tiêu qui định cho
bụi lơ lửng là nồg độ bụi tổng số (TSP) và chì trong bụi.
B.Giấy lọc
Có hai loại được sử dụng cho mục đích này đó là loại phin lọc màng làm từ vật
liệu sợi xenluloza, còn loại kia làm bằng vật liệu sợi thủy tinh. Cả hai loại đều có
thuộc tính bền với tốc độ cao của khối không khí đi qua (>1000 l/phút) và vẫn giữ
được cấu trúc mạng của lưới lọc.
C. Bơm hút lấy mẫu bụi
Bơm hút lấy mẫu bụi cần đạt được các thông số sau: có bộ phận chỉnh tốc độ
dòng hút sao cho khi lấy mẫu tốc dộ hút không phụ thuộc
vào nguồn điện có nghĩa là tốc độ không được đổi trong thời
gian lấy mẫu. Các bộ phận được nối từ bơm lấy mẫu đến bộ
phận lấy mẫu phải kín, không rò rỉ để cho mẫu có giá trị
trung thực như lượng chất ô nhiễm có mặt mà mẫu thu thập
được.
2.5.3.2. Lấy mẫu các chất khí và hơi
Kỹ thuật lấy mẫu được chia làm bốn loại:
 Loại 1: Lấy mẫu tức thời: sử dụng bình đã hút hết không khí, bình có thể làm
bằng thủy tinh hoặc thép không gỉ có gắn các van hoặc đồng hồ chỉ áp lực.
 Loại 2: Lấy mẫu bằng tay: là các thiết bị bao gồm bơm hút chân không và bộ

với khối phổ gọi là sắc ký – khối phổ (GC-MS), hoặc sắc ký lỏng – khối phổ
(LC-MS) dùng để phân tích độc chất.
2.5.4.1. Thiết bị xách tay
Thiết bị xách tay được sử dụng nhiều trong đo đạc khảo sát chất lượng môi trường
tại Việt Nam cũng như trên thế giới. Các thiết bị này có ưu điểm gọn nhẹ mà vẫn
mang hiệu quả và tính khoa học. Muốn lắp đặt một chương trình giám sát chất
lượng không khí (hệ thống mạng lưới điểm đo) người ta bắt buộc phải tiến hành
một khảo sát mang tính khả thi các điểm đo dự kiến. Trong trường hợp này nếu
không sử dụng các thiết bị xách tay thì sẽ không có kết quả tốt. Mặt khác trong
một mạng lưới điểm đo cố định, người ta sẽ tiến hành các cuộc đo đạc định kỳ
nhằm bổ sung số liệu, lúc này vai trò các thiết bị xách tay là rất quan trọng.
2.5.4.2. Thiết bị lắp đặt cố định
Trạm giám sát môi trường được đặt ra để theo dõi thường xuyên chất lượng không
khí tại những điểm đã được qui hoạch sẵn. Các trạm này thường có các thiết bị
đồng bộ đo các thông số môi trường và các yếu tố liên quan đến chất lượng môi
trường cụ thể là các thông số khí tượng. Một trạm bao gồm các thiết bị đã nêu trên
được lắp đặt đồng bộ trong nhà hoặc trong một côngtennơ hoặc nhà trạm. Các phụ
kiện bảo đảm cho thiết bị đo hoạt động tự động là hệ thống điện, hệ thống điều hòa
không khí, hệ thống điều khiển thiết bị, hệ thống ghi chép số liệu và truyền tín
hiệu (truyền tin), thiết bị văn phòng đảm bảo cho nhân viên làm việc như bàn ghế
máy tính. Côngtennơ này nếu lắp trên một xe ôtô sẽ là một trạm di động đo đạc
chất lượng môi trường.
2.6. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHẤT Ô NHIỄM SỬ DỤNG
TRONG GIÁM SÁT
Mỗi quốc gia khi xây dựng cho mình hệ thống tiêu chuẩn chất lượng không khí
xung quanh bao giờ cũng đi kèm theo hệ thống tiêu chuẩn lấy mẫu và phương
pháp phân tích các chất ô nhiễm. Các tiêu chuẩn này nhìn chung là mang tính quốc
tế về phương pháp. Tiêu chuẩn các nước thường tham khảo các tiêu chuẩn nổi
tiếng như: tiêu chuẩn quốc tế ISO, tiêu chuẩn Mỹ như EPA, ASTM, APHA, tiêu
chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới WHO, tiêu chuẩn Anh như BS, tiêu chuẩn Nhật

Hi-Vol Hi-Vol
Hi-Vol Hi-Vol
Hi-Vol
Hi-Vol
Hi-Vol
Hi-Vol
Hi-Vol
Hi-Vol
Không qui định

Không qui định
Chì trong TSP
- Trung bình năm
- 3 tháng
- 24 h ASS

Xung H.Q
PRA
PRA
Xung H.Q PRA
PRA

PRA
PRA
PRA
PRA

PRA
CO
- Trung bình năm
- 24 h


GC
GC
GC
GC
O
3

- Trung bình năm
- 24 h Chưa có tiêu chuẩn
- 8 h
- Max. 1 h


Saltzman
Saltzman
Saltzman
Chưa có tiêu chuẩn

Chưa có tiêu chuẩn

Ghi chú:
Hi-Vol : Lấy mẫu phân tích lớn và cân khối lượng.
ASS : Lấy mẫu thể tích lớn và phân tích Pb bằng máy quang phổ
hấp
thụ nguyên tử.
PRA : Phân tích SO
2
bằng phương pháp Pararosanilin-Manual =
phân
tích không tự động.
Xung H.Q : Xác định nồng độ SO
2
trực tiếp bằng phương pháp xung huỳnh
quang.
NDIR : Xác định nồng độ CO bằng phương pháp hồng ngoại không khuyếch
tán.
GC : Phân tích CO bằng phương pháp sắc ký khí.
TQTN : Xác định trực tiếp O
3

thường chúng là các thiết bị tự động và bán tự động hoặc tự ghi và được truyền
về trung tâm xử lý (ví dụ, một người có thể theo dõi vài trạm).
Hiện nay hầu hết các nước trên thế giới đều sử dụng loại trạm hoạt động liên tục
theo thời gian, chỉ có một số rất ít các nước đang phát triển vẫn áp dụng loại trạm
thủ công. Tại Việt Nam, hiện cũng đang có hai hệ thống trạm kiểu này: một của
Cục Môi trường và một của ngành Khí tượng thủy văn.
2.7.1.2. Trạm cố định
Trạm cố định là loại trạm đo đạc thường xuyên các yếu tố môi trường, lắp đặt cố
định các thiết bị dùng đo đạc các chất đại diện cho môi trường. Loại trạm này
thường gặp tại các mạng trạm của các tổ chức môi trường quốc tế như của WMO,
WHO, hay tại các trạm quốc gia của các nước phát triển. Trong khu vực Đông
Nam Á, các nước như Thái Lan, Singapo, Đài Loan, Philipin, Malaysia đều có
các trạm này bao gồm các trạm quốc gia hoặc các trạm thành phố. Như đã nêu ở
trên, tùy theo mức độ phát triển kinh tế, xã hội (lưu ý phần phát triển công nghiệp
và mức sống dân cư) theo điều kiện gió và địa hình, đặt các trạm cố định. Do tính
chất cố định nên việc lựa chọn địa điểm đặt trạm cũng có vai trò quan trọng như
kỹ thuật đo lường. Mặc dù rất khó có thể định vị chính xác các điểm trạm cố định
có khả năng đáp ứng được các yêu cầu cần và đủ của một trạm, nhưng có thể đưa
ra một số các nguyên tắc để xem xét lựa chọn như sau:
 Trong phạm vi 1 km xung quanh trạm, vị trí đặt trạm sẽ không có sự thay đổi
nào đáng kể về phát triển trong khoảng thời gian 5 năm (xây dựng, qui
hoạch ).
 Không được đặt trạm tại nơi có nguồn thải cục bộ, để các số liệu đo đạc mang
tính đại diện cho cả khu. Thông thường vị trí đặt trạm là vị trí mà ở đó thiết bị
đo không “nhìn thấy“ bất cứ một nguồn phát thải nào trong khi thiết bị làm
việc. Hay nói một cách khác, vị trí đặt trạm phải càng xa càng tốt đối với
nguồn thải gần nhất theo phương nằm ngang. Do đó, có thể đặt ở bãi trống,
cánh đồng hoặc trên mái nhà bằng phẳng.
 Hạn chế tối đa nhân viên làm việc trong một trạm và
 Tạo điều kiện tối đa cho nhân viên quan trắc.

5. Cacbon monoxyt (CO).
6. Chất oxy quang hóa (qui về O
3
).
7. Các hydrocacbon (HC).
8. Và một số hợp chất khác như NH
3
, một số chất hữu cơ độc hại v.v.