Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đánh giá mưa axit Việt Nam (2005-2018) - ĐHQG HN

ĐẠI HOC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGHIÊN CUU ĐÁNH GIÁ MƯA AXIT TREN LÃNH THO VIET NAM THONG QUA SO LIEU QUAN TRAC NƯỚC MUA GIAI DOAN 2005 — 2018 LUAN AN TIEN Si KHOA HOC MOI TRUONG HA NỘI, NĂM 2021 ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NOI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MƯA AXIT TREN LANH THO VIET NAM THONG QUA SO LIEU QUAN TRAC NƯỚC MUA GIAI DOAN 2005-2018 LUAN AN TIEN Si KHOA HOC MOI TRUONG CHUYEN NGANH: KHOA HOC MOI TRUONG MA SO: 9440301.01 Người hướng dẫn khoa hoc: GS. Hoàng Xuân Co Hà Nội - Năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các sô liệu, kêt quả nêu trong luận án do NCS nghiên cứu một cách trung thực và chưa từng được ai công bồ trong bat kỳ công trình nào khác. Hà Nội ngày tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh Hán Thị Ngân LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học nghiêm túc, tâm huyết và tận tình của GS.TS Hoàng Xuân Cơ.

NCS xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy, người đã tận tình chỉ dạy, động viên nhắc nhở, khích lệ NCS trong suốt thời gian thực hiện luận án. Trong quá trình hoàn thiện luận án, NCS nhận được những chỉ bảo quý báu của các thầy, cô, các nhà khoa học trong Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. NCS xin cảm ơn quý thầy, cô đã chỉ bảo và góp ý cho luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Quan trắc Khí tượng thủy văn, Tổng cục Khí tượng thủy văn - Bộ TNMT, Tổng cục Lâm nghiệp — Bộ NN&PTNT, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thu thập số liệu, giúp tôi tham vấn chuyên môn khoa học, ủng hộ và khích lệ dé tôi hoàn thành luận án.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới gia đình của tôi, các đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ, hỗ trợ và cô vũ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện Luận án. V DANH MỤC HỈÌNH. -° ° 5£ 5£ << E34 E24 E9 EEESEEsESsESEseEseEsersersersee vi MỞ DAU. E772430 E702440E702134E202444 9972441 92aeeeorsrdee 1 CHƯƠNG 1.

NGHIÊN CUU TONG QUAN. KHÁI QUAT CHUNG VE MƯA AXIT.---2---c2cseEE2zseecccccze 7 IJNNV C15. Cơ chế hình thành muta AXit. Nguyên nhân gay Mud ŒXỈÍ.

St HH ngư 10 1. Ảnh hưởng CỦA MUA XỈH. CAC NGHIÊN CỨU VE MƯA AXIT TREN THE GIỚI. Chính sách mưa axit và 6 nhiễm không khí.

Ảnh hưởng mưa axit tới hệ sinh thái. Thành phân ion trong HHỚC IHWA. 5555 SESE‡E‡EE+E£EeEEeEterkerxrreres 20 1. Kha năng trung hòa axit trong HƯỚC THA.

XU INE MUGrổ. CAC NGHIÊN CUU VE MUA AXIT Ở VIET NAM. TONG QUAN VE HE THONG MẠNG LƯỚI QUAN TRAC MUA AXIT Ở Mi. Hệ thong giám sát lắng đọng AXit.

Mạng lưới tram quan trắc môi ÍFỜI.--cc©5eccsccscctecesrrereereeee 31 CHUONG 2. DOI TƯỢNG, PHAM VI VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU39 2. KHUNG LOGIC LUẬN AN uucsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssseeseeeccesesssessesssssssees 39 2. DOL TƯỢNG NGHIÊN CU.

PHAM VI NGHIÊN CỨU.--2----2EVV222222#9©©E222E222az22dss:eerrorre 41 2. Phạm vi KWONG ĐỈđH. cv TH TH TH ng kg 41 2. Phạm Vi thỜi ØÏ(HI.

- cv vn TT kh 41 2. Pham Vi 56 ViGU aaiíáiddddảÝ 41 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phương pháp thu thập dit lIỆU.

-- cà SE ihiikeiikrrrerekre 44 2. Công thức tính toán lắng đỌng UCt. Phương pháp tinh twong Quan. Phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall.

Hệ số trung hòa axit trong HHỚC HHHA. Phương pháp xây dựng bản đỒ,.- 555cc Et+ESE+EeEEerkerkerkerrrksree 49 CHUONG 3. KET QUA VÀ BAN LUẬN. DANH GIÁ MƯA AXIT THEO PH.

Sự thay đối của pÌH.- + c5 SE E2 2E EEEEEE1E112111112111 1111111 xe. Lắng đọng ion H T. Xu thể lắng đọng ion HỈỲ.- 2+ ckcckcEEEEE 2 EEE121121111111211111 1xx 56 3. ĐÁNH GIÁ THÀNH PHAN CÁC ION TRONG NƯỚC MƯA.

Nông độ trung bình các ion trong HHỚC HHHA.----52-55c©52+cs+ce+csecsez 62 3. Tương quan giữa các Cặp 10N ÍFOHEĐ HƯỚC THWG. ĐÁNH GIA TONG LƯỢNG LANG ĐỌNG ƯỚITT. Lắng đọng ion NÓ cvcecceccessessessvessessessesssessessesssssssssessecsusssessessessessnseseeseeses 65 3.

Lắng đọng lon SO/Ÿ và nss- SOG”. 2 E2 E2 2222511211151 111E51ESEerrey 70 E6 dong Ton 0986 n6 n “64HẠA,H. Lắng dong lon Ca'” và nss-Ca?TM veecceccsssssssessessesssessessessessssssessessessessesseeses 76 3. Ling dong Ton NH 0N gGaaá.

Laing dong Lon NATM cvcccsccssesssesssesssessesssesssessssssssssscsssssssssesssecsssssesssecssecsessses 82 3. Lắng đọng Ton K? cececceccescssesscsseesessessessessessesssssssessessessessessssussessessessesseesease 85 3. Lắng đọng Ton Mg?” veceecccscescsssssssessessessessessessesssessessessvsssssessessssssesseeseease 87 3. NGHIÊN CUU XU THE LANG ĐỌNG ƯỚTT.

Xu thé lắng đọng ion NÓ veeccecccscscescessvsssessessesessessessessessessssssssesessessessesscees 90 il 3. Xu thé lắng đọng ion SOG” và nss- SOG”. Xu thé lắng đọng ion CÍ.-- + 5+ t+Sk+Et+E+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrerree 101 3. Xu thé lắng đọng ion Ca'” và n8s-CaTM veeccesscessssssesssesssesssessesssesssessessees 104 3.

Xu thé lắng đọng ion NH}. Xu thé lắng đọng ion NA*. 5c 5c St Et‡EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrrrerkee 113 3. Xu thé lắng đọng ion KT.--©5+©ce+cs‡EeEEEEE E121 1121.

Xu thé lắng đọng ion Mg?* vecceccescssssesvessesssesessesseessessessessesssessessecseesseeees 119 3. NGHIEN CUU KHA NANG TRUNG HOA AXIT TRONG NUOC 10. ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP UNG PHO VỚI MƯA AXIT. VỀ giám sát MUA @XỈH.

Nghiên cứu cây trồng ứng pho với tình trạng MUA axit. Giải pháp truyền thONG cecccccecsesssesssesssesssesssssesssesssssssssecssessesssesssecseeseee 131 KET LUẬN VA KHUYEN NGHỊ,.--s- 5° 52s se se ssessessersersssssesse 134 s00. 135 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CUA TÁC GIA. 137 LIEN QUAN DEN LUẬN ÁN.5-s<sscsccserseSssEsserserststsserserssrssrsee 137 TÀI LIEU THAM KHAO.

TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CAP ION TẠI 23 TRẠM. DIEN BIEN PHÁT THAI VÀ NONG ĐỘ ION.-----c-ss‹‹s+ 9 PHU LUC 3. XU THE NONG ĐỘ CAC TON.-----ccvcccssssssesevevevvvvvsssse 29 PHU LUC 4. XU THE LANG DONG ƯỚT CÁC TON.-cccccccccscsssssssz 40 PHU LUC 5.

DIEN BIEN TONG LANG DONG CAC ION.------‹‹‹‹‹‹se 51 PHU LUC 6. TƯƠNG QUAN GIỮA PH VA NE TẠI CÁC TRẠM. 59 11 DANH MUC TU NGU VIET TAT The Community Multiscale Air Mô hình chất lượng không CMAQ Quality Modeling System khí cộng đồng đa quy mô Acid Deposition Monitoringu Mạng lưới giám sát lắng EANET Network in East Asia đọng axit vùng Đông Á Emissions Database for Global EDGAR Dữ liệu phát thải toàn cầu Atmospheric Research Cơ quan Bảo vệ Môi EPA Environmental Protection Agency trường Mỹ Regional Emission inventory in Dữ liệu kiểm kê phát thải REAS ASia cho khu vực châu Á Phương pháp kiểm nghiệm SMK Seasonal Mann-Kendall phi tham số Seasonal Mann- Kendall Mô hình nghiên cứu và dự The Weather Research and báo thời tiệt WRF Forecasting 1V DANH MỤC BANG Bảng 3. Thống kê tổng giá trị pH tại các trạm giai đoạn 2005 — 2018.

Thống kê tổng lắng dong ion H” giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/nam). Mức độ thay đổi va mức ý nghĩa đối với lắng đọng H”. Mức độ thay đổi va mức ý nghĩa đối với nồng độ ion HT. Nong độ trung bình các ion giai đoạn 2005 — 2018 (mg/l).

Hệ số tương quan trung bình giữa các cặp ion tại các trạm. Thống kê tổng lăng đọng ion NO; giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm). Thống kê tổng lắng đọng ion SO,” giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm). Thống kê tổng lang đọng ion nss-SO,” giai đoạn 2005 — 2018(kg/ha/năm).

Thống kê tổng lắng đọng ion CI giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm). Thống kê tổng lắng đọng ion Ca”” giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm) 79 Bảng 3. Thống kê tổng lắng đọng ion NH," giai đoạn 2005 — 2018 (kg/ha/năm). Thống kê các giá trị NF trung bình và tương quan NEpm.

Xu thé nồng độ H” và một số cation.-- 2-2 2+z+++£x+xz+xz+cseẻ 126 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Sơ đồ hình thành mưa axit. -- 2 2-52 S£2S£2EE£EE£EEE2EEEEEeEErEerrerrxerxee 9 Hình 2. Khung logic của luận án.

-- -- << 2 S1 93 111 1 vn ngư 39 Hình 2. Ban đồ vị trí 23 trạm quan trắc chất lượng nước mưa. Phân bố pH trong giai đoạn 2005 — 2018 tại các trạm. Tỷ lệ lắng đọng ion H” trung bình các mùa.

Lang đọng H* trung bình giai đoạn 2005 — 2018. Xu thế tăng giảm lắng đọng ion H” theo năm. Lang đọng NO; trung bình giai đoạn 2005 - 2018. Tỷ lệ lắng đọng ion NO: trung bình các mùa.

Lang đọng SO,” trung bình giai đoạn 2005 - 2018. Tỷ lệ lắng đọng ion SO,” trung bình các mùa. Tỷ lệ lắng đọng ion CI trung bình các mùa.--2-- ¿222 s+zxz=sz76 Hình 3. Lắng đọng Ca”” trung bình giai đoạn 2005 — 2018.

Lắng đọng NH," trung bình giai đoạn 2005 - 2018. Lang dong Na" trung bình giai đoạn 2005 - 2018. Lang đọng KT trung bình giai đoạn 2005 - 2018. Lắng đọng Mg”” trung bình giai đoạn 2005 — 2018.

Xu thé tăng giảm lắng đọng ion NO} theo năm. Xu thé tăng giảm lắng đọng ion SO,” theo năm. Xu thé tăng giảm lắng đọng ion CY theo năm. Xu thé tăng giảm lắng đọng ion CaTM* theo năm.

Xu thế tăng giảm lắng đọng ion nss-Ca” theo năm. Xu thé tăng giảm lắng đọng ion NH4* theo năm. Xu thé tăng giảm lắng dong ion Na” theo năm. Xu thé tăng giảm lắng đọng ion K* theo năm.

Xu thé tăng giảm lắng đọng ion Mg”” theo năm. Tính cấp thiết của nghiên cứu Mưa đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn nước của hoạt động tự nhiên và nước mưa cũng đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động phát triển kinh tế xã hội của con người. Nước mưa có nguồn gốc từ quá trình bay hơi nước trên toàn hành tinh, trong đó nguồn bay hơi chính là nước biển và đại đương. Trong tự nhiên, hoi nước bốc lên từ biển có thé di chuyên vào sâu trong đất liền hàng nghìn km.

Trong quá trình di chuyển chúng có thé ngưng kết tao mây va gây mưa ở các lục địa. Do trong không khí tồn tại nhiều vật chất dạng hạt chứa nhiều nguyên tố, ion khác nhau nên chúng có thê đóng vai trò như hạt nhân ngưng kết và làm thay đôi thành phân hóa học của nước mưa. Mưa axit là một trong những biểu hiện của lắng đọng axit trong khí quyên. Nước mưa rửa trôi các chất ô nhiễm trong không khí, do đó mưa axit được coi là một van dé ô nhiễm môi trường mà nguyên nhân chủ yếu là việc phát thải SO» và NOx từ nhiều nguồn khác nhau.

Thuật ngữ “Mưa axit” (acid rain) là một dạng thể hiện của lắng đọng ướt (wet deposition) trong lắng đọng axit (acid deposition). Lắng đọng ướt thể hiện dưới nhiều dạng như mưa, tuyết, sương mù, hơi nước có tính axit, còn lắng đọng khô bao gồm các khí (gases), các hạt bụi (particulates) và các sol khí (aerosols) có tính axit. Theo định nghĩa của Uỷ ban Kinh tế Châu Âu (EEC) thì mưa có chứa các axit H;SO¿ va HNO; với pH < 5,5 là mưa axit. Ở Việt Nam và một số nước như Ấn Độ, Hàn Quốc, thì những trận mưa có pH < 5,6 là mưa axit.