Ước tính thải lượng các chất ô nhiễm không khí từ hoạt động của khu công nghiệp Tân Tạo, Thành phố Hồ Chí Minh
Tóm tắt:
Bài viết này công bố kết quả tính toán thải lượng của một số loại chất ô nhiễm đặc trưng (CO, SO2, NO2, TSP) từ hoạt động của khu công nghiệp (KCN) Tân Tạo, một KCN tập trung điển hình nằm gần khu vực dân cư ở Thành phố Hồ Chí Minh. Các hoạt động làm phát sinh các chất ô nhiễm không khí đặc trưng này được thu thập và phân loại thành nguồn thải chính: nguồn điểm (ống khói của từng cơ sở sản xuất trong KCN, ống khói bếp ăn), nguồn diện (phát thải từ nguyên – vật liệu, các nhà máy không có ống khói) và nguồn đường (hoạt động giao thông); trước khi thực hiện các bước tính toán tiếp theo. Kết quả tính toán cho thấy phát thải từ KCN Tân Tạo chủ yếu là từ nguồn điểm. Trong đó, tổng thải lượng CO là cao nhất 1918,98 (tấn/năm); gấp 3 lần tổng thải lượng SO2 là 619,28 (tấn/năm); gấp 7 lần NO2 là 262,97 (tấn/năm); và gấp 13 lần TSP là 140,47 (tấn/năm). Kết quả tính toán phát thải này có ý nghĩa quan trọng trong mô phỏng lan truyền và hình dung cách thức các chất ô nhiễm không khí tác động đến các hoạt động các của người dân sống xung quanh các KCN tập trung.
1. GIỚI THIỆU
Hiện nay ô nhiễm không khí là một vấn đề rất đáng lo ngại vì có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Theo ước tính năm 2018 cho thấy rằng ô nhiễm không khí (ONKK) gây ra cái chết sớm của hơn 7.000.000 người / năm trên thế giới, và hàng triệu người bị mắc bệnh về đường hô hấp [11]. Ở Việt Nam có khoảng 60.000 người chết mỗi năm liên quan đến ÔNKK [6]. Một trong những nguồn phát sinh chủ yếu gây ô nhiễm không khí là hoạt động sản xuất công nghiệp và hoạt động giao thông. Khu Công nghiệp (KCN)Tân Tạo được biết đến là một trong những KCN trọng điểm và lâu đời nhất ở Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) [1],trong số 19 KCN tập trung đang hoạt động. Mặc dù hoạt động dựa trên định hướng phát triển bền vững – thân thiện với môi trường, nhưng vấn đề ô nhiễm môi trường không khí tại KCN Tân Tạo vẫn rất đáng lo ngại, thường xuyên nhận sự phản ánh về ô nhiễm không khí từ người dân xung quanh KCN.
Tính toán thải lượng phát thải (hay còn gọi là kiểm kê khí thải) là một bước không thể thiếu trong nhiệm vụ quản lý chất lượng không khí và quản lý môi trường [10,12]. Ở TPHCM, một số đề tài tập trung nghiên cứu về kiểm kê khí thải của nguồn giao thông, hệ thống cảng [7,8]; ước tính phát thải để xây dựng bản đồ phát thải nguồn diện ở Thành phố Hồ Chí Minh [2]. Tính toán thải lượng phát thải ô nhiễm không khí từ các hoạt động của KCN Tân Tạo được thực hiện với cách tiếp cận mới, dựa trên các hệ số phát thải ô nhiễm, nhằm tìm hiểu mức xả thải của một vài chất ô nhiễm không khí đặc trưng như CO, SO2, NO2, và bụi để phục vụ cho công tác kiểm soát chất lượng không khí ở địa phương. Qua đó, đánh giá được ảnh hưởng do hoạt động công nghiệp tập trung đến cộng đồng dân cư đang sinh sống xung quanh tại khu vực này.
2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: các chất ô nhiễm không khí (TSP, NO2, SO2 và CO).
Phạm vi nghiên cứu:
- Không gian: KCN Tân Tạo, Quận Bình Tân, Thành phố Hồ Chí Minh.
- Thời gian: số liệu phục vụ cho đề tài được thực hiện từ khảo sát thực tế và kết quả quan trắc tại các nhà máy trong KCN Tân Tạo từ năm 2019 – 2020.
2.2. Các tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Để tính toán thải lượng phát thải của KCN Tân Tạo, nghiên cứu thu thập dữ liệu phát thải của 3 loại nguồn chính: nguồn điểm (hoạt động của các ống khói tại mỗi công ty trong KCN), nguồn diện (từ hoạt động sản xuất công nghiệp phát sinh khí thải) và nguồn đường (từ hoạt động giao thông trong Khu Công nghiệp). Như vậy, Các dữ liệu khảo sát bao gồm: thông tin về cơ sở sản xuất (tên công ty, địa chỉ, ngành nghề sản xuất, tọa độ, công suất hoạt động, diện tích, … ), thông tin về hoạt động sản xuất (số lượng lao động, nhiên liệu sử dụng, … ), thông tin nguồn thải: hệ thống xử lý khí thải, tọa độ ống khói, đường kính – chiều cao – nhiệt độ – vận tốc ống khói … ). Các cuộc khảo sát được thực hiện từ tháng 4 đến tháng 9 của năm 2020.
Theo Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (Inetergovernmental Panel on Climate Change – IPCC), trên thế giới hiện nay có 03 phương pháp chính đã và đang được áp dụng để tính toán thải lượng phát thải cho các nhóm/ngành/đối tượng bao gồm: (i) Xác định thải lượng phát thải bằng đo đạc; (ii) Xác định thải lượng phát thải bằng cân bằng vật chất; (iii) Xác định thải lượng phát thải bằng hệ số phát thải [3]. Phương pháp ước lượng phát thải dựa vào hệ số phát thải được sử dụng trong tính toán phát thải từ hoạt động của KCN Tân Tạo. Phương pháp này phù hợp trong điều kiện Việt Nam hiện nay, khi cơ sở dữ liệu về các thông số ô nhiễm không khí vẫn còn chưa thật đầy đủ. Ở nước ta, các hệ số phát thải cho hoạt động công nghiệp chưa được nghiên cứu và xây dựng thành tiêu chuẩn áp dụng trong hoạt động quản lý của Nhà nước. Chính vì vậy, nghiên cứu này sẽ tham khảo hệ số phát thải do Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ nghiên cứu và phát triển, AP42 US EPA, cho một số hoạt động công nghiệp đặc thù. AP42 US EPA cho phép người dùng tra cứu hệ số phát thải các chất ô nhiễm chính như CO, SO2, NO2 và TSP cho các loại hình sản xuất khác nhau và cho từng loại nhiên liệu sử dụng khác nhau.
Tính toán phát thải từ nguồn điểm và nguồn diện: thải lượng phát thải của nguồn điểm (từ các ống khói của nhà máy) và nguồn diện (hoạt động sử dụng nguyên – vật liệu tại các nhà máy) được tính toán bằng cách sử dụng công thức sau:
Trong đó: E là mức độ phát thải, kg/năm; EF: hệ số phát thải, kg/tấn; AR: lượng hoạt động của nguồn thải, tấn/năm; ER: hiệu suất của hệ thống xử lý ô nhiễm không khí, %. Các hệ số phát thải đối với các chất ô nhiễm TSP, CO, NO2, SO2 theo loại nhiên liệu sử dụng được tra cứu và tổng hợp lại trong Bảng 1. Đối với nguồn diện, hệ số phát thải được tra cứu cho chất ô nhiễm TSP theo từng ngành nghề sản xuất, và thể hiện trong Bảng 2.
Tính toán phát thải từ nguồn đường: thải lượng phát thải các chất ô nhiễm NO2, SO2, CO và TSP từ hoạt động giao thông trong KCN Tân Tạo được ước lượng, với sự hỗ trợ của mô hình EMISEN [4]. Mô hình EMISENS (Hình 2) sử dụng đầy đủ các lý thuyết của CORINAIR 1993 như các mô hình thuộc các nước phát triển, và được phát triển riêng cho các nước đang phát triển như Việt Nam. Mô hình EMISEN dễ sử dụng, có độ chính xác cao và phù hợp để tính toán lượng phát thải từ hoạt động giao thông/vận tải, một hoạt động không thể thiếu trong các KCN tập trung.
Dữ liệu đầu vào của mô hình EMISENS yêu cầu: số lượng từng loại xe, chiều dài từng đoạn đường, lưu lượng từng loại xe tương ứng với từng loại đường, hệ số phát thải…Tính toán phát thải cho hoạt động giao thông theo mô hình EMISENS được chia thành 3 loại phát thải: phát thải nóng (hot emissions, Ehot), phát thải lạnh (cold emisions, Ecold) và phát thải do bay hơi (evaporation emisions, EEvap) theo công thức:
ETotal = ECold + EHot + EEvap
Trong đó: Ehot: thải nóng (hot emissions), Ecold: phát thải lạnh (cold emissions) Eevap: phát thải bay hơi (evaporation emissions). Mỗi loại phát thải đều tuân theo một công thức tính tổng quát trong EMISENS đó là: Eip,ie = eip,ie × Aie Trong đó: E: tổng phát thải; ip: loại chất ô nhiễm; ie: loại xe; e: hệ số phát thải; A: các hoạt động của giao thông.
Nguồn đường trong nghiên cứu này được xác định là các hoạt động giao thông vận tải, giao thông đường bộ của các loại xe lưu thông trong các tuyến đường nội bộ của KCN. Để thu thập dữ liệu được dùng để tính toán cho hoạt động phát thải này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện đếm xe tại 13 tuyến đường nội bộ của KCN Tân Tạo. Việc đếm xe thực hiện từ 7 giờ đến 18 giờ của mỗi tuyến đường, kết hợp với quay camera 24 giờ. Đồng thời, khảo sát ngẫu nhiên hành vi sử dụng phương tiện của người tham gia giao thông. Các thông tin khảo sát ngẫu nhiên đối với người sử dụng xe máy, xe ô tô dưới 25 chỗ, xe tải nhẹ dưới 3,5 tấn, xe tải nặng trên 3,5 tấn và xe buýt/khách từ 25 chỗ trở lên. Các thông tin thu thập thêm bao gồm: đời xe, tấn suất sử dụng xe trong ngày và chiều dài quãng đường trung bình mà xe chạy. Các thông tin náy được sử dụng để phân tích lưu lượng từng loại xe, công nghệ xe được phân loại tiêu chuẩn Euro về khí thải động cơ; từ đó, thiết lập bộ hệ số phát thải cho hệ thống phương tiện đang lưu thông trong KCN. Nghiên cứu ứng dụng EMISENS để tính toán thải lượng phát thải khí thải do hoạt động giao thông. Trong đó, hệ số phát thải cho hoạt động giao thông đường bộ – phát thải nóng được thể hiện trong Bảng 3, cho phát thải lạnh được thể hiện trong Bảng 4 ,và các hệ số trong Bảng 5 được dùng để tính toán cho phát thải bay hơi cho mỗi loại phương tiện trong cuộc khảo sát (3 hệ số Diurnal, Hot soak, Running của mỗi loại phương tiện đều có mối liên quan đến phát thải nóng và phát thải lạnh của mỗi loại xe theo phương pháp tính toán của mô hình EMISEN và đều được đưa vào mô hình để tính toán). Đây là dữ liệu đầu vào quan trọng cho mô hình EMISENS [7].
3. TỔNG THẢI LƯỢNG PHÁT THẢI CỦA KCN TÂN TẠO
3.1. Kết quả khảo sát các hoạt động phát thải trong KCN Tân Tạo:
3.1.1. Hoạt động của các nguồn điểm trong KCN:
Quá trình đốt nhiên liệu làm phát sinh ra các chất ô nhiễm và được thải ra môi trường thông qua các ống khói (nguồn điểm). Theo khảo sát thực tế và thống kê được trong KCN Tân Tạo có 155/196 công ty có phát thải khí thải qua ống khói. Kết quả thống kê được khối lượng nhiên liệu sử dụng tại các công ty tại KCN Tân Tạo được thể hiện qua Bảng 6. Hoạt động phát thải của nguồn điểm trong KCN Tân Tạo chủ yếu là dầu DO và dầy FO; ngoài ra còn có than đá, củi-trấu viên, vỏ hạt điều, xăng. Các loại nhiên liệu này là nguồn năng lượng của nồi hơi cấp nhiệt cho quá trình sản xuất. Dữ liệu về tổng lượng sử dụng mỗi loại nhiên liệu được dùng để tính toán phát thải CO, SO2, NO2 và TSP cho nguồn điểm của KCN Tân Tạo (Bảng 9).
3.1.2. Hoạt động của các nguồn điện trong KCN:
KCN Tân Tạo hoạt động với đa dạng các ngành nghề sản xuất khác nhau. Kết quả khảo sát các loại hình hoạt động của 196 doanh nghiệp cho thấy một số ngành trọng điểm của KCN là công nghiệp cơ khí – điện (18,37%); công nghiệp nhựa (15,82%); công nghiệp may mặc – dệt nhuộm (14,80%). Các hoạt động sản xuất này thu hút gần 20.000 lao động, với thành phần lao động chủ yếu là lao động phổ thông và lao động có tay nghề. Phần lớn các cơ sở trong KCN Tân Tạo có công nghệ còn lạc hậu, nhiều máy móc thiết bị cũ; có 25 doanh nghiệp vốn đầu tư nước ngoài (chiếm 12,8%) có công nghệ còn khá tiên tiến. Việc đổi mới công nghệ còn rất ít, tận dụng tối đa việc thu mua lại các công nghệ và thiết bị cũ với chi phí thấp để cải tạo sử dụng lại, nguyên nhân cơ bản nhất là thiếu nguồn vốn đầu tư. Các dữ liệu này được xem xét trong suốt quá trình tính toán thải lượng phát thải cho nguồn diện của KCN.
3.1.3. Hoạt động giao thông trong KCN:
Kết quả khảo sát 13 tuyến đường trong KCN Tân Tạo được cho thấy xe máy là loại phương tiện giao thông chiếm số lượng nhiều nhất (đến 90% số phương tiện tham gia giao thông). Số lượng xe tải nhẹ (< 3,5 tấn) chỉ chiếm khoảng 6%, xe tải nặng chiếm 2% và xe ôtô chiếm 2%. Các loại xe buýt không tham gia lưu thông trong các tuyến đường nội bộ của KCN. Thời điểm xe lưu thông cao nhất trong khoảng từ 6 giờ sáng đến 18 giờ chiều mỗi ngày. Xe tải nặng và xe tải nhẹ hoạt động chủ yếu từ 8 giờ sáng đến 16 giờ chiều mỗi ngày (Bảng 8). Các kết quả khảo sát này được dùng làm dữ liệu đầu vào để tính toán phát thải các loại chất ô nhiễm, bằng mô hình EMISENS.
3.2. Kết quả tính toán phát thải trong KCN Tân Tạo:
Kết quả từ mô hình EMISEN thể hiện lượng phát thải cho từng chất ô nhiễm không khí CO, SO2, NO2 và TSP, kết hợp với kết quả tính toán tương ứng, với sự hỗ trợ của các thuật toán xây dựng trên phần mềm Excel, đối với nguồn điểm và nguồn diện trong KCN Tân Tạo được tổng hợp trong Bảng 9. Trong đó, thông số CO với tổng lượng phát thải cao nhất là 1918,98 (tấn/năm); SO2 là 619,28 (tấn/năm); NO2 là 262,97 (tấn/năm) và TSP là 140,47 (tấn/năm). Phát thải từ nguồn diện chủ yếu là TSP, với tổng lượng phát thải 270,18 (tấn/năm). Phát thải nguồn đường có tải lượng CO là lớn nhất (801,16 tấn/năm); NO2 là 17,40 tấn/năm; SO2 và TSP khoảng 2,5 tấn/năm.
5. KẾT LUẬN
Kết quả ước tính phát thải trong hoạt động công nghiệp tập trung của KCN Tân Tạo cho thấy bụi phát sinh từ KCN Tân Tạo (270,18 tấn/năm), bằng khoảng 14,3% tổng lượng phát thải bụi của nguồn diện phát sinh trong hoạt động của các hộ gia đình ở TPHCM (1880 tấn/năm) [5]. So với các hoạt động giao thông đường bộ, tải lượng phát thải CO (2720,21 tấn/năm) và các chất ô nhiễm khác SO2 (621,99 tấn/năm), NO2 (280,9 tấn/năm) và bụi (413,15 tấn/năm) thì hoạt động của KCN Tân Tạo chiếm tỉ lệ rất nhỏ (<0,007%) [6]. Ở một góc nhìn khác, (i) phát thải từ các ống khói (do hoạt động của lò hơi cấp nhiệt, lò sấy và bếp ăn của công ty) và từ hoạt động giao thông đóng góp nhiều nhất tải lượng CO vào môi trường không khí; (ii) phát thải từ các hoạt động sản xuất, từ quy trình công nghệ của các công ty trong KCN đóng góp nhiều tải lượng TSP; (iii) cách tiếp cận nghiên cứu này phù hợp để ước lượng phát thải cho KCN tập trung, không phụ thuộc vào quy mô hay loại hình của KCN. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong các nghiên cứu kiểm kê và đánh giá ảnh hưởng do các chất ô nhiễm không khí đến cộng đồng xung quanh các KCN tập trung.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] HEPZA (2019), Khu Công nghiệp Tân Tạo (online), viewed 03/02/2021, from: <http://www,hepza,hochiminhcity,gov,vn/web/guest/khu-cong-nghiep-tan-tao>
[2] Hồ Quốc Bằng, Nguyễn Phương Bảo Trinh, Vũ Hoàng Ngọc Khuê, Nguyễn Thị Thúy Hằng, Nguyễn Thoại Tâm (2019), Ước tính sự phát thải khí và ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng bản đồ phát thải từ nguồn diện ở TpHCM, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển 19 (1)
[3] Hồ Minh Dũng (2011), Ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông ở Thành phố Hồ Chí Minh: xác định hệ số phát thải chất ô nhiễm và mô hình chất lượng không khí, Luận án tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ tài nguyên môi trường, mã số: 62, 85, 15, 01, Viện Môi trường và Tài nguyên
[4] Hồ Quốc Bằng và Hồ Minh Dũng (2014), Tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình phát thải EMISENS, khí tượng FVM, quang hóa TAPOM và các chương trình hỗ trợ, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh
[5] Hồ Quốc Bằng, Nguyễn Bảo Phương Trinh, Vũ Hoàng Ngọc Khuê, Nguyễn Thị Thúy Hằng, Nguyễn Thoại Tâm (2019), Ước tính sự phát thải khí và ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng bản đồ phát thải khí từ nguồn diện ở Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 19(1), 86-95
[6] Trần Thị Loan (2018), Hơn 60,000 người tử vong mỗi năm ở Việt Nam liên quan tới ô nhiễm không khí 02/05/2018, Truy cập ngày 12/12/2021, tạihttps://www,who,int/vietnam/vi/news/detail/02-05-2018-more-than-60-000-deaths-in-viet-nam-each-year-linked-to-air-pollution
[7] Vũ Hoàng Ngọc Khuê, Hồ Minh Dũng, Nguyễn Thoại Tâm, Nguyễn Thị Thúy Hằng, Hồ Quốc Bằng (2019), Kiểm kê và xây dựng bản đồ phát thải khí thải từ hoạt động giao thông cho TP,HCM, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 3(2):100- 114
[8] Vũ Hoàng Ngọc Khuê và công sự (2018), Tính toán phát thải khí thải và ứng dụng hệ mô hình TAMP-AERMOD mô phỏng ô nhiễm không khí từ hệ thống bến cảng tại Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí Phát triển Khoa học & Công nghệ: Chuyên san Khoa học Trái đất & Môi trường, tập 2, số 2, trang 97-106
[9] AP-42: Compilation of Air Emissions Factors, https://www,epa,gov/air-emissions-factors-and-quantification/ap-42-compilation-air-emissions-factors
[10] Frauke Hennig, Kateryna Fuks, Susanne Moebus, Gudrun Weinmayr, Michael Memmesheimer, Hermann Jakobs, Martina Bröcker-Preuss, Dagmar Führer-Sakel, Stefan Möhlenkamp,nRaimund Erbel, Karl-Heinz Jöckel, and Barbara Hoffmann (2014), Association between Source-Specific Particulate Matter Air Pollution and hs-CRP: Local Traffic and Industrial Emissions, Environmental Health Perspectives, Volume 122, Number 7
[11] WHO (World Health Organization) (2018), Burden of disease from the joint effects of household and ambient Air pollution for 2016
[12] Xuecheng Wu, Lingjie Zhao, Yongxin Zhang, Chenghang Zheng, Xiang Gao, Kefa Cen (2015), Primary Air Pollutant Emissions and Future Prediction of Iron and Steel Industry in China, Aerosol and Air Quality Research, 15: 1422–1432
Phạm Thị Kim Nhung1 , Nguyễn Thị Quỳnh Như2
1 Phân Viện Khoa học An toàn vệ sinh Lao Động và Bảo Vệ Môi Trường Miền Nam, Việt Nam
2 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
(Nguồn tin: Vnniosh.vn)
