Nhiệt điện than là nguồn phát thải các chất độc hại nghiêm trọng vào môi trường không khí, nước, đất, gây ra nhiều vấn đề sức khỏe như bệnh đường hô hấp, ung thư do phát tán bụi mịn PM10/PM2.5, thủy ngân và kim loại nặng. Quá trình vận hành còn tạo ra khối lượng tro xỉ khổng lồ và nước làm mát nhiệt độ cao, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm đất, nước, và đe dọa hệ sinh thái biển ven bờ, ảnh hưởng trực tiếp đời sống người dân. Mặc dù các nhà máy lớn có hệ thống xử lý, thực tế thi công và vận hành còn nhiều hạn chế: việc tuân thủ cam kết chưa đầy đủ, hệ thống quan trắc/xử lý chưa ổn định khi hoạt động hết công suất, tần suất giám sát thấp, bãi thải thiếu biện pháp bảo vệ hiệu quả. Những tồn tại này làm gia tăng nguy cơ sự cố môi trường.

Công nghệ viễn thám, với ưu điểm cung cấp thông tin khách quan trên diện rộng và khả năng giám sát đa thời gian, là công cụ hiệu quả cho công tác này và đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam cho giám sát môi trường chung. Tuy nhiên, tại Việt Nam, chưa có công trình nghiên cứu nào được công bố về ứng dụng cụ thể công nghệ viễn thám để giám sát môi trường khu vực nhà máy nhiệt điện. Chính từ thực tế nguy cơ ô nhiễm cao, hạn chế trong giám sát và khoảng trống nghiên cứu này, TS. Chu Hải Tùng và các cộng sự tại Cục Viễn thám Quốc gia đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám phục vụ giám sát môi trường khu vực các nhà máy nhiệt điện” nhằm xác lập cơ sở khoa học và xây dựng quy trình công nghệ giám sát các yếu tố môi trường không khí, nước, và bãi thải từ tư liệu viễn thám.

Đề tài đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ các mục tiêu và nội dung nhiệm vụ theo đề cương đã được phê duyệt, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ hiện đại vào giải quyết các vấn đề môi trường cấp bách tại Việt Nam. Cụ thể:

Nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu và thành công trong việc xác lập cơ sở khoa học vững chắc để ứng dụng công nghệ viễn thám vào giám sát một số thông số môi trường trọng yếu tại khu vực các nhà máy nhiệt điện. Trên nền tảng khoa học đó, các quy trình công nghệ phù hợp đã được xây dựng và đề xuất cụ thể để giám sát các vấn đề ô nhiễm chính. Các quy trình này tập trung vào việc theo dõi nồng độ bụi PM10, PM2.5 trong không khí, giám sát nhiệt độ và hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước, cùng với việc theo dõi biến động của các bãi chứa tro xỉ và sự thay đổi lớp phủ bề mặt đất tại khu vực xung quanh nhà máy nhiệt điện. Các quy trình này chủ yếu sử dụng dữ liệu từ các loại ảnh viễn thám có độ phân giải trung bình, đặc biệt là ảnh chụp từ vệ tinh Landsat 8 (cảm biến OLI/TIRS) và Sentinel 2, là những nguồn dữ liệu vệ tinh phổ biến và có tính khả dụng cao.

Để kiểm chứng tính hiệu quả và khả thi của các quy trình công nghệ đã đề xuất, đề tài đã tiến hành áp dụng thử nghiệm tại hai khu vực trọng điểm có nhiều nhà máy nhiệt điện than đang được xây dựng và vận hành, bao gồm tỉnh Quảng Ninh ở phía Bắc và khu vực Vĩnh Tân (tỉnh Bình Thuận) ở phía Nam. Kết quả thử nghiệm tại hai địa điểm này đã minh chứng rõ ràng rằng các quy trình công nghệ viễn thám do đề tài xây dựng có tính hiệu quả và khả thi cao, hoàn toàn phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam, mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi trong tương lai.

Kết quả nghiên cứu tổng thể của đề tài đã khẳng định mạnh mẽ rằng công nghệ viễn thám, đặc biệt là việc khai thác dữ liệu từ ảnh chụp vệ tinh, là một công cụ cực kỳ hữu hiệu cho phép theo dõi, giám sát các yếu tố môi trường tại khu vực các nhà máy nhiệt điện. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là khả năng quan sát trên diện rộng, thực hiện một cách nhanh chóng, đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy cao, vượt trội so với nhiều phương pháp quan trắc truyền thống chỉ thực hiện được tại điểm.

Cụ thể hơn về các thông số môi trường được giám sát, đề tài đã phát triển phương pháp ước tính hàm lượng bụi trong không khí sử dụng các giá trị phản xạ khí quyển, trọng tâm là thông số độ dày quang học của sol khí (AOT) được chiết tách từ ảnh viễn thám. Phương pháp này khi kết hợp với các số liệu quan trắc, đo đạc tại thực địa đã chứng tỏ tính hiệu quả cao trong việc xác định nhanh chóng hàm lượng bụi PM10 và PM2.5 tại khu vực nhà máy nhiệt điện và vùng lân cận với độ chính xác đạt yêu cầu. Đặc biệt, do có mối tương quan chặt chẽ và cao (đạt từ 70% đến 80%) với hàm lượng bụi thực tế, thông số độ dày quang học của sol khí tính toán từ ảnh Landsat 8 và Sentinel 2 cũng có thể được sử dụng như một chỉ số gián tiếp đáng tin cậy để đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm bụi trong không khí khi chưa có số liệu đo trực tiếp.

Đối với việc giám sát biến động các bãi tro xỉ và lớp phủ bề mặt, việc phân tích và giải đoán thông tin từ chuỗi ảnh viễn thám đa thời gian cho phép theo dõi sự thay đổi lớp phủ bề mặt tại khu vực nghiên cứu một cách khách quan và chính xác. Sử dụng ảnh Landsat 8 và Sentinel 2 kết hợp với các thông tin bổ sung khác có thể cung cấp dữ liệu kịp thời về hiện trạng, phạm vi, diện tích cũng như tình trạng lấp đầy của các bãi tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các thông tin thu được từ phương pháp này chủ yếu phản ánh hiện trạng trên bề mặt của các bãi tro xỉ, chưa đánh giá được các yếu tố sâu hơn.

Ngoài ra, đề tài cũng đã xây dựng và kiểm chứng phương pháp tính toán các thông số về nhiệt độ bề mặt nước và hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) từ ảnh viễn thám Landsat 8 và Sentinel 2. Các phương pháp này cũng đảm bảo độ tin cậy và tính khách quan, cho phép đánh giá hiện trạng và theo dõi biến động của nhiệt độ nước và hàm lượng TSS trên diện rộng tại nhiều thời điểm khác nhau một cách hiệu quả.

Kết quả thử nghiệm thực tế tại Quảng Ninh và Vĩnh Tân, sử dụng chuỗi dữ liệu ảnh Landsat 8 và Sentinel 2 chụp từ cuối năm 2013 đến đầu năm 2022, đã cung cấp những bằng chứng cụ thể về tác động môi trường của quá trình xây dựng và vận hành các nhà máy nhiệt điện tại các khu vực này và vùng lân cận. Đề tài đã phát hiện tác động đáng kể, đặc biệt là đối với môi trường không khí. Tại một số thời điểm, hệ thống giám sát viễn thám đã phát hiện mức ô nhiễm môi trường không khí cao bất thường ở cả Quảng Ninh và Vĩnh Tân, trong đó nhiều thời điểm trùng khớp với phản ánh của các phương tiện báo chí uy tín, cho thấy khả năng độc lập và kịp thời của công nghệ viễn thám trong việc cảnh báo sự cố môi trường. Về môi trường nước, kết quả tính toán nhiệt độ bề mặt nước cho thấy nước làm mát xả ra từ nhà máy nhiệt điện thường có nhiệt độ cao hơn các khu vực nước xung quanh cửa xả khoảng 6oC tại Quảng Ninh và 2oC tại Vĩnh Tân. Đối với hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước tại khu vực nhà máy nhiệt điện, kết quả tính toán nằm trong khoảng 30 – 40 mg/L, nhỏ hơn mức tiêu chuẩn cho phép (<50mg/L), cho thấy các nhà máy đã quản lý tốt đối với thành phần ô nhiễm này.

Phân tích dữ liệu viễn thám trong giai đoạn từ năm 2013 đến 2021 cũng cho thấy các yếu tố môi trường tại khu vực thử nghiệm có nhiều biến động. Các bãi tro xỉ của nhà máy nhiệt điện tại nhiều thời điểm bị lấp đầy và có nguy cơ quá tải trong giai đoạn từ khi xây dựng đến cuối năm 2021. Tuy nhiên, một xu hướng tích cực gần đây là việc tiêu thụ tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện đang rất mạnh, đặc biệt ở khu vực phía Bắc, làm giảm áp lực lên các bãi thải tro xỉ. Những biến động này càng khẳng định sự cần thiết phải theo dõi, giám sát môi trường tại khu vực nhà máy nhiệt điện một cách thường xuyên và liên tục, trong đó công nghệ viễn thám là công cụ hiện đại, khách quan và hiệu quả cần được ưu tiên sử dụng.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20848/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)