Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 341

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SMOKE TÍNH TOÁN KIỂM KÊ PHÁT THẢI
PHỤC VỤ DỰ BÁO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÙNG
KINH TẾ TRỌNG ĐIỂM BẮC BỘ
Dương Hồng Sơn, Đàm Duy Hùng, Lê Văn Quy, Lê Văn Linh
Trung tâm Nghiên cứu Môi trường
Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường

Vùng kinh tế trọng điểm Bắc bộ có ý nghĩa chiến lược trong công cuộc phát triển đất
nước, nơi đây tập trung phần lớn các công trình trọng điểm, các cảng sông, biển, các sân bay
và các khu công nghiệp lớn, tầm cỡ phân bố đều tại các tỉnh; do đó các hoạt động kinh tế
luôn diễn ra ồn ào và sôi động. Sự phát triển kinh tế một cách nhanh chóng trong các khu
công nghiệp lớn và nhỏ cũng như tốc độ đô thị hóa nhanh đang ảnh hưởng xấu tới chất lượng
không khí trong vùng. Do vậy, việc dự báo chất lượng không khí sẽ rất cần thiết trong đời
sống cũng như trong công tác nghiên cứu khoa học. Trong đó việc kiểm kê phát thải là một
giai đoạn quan trọng nhằm đảm bảo tính chính xác trong dự báo chất lượng môi trường
không khí.
Để giải quyết bài toán trên, nhóm nghiên cứu chúng tôi đã ứng dụng mô hình SMOKE
để kiểm kê phát thải các nguồn gây ô nhiễm tại các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm Bắc
Bộ. Kết quả kiểm kê phát thải cho thấy nguồn gây ô nhiễm phát thải giao thông (nguồn
đường) là tác nhân chính gây ra ô nhiễm không khí tại các khu đô thị với tỷ lệ đóng góp phát
thải giao thông của các chất trong tổng lượng phát thải các nguồn là CO (29%), NO
X

(26,3%), SO
2
(7%), và TSP (9,1%). Tương tự với nguồn phát thải từ các khu dân cư (nguồn


Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

342 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường
Nguồn sinh học
Số liệu
sử dụng đất

Nguồn cơ giới

Nguồn diện

Nguồn điểm
Số liệu
khí tượng
Số liệu Kiểm
kê phát thải
Sát nhập
các nguồn
Thông báo phát thải
Phát thải cho mô hình

Hình 1. Mối quan hệ dữ liệu của SMOKE
SMOKE sử dụng hệ thống mã để xác định không gian (quốc gia, tỉnh, huyện)
và hệ thông mã để phân chia các nguồn.
Quốc gia Tỉnh Huyện


190
Đường nhánh nông thôn thứ yếu

17
Đường nông thôn
chính
110
Đường giữa nối các vùng nông
thôn
130
Đường nông thôn chính yếu

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 343

Mã đại
diện
Tên
Mã phân
loại đường
Tên
150
Đường nông thôn thứ yếu
18
Đường đô thị phụ
310
Đường đô thị thứ yếu
Phân loại phương tiện
Từ 8 loại phương tiện trong SMOKE. Mô hình hệ số phát thải giao thông


3007
HDDV: Xe tải chạy dầu

0108
MC: Xe máy

GVWR: Trọng lượng của các loại xe được tính theo đơn vị lbs, 1 lbs = 454g
3. Nguồn điểm
Là những nguồn phát thải (những cơ sở sản xuất có ống khói, sử dụng nhiên
liệu như dầu, than, gas để phục vụ cho hoạt động đốt cháy). Ở phạm vi rộng, nguồn
điểm còn là những cơ sở sản xuất có các công đoạn sản xuất phát thải khí ô nhiễm lớn.
Các nguồn thải này được xác định bởi vị trí của điểm thải chủ yếu, bởi vì vị trí của
chúng được xác định trong các thông báo định kỳ. Nguồn điểm thường được chia nhỏ
hơn thành các nguồn do nhà máy phát điện (EGU) và không do nhà máy phát điện
(non-EGU), đặc biệt là trong các kiểm kê chuẩn ở đó nhà máy phát điện là nguồn
chính của NOx và SO
2
. Ví dụ về nguồn không phải do nhà máy phát điện bao gồm các
nhà máy hoá chất và gia công nội thất. Nguồn thải điểm bao gồm cả các kiểm kê
chuẩn lẫn độc tố.

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

344 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường

Xử lý phát thải nguồn điểm trong SMOKE tập trung vào việc chuyển đổi các
phát thải theo năm, tháng, ngày hoặc giờ thành phát thải sẵn sàng cho mô hình theo
giờ và ô lưới của các chất hoá học sử dụng bởi mô hình chất lượng không khí.
4. Nguồn diện

5. Kết quả tính toán
Trong Smoke, các hoạt động xử lý không gian, hoặc lưới hóa xác định lưới tính
cho miền mô hình hóa chất lượng không khí với các vị trí nguồn file kiểm kê trong
Smoke. Để phù hợp với không gian của Smoke, mã quốc gia được gán cho khu vực
Đông Nam Á là 0, cài đặt mã bang được gán cho Việt Nam là 84, mã hạt được gán cho
các tỉnh thành ở khu Kinh tế Trọng điểm Bắc Bộ từ 001, 002, 003, và ấn định GMT
cho thời gian địa phương.
Miền lưới tính toán cho khu kinh
tế trọng điểm Bắc Bộ với bước lưới là
2km x 2km, tọa độ ô lưới trung tâm là
21
0
N và 106
0
E, bao gồm 156 ô lưới
theo trục x và 156 ô lưới theo trục y.
Kết quả ma trận lưới tính là một
ma trận thưa, miêu tả sự phát thải cho
mỗi nguồn trong các ô lưới được đưa ra
trong miền tính. Ma trận lưới tính được
ứng dụng cho kiểm kê phát thải để
chuyển đổi kiểm kê phát thải cơ bản
của nguồn tới phát thải lưới tính.

Hình 5. Sơ đồ miền tính

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 345


1887
9444
Hải Phòng
Điểm
17420
5583
3358
23908
Diện
5380
205
5182
356
Đường
8337
1818
387
1800
Hải Dương
Điểm
18422
6303
3178
28692
Diện
5963
227
5742
394
Đường

chất lượng không khí. Mỗi chất phát thải là kết quả của sự tổng hợp nhiều nguồn phát
thải khác nhau. Kết quả của mô hình SMOKE là các file đầu ra dưới dạng netcdf và
được thể hiện thông qua phần mền VERDI-4.1.

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

346 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường (a)

(b)

(c)

(d)
Hình 6. Phân bố phát thải 19 giờ 01/07/2010; (a) CO, (b): SO
2
, (c): NO
X
, (d): PM10
Phân bố phát thải chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như Hà Nội và Hải
Phòng nơi có mật độ giao thông lớn. (Hình 6) cho thấy phát thải chủ yếu tập trung trên
dọc tuyến Hà Nội – Hưng Yên – Hải Dương – Hải Phòng, phát thải lớn tại các điểm có
các khu công nghiệp (các chấm màu đỏ là những nới có phát thải lớn, tương ứng với
nó là các khu công nghiệp)

Hình 7. Biến trình phát thải trung bình ngày 01-07-2010

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI


APPLICATION OF SMOKE MODEL IN EMISSION INVENTORY FOR
AIR QUALITY FORECAST FOR THE NORTHERN VIETNAM
FOCAL ECONOMIC ZONE
Duong Hong Son, Dam Duy Hung, Le Van Quy, Le Van Linh
Center for Environmental Research
Vietnam Institute of Meteorology Hidrology and Environment

The Northern Vietnam Focal Economic Zone is an important region in the
development of the country, where concentrates the most important works. The river and sea
ports, airports, large industrial parks are distributed homogeneous in the Zone’s provinces so
that economic activities is always noisy and bustling. Rapid economic development in the
large and small industrial parks as well as urbanization speed are affecting seriously on air
quality in the region. Therefore, predicting air quality is necessary for the daily life as well as
for scientific research. In which, the emission inventory is an important stage aimed to ensure
accurately in forecasting air quality.

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

348 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường

To solve this problem, our research group has applied SMOKE model to inventory the
emission of sources of air pollution in the provinces belong to The Northern Vietnam Focal
Economic Zone. Results of emission inventory showed that traffic pollution emission sources
(line source) is the main one causing air pollution in the urban areas. The substances
contribution from traffic emission against to total emission is CO (29%), NO
X
(26.3%), SO
2