Ngày nay, ô nhiễm không khí đã và đang trở thành một vấn nạn được quan tâm hàng đầu trên phạm vi toàn thế giới, đặc biệt tập trung chủ yếu ở các khu vực đô thị phát triển với những đặc điểm về số lượng dân cư và mật độ dân số cao, ảnh hưởng của nó bao phủ tất cả mọi khía cạnh của cuộc sống con người và các sinh vật khác. Tại các khu vực dân cư, đô thị lớn, áp lực của vấn đề ô nhiễm không khí chủ yếu hình thành từ các hoạt động giao thông vận tải; hoạt động thi công, xây dựng các công trình kiến trúc; hoạt động sản xuất, vận chuyển của các nhà máy, xí nghiệp nội đô; hoạt động sinh hoạt của người dân; các hoạt động vận chuyển, chôn lấp và xử lý chất thải rắn và ảnh hưởng từ các nguồn ô nhiễm phát tán trong khí quyển từ các khu vực khác.

Tại Thủ đô Hà Nội, trong những năm trở lại đây, vấn đề ô nhiễm không khí đang ngày càng nghiêm trọng và được không chỉ người dân mà cả các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Tại các trạm quan trắc chất lượng môi trường không khí đặt tại Hà Nội, chỉsố chất lượng không khí (AQI) được cho là thường xuyên dao động trong ngưỡng không an toàn cho sức khỏe con người.

Bên cạnh việc kiểm soát chất lượng môi trường không khí thông qua việc tuyên truyền vận động và ban hành các quy định, quy chế về giao thông, xây dựng thì dự báo, ước tính chất lượng môi trường không khí là một nhiệm vụ cấp thiết nhằm xây dựng thủ đô Hà Nội trở thành trung tâm văn hóa, du lịch hiện đại mang tầm quốc tế.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Chủ nhiệm đề tài TS. Ngô Thị Thủy cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu thực hiện “Nghiên cứu thử nghiệm dự báo chất lượng không khí hạn ngắn cho khu vực thành phố Hà Nội” với mục tiêu:

• Xác định và tính toán được các nguồn phát thải chính phục vụ dự báo chất lượng không khí ở thành phố Hà Nội
• Lựa chọn được mô hình dự báo hạn ngắn chất lượng không khí
• Thử nghiệm dự báo chất lượng không khí cho thành phố Hà Nội

Sơ đồ khối dự báo chất lượng không khí cho TP Hà Nội

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

(1) Nghiên cứu đã tính toán được tổng lượng phát thải từ nguồn giao thông, nghiên cứu đã thực hiện khảo sát giao thông trong tháng 10/2021. Thông qua việc đếm xe thủ công và tham khảo từ các tài liệu, dữ liệu thống kê giao thông đã có, nghiên cứu xây dựng biến trình lưu lượng giao thông làm đầu vào cho mô hình SMOKE để ước tính lượng phát thải từ giao thông trong giai đoạn thử nghiệm. Đối với tính toán phát thải nguồn điểm, nghiên cứu kế thừa kết quả điều tra, khảo sát phát thải của các nhà máy và sử dụng mô hình SMOKE để tính toán lượng phát thải theo không gian và cho trung bình hàng năm. Trong nghiên cứu, tổng lượng phát thải nguồn diện cho các quận, huyện khu vực TP. Hà Nội được kế thừa từ đề tài [5] và được đưa vào mô hình SMOKE để lưới hóa.

Kết quả tính toán cho thấy tổng lượng phát thải từ 3 nguồn chính trong khu vực thành phố Hà Nội là 2.239,70 nghìn tấn CO, 53,49 nghìn tấn NO2, 9,29 nghìn tấn SO2, 39,09 nghìn tấn PM10 và 27,93 nghìn tấn PM2.5. Trong đó nguồn giao thông chiếm phần lớn trong phát thải CO, NO2, PM10, PM2.5 với tỷ lệ tương ứng 97,3%, 93,1%, 48,8% và 61,7%. Nguồn điểm chiếm phần lớn trong phát thải SO2 (61,2%). Nguồn diện chiếm tỷ lệ tương đối cao trong phát thải PM10 và PM2.5 (lần lượt là 28,7% và 29,6%).

(2) Xây dựng được bộ công cụ mô hình liên hoàn khí tượng-phát thải-chất lượng không khí nhằm tính toán, dự báo chất lượng không khí trong khu vực thành phố Hà Nội. Bộ công cụ mô hình số trị với kích thước ô lưới 2kmx2km bao gồm 3 hợp phần chính:

- Mô hình dự báo khí tượng WRF dự báo các đặc trưng khí tượng phục vụ tính toán phát thải và dự báo chất lượng không khí.

- Mô hình tính toán phát thải SMOKE tính toán, lưới hóa lượng phát thải theo không gian và thời gian, làm đầu vào cho mô hình CMAQ.

- Mô hình chất lượng không khí CMAQ tính toán sự lan truyền các chất gây ô nhiễm không khí trong điều kiện về khí tượng khác nhau.

Để liên kết giữa các hợp phần mô hình trên, đề tài cũng đã xây dựng các mô đun kết nối tự động để thực hiện tính toán liên hoàn từ dự báo khí tượng, tính toán phát thải cho đến lan truyền ô nhiễm không khí. Từ đó, xây dựng được quy trình thực hiện dự báo chất lượng không khí cho khu vực thành phố Hà Nội và chạy thử nghiệm tự động cho 3 tháng từ tháng 9 đến tháng 11/2021 với nhiều ưu điểm so với các nghiên cứu trước đây như: các hệ số phát thải của các phương tiện giao thông được tích hợp từ nghiên cứu [67] có giá trị tiệm cận so với thực trạng phương tiện giao thông tại Việt Nam; xây dựng dự báo với độ phân giải cao, chi tiết hơn; quy trình dự báo chất lượng không khí được thực hiện liên hoàn và tự động trên hệ thống máy chủ HPC.

(3) Đề tài đã tiến hành dự báo thử nghiệm chất lượng không khí cho thành phố Hà Nội trong 3 tháng (9-11/2021). Nhìn chung, kết quả dự báo chất lượng không khí trong giai đoạn thử nghiệm tại một số trạm quan trắc có xu thế nhỏ hơn thực đo (45-57%) trừ CO (119%), hệ số tương quan biến trình dự báo và thực đo trung bình chấp nhận được (vào khoảng 0,6-0,7), hệ số tương quan về không gian tốt ở dự báo CO và PM trong khi kém ở O3 và SO2.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 22311/2023) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Đ.T.V (NASTIS)