TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tổng quan về ô nhiễm không khí
Không khí và nước, cùng với thực phẩm, là những yếu tố thiết yếu cho sự sống của động và thực vật Mặc dù con người có thể nhịn ăn và nhịn uống trong nhiều ngày mà vẫn sống sót, nhưng việc ngưng thở chỉ trong vài phút có thể dẫn đến cái chết.
Không khí là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước, thường được gọi là không khí ẩm, với thành phần chứa các chất khí và một lượng hơi nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất Trong điều kiện bình thường, không khí chưa bị ô nhiễm bao gồm các thành phần chính như Nitơ, Oxy, Argon, Carbon dioxide, Neon, Heli, Metan, Krypton, Hydro, Nitơ oxit, Carbon monoxide, Ozone, Sulfur dioxide và Nitrogen dioxide.
Ngoài các thành phần khô, không khí còn chứa một lượng hơi nước nhất định, thường tồn tại dưới dạng hơi quá nhiệt, tức là chưa bão hòa Không khí có khả năng hấp thụ thêm hơi nước để đạt trạng thái bão hòa.
Lượng hơi nước trong không khí ảnh hưởng đáng kể đến ô nhiễm môi trường Nó cùng với các yếu tố khí quyển khác tạo ra môi trường cho các phản ứng hóa học giữa các chất ô nhiễm, đặc biệt là với các khí "háo nước" dễ dàng tạo thành axit, dẫn đến hiện tượng mưa axit.
1.1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm không khí
Bất kỳ chất nào ở dạng rắn, lỏng hoặc khí được thải vào không khí với nồng độ nhất định đều có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người và gây tác động tiêu cực đến sự sinh trưởng và phát triển.
Ô nhiễm không khí là kết quả của các hoạt động của động vật, thực vật, và sự phá hủy vật liệu, làm giảm chất lượng cảnh quan môi trường Nó có thể bao gồm sự pha trộn của các thể rắn, lỏng và khí, và những chất này có thể phân tán nhanh chóng nhờ điều kiện khí hậu Khi xảy ra hiện tượng giảm áp, các khối không khí di chuyển có thể làm cho các chất gây ô nhiễm trở nên đậm đặc, dẫn đến thảm họa ô nhiễm Hơn nữa, các chất vô hại dưới áp suất có thể bốc lên và trở thành chất gây ô nhiễm nghiêm trọng khi kết hợp với các chất khác trong không khí.
Ô nhiễm không khí được hình thành bởi nhiều nhân tố, bao gồm cả tự nhiên và do con người Các nhân tố tự nhiên như động đất, núi lửa, bão cát, cháy rừng, sóng thần, dịch phấn hoa, và quá trình phân hủy của động thực vật đều góp phần vào tình trạng này Những yếu tố tự nhiên thường xảy ra ngoài tầm kiểm soát của con người.
Các nhân tố ô nhiễm do con người tạo ra dễ kiểm soát hơn và thường phát sinh từ các hoạt động như công nghiệp, giao thông, nông nghiệp, dịch vụ thương mại, phá rừng và chiến tranh Ô nhiễm không khí do con người có thể được phân loại thành nhiều dạng, bao gồm ô nhiễm bụi, hơi khí độc, nhiệt thừa, mùi hôi, chất phóng xạ và vi sinh vật.
1.1.3 Tình hình ô nhiễm không khí
Ô nhiễm không khí, đặc biệt ở các khu vực khai thác khoáng sản vật liệu xây dựng, đã trở thành vấn đề nghiêm trọng hiện nay Sự phát triển kinh tế - xã hội toàn cầu đã ảnh hưởng lớn đến môi trường, làm thay đổi và xấu đi chất lượng sống của con người Gần đây, nhân loại ngày càng chú trọng đến các vấn đề môi trường không khí như biến đổi khí hậu, nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng ozon và mưa axit.
Quá trình phát triển kinh tế gắn liền với công nghiệp khai khoáng đã dẫn đến sự khai thác tài nguyên khoáng sản một cách mất kiểm soát, gây suy giảm nhanh chóng thảm thực vật và gia tăng chất thải ô nhiễm môi trường Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WTO), chất lượng không khí tại các khu vực mỏ và khai thác khoáng sản ngày càng xấu đi, vượt mức cho phép về ô nhiễm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, đặc biệt là công nhân khai thác Điều này gây ra các bệnh về đường hô hấp, tác động xấu đến hệ sinh thái, góp phần vào hiệu ứng nhà kính, mưa axit và suy giảm tầng ozone Sự gia tăng công nghiệp hóa và đô thị hóa càng làm trầm trọng thêm tình trạng ô nhiễm và áp lực đối với chất lượng không khí.
Hệ thống thông tin địa lý – GIS và viễn thám
1.2.1 Khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý
Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa hệ thống thông tin địa lý:
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống thông tin bao gồm nhiều hệ con, có khả năng chuyển đổi dữ liệu địa lý thành thông tin hữu ích, theo định nghĩa của Calkin và Tomlinson, 1977.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ quản lý cơ sở dữ liệu máy tính, cho phép thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin không gian.
National Center for Geographic Information and Analysis, 1988)
Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một cấu trúc tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế để nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và xuất kết quả.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là sự kết hợp giữa con người và máy tính cùng các thiết bị ngoại vi, nhằm lưu trữ, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý phục vụ cho các nghiên cứu cụ thể.
1.2.1.1 Các thành phần của GIS
Một hệ thống GIS gồm có 5 thành phần cơ bản sau:
1.2.1.2 Các chức năng của GIS
Bất kỳ hệ thống thông tin địa lý nào cũng cần có sáu chức năng cơ bản để giải quyết hiệu quả các vấn đề trong thế giới thực Những chức năng này bao gồm: thu thập dữ liệu, lưu trữ thông tin, xử lý và phân tích dữ liệu, hiển thị thông tin, chia sẻ dữ liệu và hỗ trợ ra quyết định.
Dữ liệu mô tả các đối tượng địa lý được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu địa lý
Cơ sở dữ liệu địa lý có chi phí xây dựng cao và cần thời gian dài để duy trì, do đó việc thu thập dữ liệu là rất quan trọng Để chuyển đổi dữ liệu giấy thành cơ sở dữ liệu, cần xác định định dạng dữ liệu, mặc dù chúng có thể ở dạng số nhưng không thể sử dụng ngay Hệ thống thông tin địa lý cần cung cấp nhiều phương pháp nhập dữ liệu địa lý (tọa độ) và dữ liệu dạng bảng (thuộc tính), vì càng có nhiều phương pháp, hệ thống sẽ càng linh hoạt và hiệu quả.
Có hai mô hình chính để lưu trữ dữ liệu địa lý là vector và raster Hệ thống thông tin địa lý cần hỗ trợ cả hai định dạng này để đảm bảo khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu hiệu quả.
Trong mô hình dữ liệu vector, các đối tượng địa lý được thể hiện giống như trên bản đồ thông qua các điểm, đường và vùng Hệ thống tọa độ x,y đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí của những đối tượng này trong thế giới thực.
Mô hình dữ liệu raster sử dụng lưới ô để biểu diễn các đối tượng, với mỗi ô chứa giá trị mô tả vị trí của chúng Độ chi tiết của đối tượng được xác định bởi kích thước của các ô trong lưới.
Dữ liệu raster là lựa chọn lý tưởng cho các bài toán phân tích không gian và lưu trữ dữ liệu hình ảnh Tuy nhiên, loại dữ liệu này không phù hợp cho các ứng dụng quản lý thửa đất do yêu cầu về việc phân biệt rõ ràng ranh giới của các đối tượng.
Hệ thống GIS cần các công cụ để xác định các đối tượng cụ thể dựa trên vị trí địa lý hoặc thuộc tính của chúng Các truy vấn, thường được tạo ra từ câu lệnh hoặc biểu thức logic, sẽ được sử dụng để lựa chọn các đối tượng trên bản đồ và các bản ghi tương ứng trong cơ sở dữ liệu.
Một truy vấn trong hệ thống GIS thường trả lời câu hỏi về đối tượng và vị trí của nó Người sử dụng biết rõ vị trí của đối tượng và muốn tìm hiểu các thuộc tính liên quan Hệ thống GIS cho phép thực hiện điều này bằng cách liên kết đối tượng địa lý trên bản đồ với thông tin thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.
Một loại truy vấn khác là tìm kiếm các vị trí đáp ứng những đặc điểm nhất định Trong tình huống này, người dùng đã xác định rõ các thuộc tính quan trọng và mong muốn tìm ra những đối tượng có những đặc điểm đó.
Phân tích địa lý là một quá trình phức tạp, yêu cầu sử dụng nhiều tập dữ liệu khác nhau để đạt được kết quả cuối cùng Hệ thống GIS cần phải phân tích mối quan hệ không gian giữa các tập dữ liệu nhằm trả lời câu hỏi và giải quyết vấn đề của người dùng Ba phương pháp phân tích thông tin địa lý phổ biến bao gồm
Hệ thống GIS yêu cầu các công cụ hiển thị đối tượng địa lý thông qua nhiều ký hiệu khác nhau Kết quả của nhiều phép toán phân tích thường là bản đồ, đồ thị hoặc báo cáo.
Ứng dụng GIS và viễn thám lập bản đồ chất lƣợng không khí
Nghiên cứu ứng dụng GIS và viễn thám trong đánh giá chất lượng không khí đã được thực hiện trên toàn cầu, giúp xây dựng mối tương quan giữa ảnh viễn thám và các chất ô nhiễm không khí Đặc biệt, các nghiên cứu này có giá trị khoa học cao, tập trung vào việc phát triển phương pháp tính toán các thành phần không khí Bằng cách phân tích độ dày sol khí, các nhà nghiên cứu có thể xác định mức độ ô nhiễm không khí từ dữ liệu ảnh viễn thám.
Nghiên cứu của Sifakis tập trung vào việc xây dựng mối tương quan giữa độ dày sol khí và mức độ ô nhiễm không khí Nghiên cứu này sử dụng dữ liệu vệ tinh tại chỗ để phân tích và đánh giá tình hình ô nhiễm không khí, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý môi trường.
Deschamps năm 1992 Tác giả đã nghiên cứu tính toán chỉ số AOT và các thuật toán để xác định nồng độ các chất trong không khí
Nghiên cứu “Xây dựng bản đồ phân tán ô nhiễm không khí đô thị sử dụng kỹ thuật viễn thám và dữ liệu trạm mặt đất” của I.K Wijieratne năm 2003
Nghiên cứu của Salah Abdul Hameed Saleh và Ghada Hasan năm 2014 tại thành phố Kirkuk, Iraq, đã ước lượng nồng độ bụi PM10 bằng phương pháp viễn thám GIS Đồng thời, San Lim cũng thực hiện nghiên cứu về việc xây dựng bản đồ chất lượng không khí từ ảnh Landsat 8 tại Malaysia.
Các nghiên cứu đã sử dụng ảnh viễn thám để xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí với độ tin cậy cao Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu hiện tại chỉ tập trung vào các khu đô thị lớn, trong khi chưa có nghiên cứu nào về chất lượng không khí ở khu vực khai thác khoáng sản.
1.3.2 Tại Việt Nam Đã có một số nghiên cứu ứng dụng GIS, viễn thám trong đánh giá, quản lý môi trường không khí
Nghiên cứu của nhóm tác giả Trần Thị Vân, Trịnh Thị Bình và Hà Dương Xuân tại Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (2012) tập trung vào việc phát hiện ô nhiễm bụi trong khu vực đô thị thông qua công nghệ viễn thám Nghiên cứu sử dụng ảnh SPOT 5 và áp dụng phương pháp hồi quy tương quan để phân tích mối quan hệ giữa nồng độ bụi PM10 đo được từ trạm quan trắc mặt đất và giá trị phản xạ trên ảnh vệ tinh.
Nghiên cứu về viễn thám độ dày quang học nhằm mô phỏng phân bố bụi PM10 tại khu vực nội thành thành phố Hồ Chí Minh được thực hiện bởi nhóm tác giả Trần Thị Vân Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về tình trạng ô nhiễm không khí, đặc biệt là bụi PM10, và ứng dụng công nghệ viễn thám trong việc theo dõi và đánh giá chất lượng không khí tại thành phố Kết quả nghiên cứu có thể hỗ trợ các cơ quan chức năng trong việc quản lý ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Nguyễn Phú Khánh và Hà Dương Xuân Bảo từ trường ĐH Bách khoa - ĐH Quốc gia TP.HCM đã thực hiện một nghiên cứu vào năm 2014, sử dụng ảnh Landsat 8 để hồi quy giữa giá trị AOT tính toán và nồng độ PM10 từ các trạm quan trắc mặt đất.
Nghiên cứu “Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn -
Thanh Hóa” của Lê Duy Hiếu trường ĐH Khoa học tự nhiên - ĐH Quốc gia Hà nôi năm 2015
Nghiên cứu của Nguyễn Thị Thu Ngân tại trường ĐH Tài nguyên và Môi trường Hà Nội năm 2016 đã ứng dụng công nghệ ảnh viễn thám để đánh giá chất lượng môi trường không khí tại thủ đô Hà Nội Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về tình trạng ô nhiễm không khí và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong khu vực đô thị.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ảnh viễn thám và GIS trong việc đánh giá chất lượng môi trường không khí đã được thực hiện, nhưng vẫn thiếu sự chuyên sâu về xác định vùng không khí và mối quan hệ giữa thực vật và chất lượng không khí Đáng chú ý, các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào khu vực đô thị, trong khi các khu vực khai thác khoáng sản vẫn chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ.
Tính cấp thiết của vấn đề
Ô nhiễm không khí đang trở thành mối lo ngại hàng đầu tại nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam Là một quốc gia đang phát triển, Việt Nam chứng kiến sự bùng nổ trong khai thác khoáng sản, phục vụ cho nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng gia tăng Tuy nhiên, sự phát triển này đã dẫn đến tình trạng suy giảm chất lượng không khí tại các khu vực khai thác, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường xung quanh.
Nghiên cứu ứng dụng viễn thám trong việc đánh giá chất lượng không khí và sự lan truyền của nó đã được phát triển trên toàn cầu Tại Việt Nam, ứng dụng này chủ yếu tập trung vào tài nguyên đất và nước, trong khi tài nguyên không khí, dù quan trọng cho sự sống, vẫn chưa được khai thác đầy đủ Hiện tại, việc xử lý ô nhiễm không khí chủ yếu dựa vào dữ liệu từ các trạm quan trắc mặt đất, mà chưa áp dụng công nghệ viễn thám một cách hiệu quả Một số vệ tinh toàn cầu đã cung cấp hình ảnh viễn thám để đánh giá chất lượng môi trường không khí.
Các vệ tinh như OMI - AURA và AQUA – AIRS đóng vai trò quan trọng trong việc chụp ảnh và đánh giá các chất ô nhiễm không khí như O3, NO2, SO2, CO2, hơi nước và bụi Những loại ảnh viễn thám này được cung cấp miễn phí, hỗ trợ cho các hoạt động nghiên cứu khoa học, quản lý môi trường và cộng đồng quan tâm đến chất lượng không khí.
Nghiên cứu toàn cầu đã chứng minh rằng hình ảnh vệ tinh đa quang có khả năng phát hiện ô nhiễm không khí hiệu quả trong các khu vực quan tâm Việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát chất lượng không khí không chỉ mang lại lợi ích ở cấp độ vi mô mà còn hỗ trợ các nhà lãnh đạo và quản lý trong quy hoạch phát triển khu công nghiệp và khai thác khoáng sản hợp lý, từ đó giảm thiểu ô nhiễm không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng cũng như môi trường sinh thái.
Cung cấp thường xuyên các chỉ số chất lượng không khí tại khu vực khai thác khoáng sản giúp các cơ quan, tổ chức và cá nhân dễ dàng tiếp cận thông tin, từ đó tìm hiểu và thích ứng với chất lượng môi trường không khí.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13
Mục tiêu nghiên cứu
Bài viết này nhằm cung cấp cơ sở khoa học để xác định các khu vực ô nhiễm không khí, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của hoạt động khai thác khoáng sản đến chất lượng môi trường không khí.
- Đánh giá thực trạng khai thác khoáng sản và công tác quản lý khoáng sản tại huyện Lương Sơn tỉnh, Hòa Bình
- Xây dựng bản đồ không khí huyện Lương Sơn từ đó xác định vùng ô nhiễm, chất lượng không khí huyện Lương Sơn
- Đánh giá sự tác động của hoạt động khai thác khoáng sản đến môi trường không khí xung quanh và đời sống của nhân dân
Để nâng cao hiệu quả quản lý và giảm thiểu tác động ô nhiễm không khí từ hoạt động khai thác khoáng sản, cần triển khai các giải pháp như tăng cường kiểm soát và giám sát chất lượng không khí, áp dụng công nghệ khai thác tiên tiến và thân thiện với môi trường, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường Hơn nữa, việc xây dựng các quy định nghiêm ngặt và khuyến khích các doanh nghiệp thực hiện trách nhiệm xã hội cũng là những yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe và môi trường sống của người dân.
Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vị về nội dung: Xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí qua các năm
Từ năm 2013 đến 2017, bài viết đánh giá thực trạng các hoạt động khai thác khoáng sản, đặc biệt tập trung khảo sát các xã có hoạt động khai thác mạnh mẽ để kiểm chứng mức độ chính xác của đề tài.
Đề tài nghiên cứu tập trung vào toàn bộ khu vực huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình, bao gồm cả khu vực khai thác khoáng sản và khu vực không khai thác, nhằm so sánh chất lượng không khí tại địa phương Thời gian thực hiện nghiên cứu từ ngày 15 tháng 1 năm 2018 đến ngày 15 tháng 4 năm 2018.
Nội dung nghiên cứu GIS, viễn thám
2.3.1 Nghiên cứu thực trạng và hoạt động quản lý chất lượng không khí tại huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
- Nghiên cứu thực trạng hoạt động khai thác khoáng sản bằng việc xác định phân bố không gian các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực
- Nghiên cứu đánh giá công tác quản lý hoạt động khai thác khoáng sản
- Tìm hiểu chính sách hiện có trong quản lý môi trường tại huyện Lương Sơn
2.3.2 Nghiên cứu xây dựng bản đồ chất lượng không khí khu vực khai thác khoáng sản khu vực huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
- Xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí khu vực huyện Lương Sơn qua các năm 2013, 2015, 2017
Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí trong khu vực bao gồm các hoạt động khai thác, ô nhiễm từ khói bụi và các nguồn phát thải khác Rừng đóng vai trò quan trọng trong việc hạn chế tác động của khói bụi, giúp cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng Việc duy trì và phát triển rừng là cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra môi trường sống trong lành hơn cho cư dân.
2.3.3 Đánh giá tác động của hoạt động khai thác khoáng sản đến chất lượng môi trường không khí
- Ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh
- Ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh khu vực khai thác khoáng sản
- Ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân trong các mỏ khai thác khoáng sản
2.3.4 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý khai thác khoáng sản, các biện pháp hạn chế ô nhiễm không khí xung quanh do khai thác khoáng sản đến môi trường sống của người dân xung quanh.
Phương pháp nghiên cứu
Các bộ cảm biến trên vệ tinh viễn thám quang học thu thập thông tin về mặt đất thông qua bức xạ năng lượng từ Mặt trời, sau khi nó đi qua lớp khí quyển hai lần Sự biến đổi năng lượng bức xạ mặt trời trong khí quyển diễn ra do hiện tượng tán xạ và hấp thụ sóng điện từ bởi các thành phần khí quyển và các hạt lơ lửng.
Hiện tượng sương mù trên ảnh viễn thám xảy ra do 15 yếu tố, dẫn đến việc giảm độ tương phản và độ sắc nét của hình ảnh Quá trình này diễn ra trong dải phổ nhìn thấy đến cận hồng ngoại, và được ứng dụng để theo dõi sự biến đổi của thực vật.
Dựa trên chỉ số ô nhiễm không khí API (Air Pollution Index), chúng tôi đã xây dựng một bản đồ ô nhiễm không khí Chỉ số này được tính toán từ dữ liệu ảnh vệ tinh thông qua chỉ số thực vật, giúp đánh giá tình trạng ô nhiễm không khí một cách chính xác.
Việc tính toán tổng số hạt lơ lửng (TSPM) quan sát được cho phép xác định chỉ số ô nhiễm không khí, bao gồm các chất ô nhiễm như NOx và SO2, thông qua các phương trình liên quan.
API = [TSP/STSPM + RSPM/SRSPM + SO2/SSO2 + NOx/SNOx] * 100 (1)
TSPM, RSPM, NOx và SO2 là các chỉ số đo lường mức độ ô nhiễm không khí xung quanh Trong khi đó, SSO2, SNOx và STSPM đại diện cho giá trị chuẩn của chất lượng không khí liên quan đến các chất ô nhiễm này.
Căn cứ để đánh giá chất lượng môi trường không khí:
QCVN 05: 2013/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng không khí xung quanh
2.4.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể
2.4.2.1 Thu thập dữ liệu văn bản và dữ liệu hình ảnh
Báo cáo kết quả quan trắc môi trường tại các mỏ khai thác khoáng sản ở huyện Lương Sơn vào tháng 11 năm 2017 cung cấp dữ liệu quan trọng để tính toán và thiết lập công thức chỉ số API trên công cụ Arc GIS.
Thu thập dữ liệu hình ảnh bằng cách chụp ảnh các hoạt động sản xuất và khai thác, bao gồm hình ảnh các tuyến đường vận chuyển, khai trường và khu vực dân cư sinh sống.
2.4.2.2 Nghiên cứu đánh giá tác động của hoạt động khai thác khoáng sản đến môi trường không khí
Từ các kết quả quan trắc môi trường trong khu vực nghiên cứu
Các số liệu thống kê từ báo cáo môi trường của huyện qua các năm và các công trình nghiên cứu đã đƣợc công nhận
Sử dụng phương pháp điều tra và phỏng vấn để đánh giá tác động của hoạt động khai thác khoáng sản đến đời sống người dân xung quanh Các phương pháp nghiên cứu này cho phép so sánh và kiểm định độ chính xác của đề tài, đồng thời chỉ ra ảnh hưởng của chất lượng không khí theo thang API đến đời sống cộng đồng.
2.4.2.3 Xây dựng bản đồ chất lượng không khí khu vực huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình qua các năm
Bản đồ đánh giá chất lƣợng không khí tại khu vực nghiên cứu sẽ sử dụng chuỗi ảnh viễn thám Landsat qua các năm:
STT Mã ảnh Ngày chụp Độ phân giải Path/Row
(Nguồn: http://earthexplorer.usgs.gov/) Để thành lập bản đồ chất lƣợng không khí qua từng năm cần phải đƣợc thực hiện qua các giai đoạn xử lý sau:
Giai đoạn 1: Xử lý ảnh viễn thám
Trong gia đoạn này, một số công việc đƣợc tiến hành nhƣ sau:
Gom nhóm kênh ảnh là bước đầu tiên trong quá trình giải đoán ảnh để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng Ảnh thu thập từ vệ tinh thường có các kênh phổ khác nhau và ở dạng màu đen trắng, do đó cần tổ hợp màu cho ảnh viễn thám để tăng độ chính xác trong việc giải đoán Để cải thiện chất lượng ảnh, cần thêm một band màu nữa (Band 8 đối với Landsat 8) nhằm tăng cường độ phân giải cho ảnh.
Hiệu chỉnh hình học là công việc thiết yếu để đảm bảo độ chính xác cho các bước phân tích tiếp theo Việc điều chỉnh hình học cho ảnh vệ tinh giúp hạn chế sai sót và nâng cao chất lượng dữ liệu.
Để đạt được độ chính xác cao trong việc giải đoán, cần xác định 17 vị trí và chênh lệch địa hình sao cho hình ảnh phù hợp nhất với bản đồ địa chỉnh trong phép chiếu trực Độ chính xác của ảnh là yếu tố quyết định đến kết quả cuối cùng.
Nắn chỉnh là quá trình quan trọng giúp loại bỏ sai số vị trí điểm ảnh do góc nghiêng và giảm thiểu sai số do chênh lệch độ cao địa hình.
Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu là bước quan trọng trong xử lý ảnh viễn thám Sử dụng các công cụ hỗ trợ giúp cắt tách khu vực nghiên cứu, thường có diện tích nhỏ trong cảnh ảnh Việc này không chỉ tiết kiệm thời gian cho các bước tiếp theo mà còn nâng cao hiệu suất máy tính Để thực hiện, cần sử dụng một lớp dữ liệu ranh giới để xác định khu vực nghiên cứu, loại bỏ những phần thừa không cần thiết trong ảnh.
Giai đoạn 2: Hiệu chỉnh bức xạ là quá trình chuyển đổi giá trị số từ ảnh vệ tinh LANDSAT TM, ETM+ (độ phân giải 8 bit với 256 cấp độ xám) sang giá trị bức xạ điện từ thực (bức xạ phổ - spectral radiance, Wm -2 àm -1) Việc này là cần thiết để tính toán giá trị phản xạ phổ từ ảnh vệ tinh, đồng thời giúp giảm thiểu sự khác biệt khi ghép cảnh ảnh lại với nhau.
- Đối với ảnh Landsat 8 TM, ETM+
Lλ : Band-specfic multipcative rescaling factor from the metadata (Radiance_Mult_Band_x,x là giá trị số của Band ảnh)
AL: Band-specfic additive rescaling factor from the metadata
(Radiance_Add_Band_x,x là giá trị số của Band ảnh)
Qcal: Giá trị bức xạ đã đƣợc hiệu chỉnh và tính định lƣợng ở dạng số nguyên
Giai đoạn 3: Tính toán các chỉ số
Các chỉ số thực vật:
Chỉ số NDVI (Normalised Difference Vegetation Index)
- Nir là bang phổ cận hồng ngoại (Nir Infrared); Red là băng phổ thuộc bước sóng màu đỏ
- Đối với Landsat 8: Red (Band 4), Nir (Band 5), SWIR (Band 6 and Band 7)
- Landsat 7: Red (Band 3), Nir (Band 4), SWR (Band 5)
Chỉ số biến đổi thực vật, được đề xuất bởi Deering và cộng sự vào năm 1975, nhằm loại bỏ các giá trị âm và chuyển đổi biểu đồ NDVI thành một phân bố bình thường.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI
Đặc điểm điều kiện tự nhiên
Hình 3.1 Vị trí khu vực nghiên cứu
Lương Sơn, huyện cửa ngõ phía Đông Bắc tỉnh Hòa Bình, có vị trí địa lý thuận lợi cho phát triển kinh tế - xã hội, được xác định là huyện kinh tế trọng điểm hiện tại và tương lai Huyện gồm 20 đơn vị hành chính cấp xã, thị trấn, với tổng diện tích tự nhiên là 36.488,85 ha.
Huyện Lương Sơn, tọa lạc trên trục Quốc lộ 6A, cách thành phố Hòa Bình 33 km về phía Đông Nam và cách thủ đô Hà Nội 43 km về phía Tây Bắc, đóng vai trò là cầu nối giữa các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh Tây Bắc.
Lương Sơn có vị trí địa lý từ 20 o 17 – 20 o 38 vĩ độ Bắc và từ 105 o 29 –
105 o 40 kinh độ Đông b Ranh giới hành chính
- Phía Bắc giáp: Huyện Kỳ Sơn, tỉnh Hòa Bình và Thạch Thất, Quốc Oai, thành phố Hà Nội
- Phía Nam giáp: Huyện Kim Bôi, Lạc Thủy, tỉnh Hòa Bình
- Phía Tây giáp: Huyện Kỳ Sơn, tỉnh Hòa Bình
- Phía Đông giáp: Huyện Chương Mỹ và Quốc Oai, Mỹ Đức, TP Hà Nội
Huyện Lương Sơn nằm ở vùng núi thấp với độ cao trung bình 251m so với mực nước biển Dựa vào địa hình và vị trí địa lý, Lương Sơn được chia thành 4 tiểu vùng khác nhau.
Tiểu vùng Phía Bắc huyện bao gồm Thị trấn Lương Sơn và các xã Lâm Sơn, Hòa Bình, Tân Vinh, Nhuận Trạch, nổi bật với những dãy núi cao và đồi núi thấp hình bát úp, tạo thành một thung lũng rộng và bằng phẳng ở giữa Vùng này có vị trí thuận lợi gần Hà Nội, với Quốc lộ 6 chạy qua, trở thành đầu mối giao thông quan trọng của tỉnh Hòa Bình kết nối với vùng Hà Nội.
Tiểu vùng Đông Nam huyện, bao gồm các xã Thành Lập, Trung Sơn, Liên Sơn, Tiến Sơn, Cao Thắng, và Thanh Lương, nổi bật với địa hình cao và phong phú, có nhiều núi đá vôi và núi đất xen kẽ các hang động nhũ đá kéo dài qua các xã.
Tiểu vùng Tây Nam bao gồm 4 xã: Trường Sơn, Cao Răm, Cự Yên và Hợp Hòa, có địa hình cao với nhiều đồi núi thấp Khu vực này nằm ở vùng sâu của huyện, với hệ thống giao thông không thuận lợi.
Tiểu vùng phía Nam bao gồm các xã Tân Thành, Hợp Châu, Long Sơn, Hợp Thanh và Cao Dương, nổi bật với địa hình đồi núi phức tạp và mang tính chất đặc biệt của vùng CT229.
3.1.3 Khí hậu, thủy văn a Khí hậu
Lương Sơn thuộc vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa Nơi đây có hai mùa rõ rệt: mùa nóng và mưa nhiều từ tháng 4 đến tháng 10, và mùa lạnh với lượng mưa ít từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Theo số liệu từ trạm thủy văn I Hòa Bình, nhiệt độ không khí trung bình tại Lương Sơn là
Huyện có lượng mưa trung bình năm khá cao, dao động từ 1176 đến 2000 mm, với 153 ngày nắng và tổng số giờ nắng trung bình đạt 1642 giờ mỗi năm Độ ẩm không khí trung bình hàng năm là 84,5% Vào mùa hè, gió mùa hình thành theo hướng Đông Nam, trong khi vào mùa đông, gió mùa đến từ hướng Đông Bắc, kèm theo mưa phùn, gió rét và sương muối, ảnh hưởng đến cây trồng và gia súc trong khu vực.
Hệ thống sông, suối ở Lương Sơn thường ngắn và dốc, dẫn đến tình trạng khô hạn vào mùa khô và dễ gây lũ lụt trong mùa mưa Khu vực này có 18 con suối và 20 hồ nước, tạo thành nguồn tài nguyên nước quan trọng cho sinh hoạt và sản xuất của người dân trong huyện.
3.1.4 Các nguồn tài nguyên a Tài nguyên đất
Với tổng diện tích đất tự nhiên là 37.707,79 ha, về thổ nhƣỡng tooàn huyện có 7 loại đất chỉnh
- Đất phù sa không đƣợc bồi đắp: có diện tích là 169,69 ha chiếm 0,45% diện tích đất tự nhiên của toàn huyện
- Đất phù sa ngòi suối: có diện tích là 158,37 ha chiếm 0,42% diện tích đất tự nhiên toàn huyện
- Đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ: có diện tích là 1.451,75 ha chiếm 3,85% diện tích đất tự nhiên
- Đất đỏ vàng biến đổi do trong lúa: có diện tích là 4336,40 ha chiếm 11,5% diện tích đất tự nhiên
- Đất nâu vàng trên phù sa cổ có diện tích là 480,88 ha chiếm 2,23% diẹn tích đất tự nhiên
- Đất đỏ vàng trên đá sét: có diện tích lớn nhất là 18.363,69 ha chiếm 48,7 diện tích đất tự nhiên
- Đất vàng nhạt trên dá sét: có diện tích là 5.580,75 ha chiếm 14,8% diện tích đất tự nhiên
Ngoài các loại đất chính, còn tồn tại các loại đất khác như đất than bùn, đất bạc mày trên phù sa cổ và đất nâu đỏ trên đá vôi, với tổng diện tích lên tới 6.806,26 ha, chiếm 18,05% tổng diện tích đất tự nhiên Tài nguyên nước cũng là một yếu tố quan trọng cần được chú ý.
Huyện có nguồn nước mặt phong phú với dòng sông Bùi cùng 18 con sông và suối lớn nhỏ khác nhau, phân bố đều khắp 4 vùng, kết hợp với hệ thống hồ đập và bãi, tạo nên một hệ sinh thái đa dạng.
Nguồn nước ngầm tại Lơng Sơn phong phú và chất lượng tốt, với các giếng đào từ 4 đến 12 m đã có nước sạch, chưa bị ô nhiễm Để phục vụ nhu cầu sinh hoạt của người dân trong tương lai, cần bảo vệ và khai thác hợp lý nguồn nước ngầm này.
Theo thống kê năm 2016, huyện Lương Sơn có tổng diện tích đất lâm nghiệp là 17.360,81 ha, bao gồm 4.676,54 ha rừng tự nhiên và 12.684,27 ha rừng trồng Hiện tại, huyện gần như không còn rừng nguyên sinh, và diện tích thảm thực vật tự nhiên chỉ còn lại một số ít ở các vùng núi cao và rừng phòng hộ.
23 d Tài nguyên khoáng sản Đá vôi : Phân bố trên khắp địa bàn huyện và chủ yếu là ở khu vực Đông
Huyện Nam đang khai thác một số tài nguyên thiên nhiên làm nguyên vật liệu xây dựng, đóng vai trò quan trọng trong phát triển công nghiệp xây dựng Khu vực này có 1.500 ha núi đá không cây, chủ yếu nằm ở phía Đông Nam và Tây Nam, có thể được sử dụng làm vật liệu xây dựng hoặc nguyên liệu sản xuất xi măng Ngoài ra, huyện còn sở hữu khoảng 1,285 triệu m3 đất sét, tập trung chủ yếu tại xã Nhuận Trạch và Trường Sơn, là nguồn nguyên liệu chính cho sản xuất gạch ngói và tiềm năng phát triển các sản phẩm cao cấp từ đất sét trong tương lai Đặc biệt, xã Hòa Sơn tại Lương Sơn có trữ lượng đá bazan lớn và chất lượng tốt, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển ngành công nghiệp vật liệu xây dựng.
Quặng đa kim : (Vàng, bạc, đồng, chì, kẽm) tập trung ở các xã Cao Dương,
Liên Sơn, Tiến Sơn, Cao Răm
Đặc điểm Kinh tế - Xã hội
Lương Sơn nằm ở vị trí kinh tế chiến lược, có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển thành vùng kinh tế tổng hợp Phân tích các yếu tố tự nhiên, địa lý và địa hình cho thấy Lương Sơn là điểm giao thoa quan trọng giữa Hà Nội, đặc biệt là thủ đô Hà Nội, với Hòa Bình và khu vực Tây Bắc.
Huyện đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh, với tiềm năng phát triển kinh tế đa dạng, bao gồm công nghiệp, dịch vụ thương mại và trung chuyển hàng hóa Khu vực này cũng có điều kiện thuận lợi để phát triển du lịch sinh thái, văn hóa dân tộc, cùng với nông nghiệp trồng lúa, chăn nuôi gia súc, gia cầm, trồng rừng, cây công nghiệp và cây ăn quả có giá trị kinh tế cao.
Huyện có sự khác biệt rõ rệt về khả năng phát triển kinh tế giữa các vùng Khu vực phía Bắc và Đông Nam huyện thuận lợi cho phát triển kinh tế tổng hợp, đặc biệt là công nghiệp, dịch vụ và nông nghiệp với sản phẩm có giá trị cao Trong khi đó, khu vực phía Nam mạnh về sản xuất nông nghiệp nhưng bị hạn chế do vị trí quan trọng về an ninh quốc phòng, ảnh hưởng đến khả năng trao đổi hàng hóa Vùng Tây Nam gặp nhiều khó khăn trong phát triển kinh tế do điều kiện địa lý, địa hình, giao thông và thủy văn không thuận lợi.
Nhiều yếu tố thúc đẩy phát triển công nghiệp, đặc biệt trong ngành khai thác và sản xuất vật liệu xây dựng, bao gồm nguồn tài nguyên phong phú như đá vôi, đá xây dựng, đất sét, đá Bazan và quặng đa kim Ngành thương mại dịch vụ, đặc biệt là du lịch, có tiềm năng lớn nhưng chưa được đầu tư phát triển đúng mức Với lợi thế về giao thông, gần Hà Nội, cùng với nhiều danh lam thắng cảnh và di tích lịch sử nổi tiếng, Lương Sơn có điều kiện thuận lợi để phát triển.
25 phát triển thương mại dịch vụ, trao đổi hàng hóa, phát triển du lịch sinh thái, nghỉ dƣỡng, thiên nhiên và lịch sử
3.2.2 Đặc điểm hệ thống cơ sở hạ tầng
Hệ thống cơ sở hạ tầng bao gồm: giao thổng, thủy lợi, điện, bưu chính viễn thông đƣợc trang bị rộng khắp, phủ kín trên địa bàn huyện
Hệ thống giao thông của huyện chủ yếu dựa vào đường bộ, với một loại hình duy nhất, do hệ thống sông suối hẹp và ngắn không phù hợp cho giao thông thủy Hai tuyến Quốc lộ qua huyện có chất lượng tốt, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hàng hóa và hành khách Hệ thống đường tỉnh lộ và giao thông nông thôn cơ bản đáp ứng nhu cầu, trong đó đường nhựa chiếm 0,8%, đường cấp phối 24,5%, đường bê tông xi măng 34,6%, đường bê tông nhựa 0,07% và phần còn lại là đường đất.
Lương Sơn là huyện có dân số đông và tốc độ tăng trưởng dân số nhanh, đặc biệt là khu vực giáp Hà Nội, nằm trên trục giao thông quan trọng giữa Hòa Bình và Hà Nội Sự gia tăng dân số cơ học, nhất là ở các xã phía Bắc, mang lại lợi thế cho huyện trong việc cung cấp lực lượng lao động cho phát triển kinh tế xã hội và tạo ra thị trường tiêu thụ hàng hóa rộng lớn Tuy nhiên, điều này cũng đặt ra thách thức lớn cho huyện trong việc phát triển khu dân cư, nhà ở, khu đô thị, cũng như đảm bảo an ninh và trật tự an toàn xã hội.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Hoạt động quản lý chất lượng không khí tại huyện Lương Sơn
4.1.1 Thực trạng khai thác khoáng sản
Lương Sơn là huyện có trữ lượng khoáng sản lớn nhất tỉnh Hòa Bình, với hơn 34 mỏ và điểm mỏ đã được phát hiện Trong số đó, đá vôi có trữ lượng vượt 10 tỷ m³, đá bazan gần 900 triệu m³, đất sét khoảng 1.285 triệu m³ và vàng hơn 1 triệu tấn quặng Các loại khoáng sản khác có trữ lượng ít và phân bố không đồng đều Số lượng mỏ được tổng hợp trong bảng dưới đây.
Bảng 3.1: Tổng hợp các mỏ khoáng sản trên địa bàn huyện Lương Sơn Loại khoáng sản Đá vôi Đá bazan Đất sét Vàng Sắt
(Nguồn: Phòng TN & MT huyện Lương Sơn)
Các xã và thị trấn trong khu vực bao gồm: thị trấn Lương Sơn, Hòa Sơn, Cư Yên, Trung Sơn, Tiến Sơn, Cao Thắng, Thành Lập, Cao Dương, Cao Răm, Tân Vinh, Liên Sơn và Trường Sơn.
Khai thác khoáng sản tại huyện Lương Sơn chủ yếu tập trung vào nhóm vật liệu xây dựng, phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà không có xuất khẩu Đá vôi và đá bazan là hai loại khoáng sản có trữ lượng lớn nhất tỉnh, được các doanh nghiệp khai thác để sản xuất vật liệu xây dựng và xi măng Hiện có 22 đơn vị khai thác đá vôi với công suất hàng năm từ 700 nghìn m³ đến 1 triệu m³, hầu hết các mỏ đã hoạt động trên 5 năm Trong hai năm qua, hoạt động khai thác diễn ra mạnh mẽ và không có kiểm soát, diễn ra liên tục vào ban ngày Phương pháp khai thác tại các mỏ vẫn chưa được cải tiến.
27 tuân theo những quy định về an toàn khai thác khoáng sản, cũng nhƣ công nghệ khai thác vẫn mang tính thô sơ là chính
Hình 4.1 Vị trí các điểm khai thác khoáng sản 4.1.2 Thực trạng môi trường không khí huyện Lương Sơn
Chất lượng môi trường không khí tại huyện Lương Sơn trong những năm gần đây ổn định, nhưng tại các khu vực có hoạt động xây dựng và gần các tuyến đường, chất lượng không khí đang có xu hướng giảm.
Huyện Lương Sơn có 34 mỏ khai thác khoáng sản, chủ yếu là đá vôi, đáp ứng nhu cầu nguyên vật liệu cho phát triển cơ sở hạ tầng của huyện và một phần thành phố Hà Nội Hoạt động khai thác này đóng góp quan trọng vào sự phát triển kinh tế chung của tỉnh và huyện Lương Sơn Tuy nhiên, sự gia tăng hoạt động khai thác với tần suất và quy mô lớn đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm không khí cục bộ, gây ra lo ngại cho cộng đồng.
Sơn cần triển khai các biện pháp và chính sách hiệu quả để ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, đồng thời khắc phục những hạn chế trong quản lý hoạt động khai thác khoáng sản Mục tiêu là hướng tới phát triển kinh tế bền vững.
4.1.3 Chất lượng môi trường không khí các xã trong huyện Lương Sơn
Kết quả quan trắc từ 9 - 15h cho thấy ô nhiễm bụi tại các xã có hoạt động khai thác mỏ vượt quá QCVN 05:2013/BTNMT, trong khi các chỉ tiêu khác như SO2, NO2 và CO đều nằm trong mức quy chuẩn cho phép.
Hình 4.2 Mỏ khai thác đá bazan xã Hòa Sơn
Bảng 4.1 Kết quả quan trắc tại các mỏ khai thác khoáng sản
STT Địa điểm Các xã
Kết quả Bụi lơ lửng
1 C.ty khai thác Khoáng sản Lương Sơn
2 Mỏ đá Hoàng Đạt Cao Dương 0,31 0,02 0,02 1,71
3 Mỏ đá Cao Thắng Cao Dương 1,34 0,04 0,05 2,33
4 Mỏ đá Cao Dương Cao Dương 0,31 0,10 0,08 1,62
5 Mỏ đá Phát Đạt Cao Thắng 0,36 0,11 0,04 23,73
6 Mỏ đá Phương Nam Liên Sơn 0,48 0,28 0,16 0,37
7 C.ty sản xuất đá XD
8 Mỏ đá Minh Hoàng Lương Sơn 0,78 0,02 0,04 1,65
9 Mỏ đá Pháo Binh Thành Lập 1,10 0,11 0,02 1,85
10 Mỏ đá Thành Phát Thành Lập 2,34 0,17 0,12 2,41
11 Mỏ đá Thành Hiếu Trung Sơn 2,21 0,12 0,04 2,43
12 Công ty xi măng Trung
13 Công ty xi măng Vĩnh
14 Công ty C.P sông Đà Hòa Sơn 2,87 0,05 0,03 1,90
15 Mỏ đá Quang Long Hòa Sơn 1,20 0,01 0,03 1,78
(Phòng TNMT huyện Lương Sơn)
Xã Cao Dương, thuộc huyện Lương Sơn, nổi bật với số lượng mỏ đá vôi nhiều nhất Chất lượng không khí tại đây được đánh giá ở mức Nhẹ và vừa Tuy nhiên, tại các mỏ khai thác đá vôi, hiện tượng ô nhiễm bụi lơ lửng cục bộ vẫn diễn ra.
Trong số 30 mỏ đá, mỏ đá Cao Thắng và công ty khai thác Khoáng sản Lương Sơn vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép lần lượt 4,5 và 7 lần, trong khi các mỏ khác chỉ vượt ngưỡng không đáng kể Mặc dù tập trung nhiều mỏ nhất, các mỏ này đều nằm ở rìa phía Đông Nam của xã, giáp với huyện Mỹ Đức, tạo khoảng cách với khu dân cư Tuy nhiên, vẫn cần có các giải pháp để giảm thiểu hàm lượng bụi trong không khí.
Hình 4.3 Biểu đồ hàm lượng bụi lơ lửng Công ty khai thác khoáng sản Lương
Sơn và Mỏ đá Cao Thắng
Xã Liên Sơn có chất lượng không khí đạt tiêu chuẩn cho phép với các chỉ số SO2, NO2, CO, nhưng hàm lượng bụi lơ lửng tương đối cao do hoạt động giao thông và chất lượng đường xuống cấp, ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân Trong khi đó, thị trấn Lương Sơn, ngoài khu vực khai thác đá Bãi Lạng có chỉ số ô nhiễm bụi vượt mức cho phép, các khu vực khác vẫn đảm bảo yêu cầu Để cải thiện tình hình, thị trấn cần triển khai các giải pháp giảm thiểu khói bụi trên tuyến đường vận chuyển đá, nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống cho cư dân ven đường.
Hình 4.4 Biểu đồ hàm lượng bụi lơ lửng Công ty sản xuất đá XD Lương Sơn
Xã Thành Lập có các mỏ đá vôi lớn và có công suất cao, tương tự như xã Trung Sơn, nằm dọc theo QL21A Mặc dù hàm lượng bụi tại đây vượt quy chuẩn cho phép ở mức trung bình, nhưng trong quá trình vận chuyển, hàm lượng bụi lại cao, gây ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân sống gần tuyến đường.
Tại xã Trung Sơn, có nhiều mỏ đá và hai nhà máy xi măng lớn là Trung Sơn và Vĩnh Sơn, cung cấp nguyên liệu cho sản xuất Mặc dù khu vực sản xuất của hai nhà máy này có hàm lượng bụi vượt mức quy chuẩn, nhưng các khu vực lân cận cũng chịu ảnh hưởng đáng kể Tuy nhiên, hàm lượng các chất khí như CO, NO2, SO2 đều nằm trong giới hạn cho phép.
Trong những năm gần đây, xã Hòa Sơn đã chứng kiến sự chuyển đổi mạnh mẽ về mục đích sử dụng đất, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng nhà máy và trang trại chăn nuôi, dẫn đến sự thay đổi đáng kể về địa hình Việc phát hiện mỏ đá bazan với trữ lượng lớn cũng đã thúc đẩy hoạt động khai thác ở quy mô lớn, gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng không khí, hiện đang giảm nhanh chóng.
Xây dựng bản đồ chất lượng không khí khu vực huyện Lương Sơn
4.2.1 Chỉ số thực vật và chất lượng không khí
Nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu ảnh Landsat từ các năm 2013, 2015 và 2017 để xây dựng bản đồ chất lượng không khí, dựa trên các chỉ số thực vật như NDVI, TVI và VI Mục tiêu là đánh giá chất lượng không khí tại các khu vực khai thác khoáng sản trong huyện.
Nghiên cứu của Chitrini Mozumder cho thấy khi sử dụng mô hình IRS P6 và Landsat để tạo hình ảnh API, kết hợp TVI mang lại kết quả tốt hơn NDVI Mô hình IRS P6, với ba biến NIR, VI và TVI, đạt hệ xác định R² là 0,62 và sai số RMSE 8,12 Trong khi đó, hình ảnh API tối ưu nhất từ Landsat được tạo ra bằng bốn biến SWIR, NIR, VI và TVI, với hệ số R² là 0,79 và RMSE 7,77.
Hình 4.5 Chỉ số API tại các khu vực khai khoáng (Landsat 8 – 2017)
Sau khi tính toán giá trị API, chúng tôi đã phân loại mức độ ô nhiễm không khí theo thang chia Kết quả này được trình bày qua các hình 4.6, 4.7, 4.8, cho thấy sự phân bố không gian chất lượng không khí trong suốt những năm nghiên cứu.
Hình 4.6 Phân bố không gian chất lượng không khí Lương Sơn năm 2013
Hình 4.7 Phân bố không gian chất lượng không khí Lương Sơn năm 2015
Hình 4.8 Phân bố không gian chất lượng không khí Lương Sơn năm 2017
Bản đồ viễn thám cho thấy huyện Lương Sơn có nhiều mỏ khai thác khoáng sản, chủ yếu là các mỏ nhỏ và vừa, phân bố rải rác ở các xã, đặc biệt tập trung ở phía Đông Nam và Tây Bắc như Lâm Sơn, Nhuận Trạch, Liên Sơn, thị trấn Lương Sơn, Cao Dương và Cao Thắng Ngoài khai thác khoáng sản, huyện còn có các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng và hoạt động chuyển đổi mục đích sử dụng đất, gây ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng không khí trong khu vực.
Khu vực xã Trung Sơn và Cao Dương trên bản đồ cho thấy mức độ ô nhiễm không khí cao do sự tập trung của nhiều mỏ và nhà máy xi măng Ngược lại, các xã như Cư Yên, Hợp Châu và Hợp Thanh ở phía Tây và Tây Nam huyện có không khí trong lành và ô nhiễm nhẹ, nhờ vào việc không có hoạt động khai thác khoáng sản và chủ yếu là diện tích rừng tự nhiên và rừng trồng.
Trong giai đoạn 2013-2015, không khí toàn huyện ghi nhận ô nhiễm nhẹ, với chỉ số ô nhiễm dao động từ 26 đến 50 Lớp phủ thực vật chiếm diện tích lớn và có dấu hiệu tăng trưởng tại các xã như Cao Răm, Hợp Châu và Hợp Thanh Mặc dù các điểm mỏ ở phía Đông Nam có chất lượng không khí kém, các mỏ khác có quy mô và công suất khai thác hạn chế, chưa gây ảnh hưởng đáng kể đến môi trường không khí Đến năm 2015, hoạt động xây dựng và chuyển đổi mục đích sử dụng đất bắt đầu xuất hiện, nhưng tác động đến môi trường không khí vẫn không đáng kể.
Năm 2017, chất lượng không khí tại huyện Lương Sơn giảm sút, với sự xuất hiện của các điểm ô nhiễm cục bộ tại xã Hòa Sơn, nơi đang diễn ra hoạt động hạ đồi và khai thác đá vôi Quy mô khai thác tại các điểm mỏ đã được mở rộng, trong khi các khu vực khác vẫn duy trì không khí trong lành và ô nhiễm nhẹ Tuy nhiên, diện tích vùng không khí trong lành đã giảm đáng kể so với những năm trước.
Chất lượng không khí tại huyện Lương Sơn duy trì ổn định, nhưng sự phân bố không gian cho thấy có dấu hiệu giảm qua các năm, với phần lớn khu vực đang ở mức ô nhiễm nhẹ đến vừa phải Đặc biệt, tại các khu vực khai khoáng, tình trạng ô nhiễm không khí cục bộ gia tăng nhanh chóng do quy mô và tần suất khai thác ngày càng lớn.
4.2.2 So sánh chất lượng không khí từ kết quả quan trắc với giá trị ảnh Landsat Để tài sử dụng ảnh vệ tinh Landsat năm 2017 để đánh giá chất lƣợng không khí cùng năm tại của huyện Lương Sơn, vì vậy để đánh giá độ chính xác của bản đồ, nghiên cứu sử dụng kết quả quan trắc tại các mỏ khai thác năm 2017 so sánh
36 với mức độ ô nhiễm không khí của thang trên bản đồ và điều tra một số điểm nóng bằng GPS
Hình 4.9 Vị trí các điểm quan trắc so với giá trị ảnh vệ tinh
Hình 4.10 Mỏ đá pháo binh xã Thành Lập
Bảng 4.2 Đối chứng chất lƣợng không khí giữa giá trị quan trắc và giá trị ảnh
STT Địa điểm Tọa độ Giá trị quan trắc Giá trị ảnh
1 C.ty khai thác Khoáng sản Lương Sơn
2 Mỏ đá Hoàng Đạt 20.74003 105.644701 Nhẹ Nghiêm trọng
3 Mỏ đá Cao Thắng 20.715735 105.661037 Nghiêm trọng Nghiêm trọng
4 Mỏ đá Cao Dương 20.72593 105.652513 Nhẹ Nghiêm trọng
5 Mỏ đá Phát Đạt 20.685011 105.653618 Vừa phải Nghiêm trọng
6 Mỏ đá Phương Nam 20.839281 105.573705 Nặng Nghiêm trọng
7 C.ty sản xuất đá XD
8 Mỏ đá Minh Hoàng 20.879575 105.515668 Vừa phải Nghiêm trọng
9 Mỏ đá Pháo Binh 20.78791 105.645179 Nghiêm trọng Nghiêm trọng
10 Mỏ đá Thành Phát 20.808545 105.625166 Vừa phải Nghiêm trọng
11 Mỏ đá Thành Hiếu 20.779987 105.642764 Nghiêm trọng Nghiêm trọng
12 Công ty xi măng Trung
13 Công ty xi măng Vĩnh
14 Công ty C.P sông Đà 20.919057 105.54023 Nghiêm trọng Nghiêm trọng
15 Mỏ đá Quang Long 20.920528 105.537154 Nghiêm trọng Nghiêm trọng
Kết quả so sánh giữa giá trị quan trắc chất lượng không khí và giá trị tính toán từ ảnh, như thể hiện trong hình 4.9 và bảng 4.2, cho thấy sự tương đồng cao với sự khác biệt nhỏ.
Có sự không nhất quán trong mức độ đánh giá giữa giá trị quan trắc và ảnh Landsat Điều này có thể do giá trị quan trắc thấp hơn do thời điểm quan trắc diễn ra khi mỏ khai thác chưa đạt công suất tối đa Ngoài ra, sự khác biệt cũng có thể do ảnh chụp được thực hiện khi mỏ hoạt động với công suất lớn hơn hoặc ảnh hưởng của thời tiết tại thời điểm chụp.
Số điểm giá trị ảnh lớn hơn giá trị quan trắc do một số điểm khai thác mỏ nằm trong vùng có lớp phủ thực vật, giúp cản bụi hiệu quả, dẫn đến khả năng phát tán chất ô nhiễm thấp và chỉ tập trung ở trung tâm mỏ Các giá trị sai khác giữa hai mức lân cận có giá trị trung bình hoặc nhỏ, cho thấy sự chênh lệch không đáng kể Đối với các điểm ô nhiễm nặng, kết quả thường trung khớp, cho thấy sự chênh lệch rất nhỏ.
Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí do khai thác khoáng sản đến người dân sống xung quanh và quan hệ giữa lớp phủ thực vật với chất lƣợng không khí
4.3.1 Ảnh hưởng đến môi trường không khí
Tại các khu vực có mỏ đá, thường có hai vùng dân cư: vùng xa mỏ và vùng gần mỏ, cùng với tuyến đường vận chuyển Một cuộc khảo sát với 100 người dân tại xã Thành Lập và xã Trung Sơn về tình trạng bụi trong khu vực đã cho thấy những kết quả đáng chú ý.
Bảng 4.3 Bảng khảo sát ý kiến người dân về tình trạng bụi trong khu vực Chất lƣợng không khí Xã Thành Lập Xã Trung Sơn
Kết quả khảo sát cho thấy hai xã này chịu ảnh hưởng nặng nề từ bụi, với nguyên nhân chính đến từ hoạt động vận tải (chiếm 70%) và khai thác đá (chiếm 30%) Dù vận tải là hoạt động gián tiếp, nhưng nó làm gia tăng mức độ bụi trong không khí, kết hợp với tình trạng xuống cấp của các tuyến đường vận chuyển, khiến ô nhiễm bụi trở nên nghiêm trọng hơn.
Cuộc sống của người dân bị tác động mạnh mẽ, với đồ đạc và vật dụng dễ dàng bám bụi chỉ trong vài giờ, khiến không khí trở nên ngột ngạt và khó chịu.
4.3.2 Ảnh hưởng tới sức khỏe công nhân khai thác và người dân sống xung quanh
Người lao động trong môi trường tiếng ồn lớn và ô nhiễm từ bụi, khí thải, dầu mỡ thường có nguy cơ mắc các bệnh hô hấp như viêm phổi, bệnh ngoài da như ngứa, loét da, và đau mắt Mặc dù kết quả đánh giá môi trường không khí tại khu vực sản xuất cho thấy hầu hết các thông số đều dưới tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y tế, nhưng thực tế cho thấy công nhân trực tiếp sản xuất đều có biểu hiện bệnh nghề nghiệp như đau mắt, viêm họng, và đau tai Quan sát tại hiện trường cho thấy hầu hết công nhân không sử dụng đầy đủ trang thiết bị bảo hộ lao động như mặt nạ và bông nút tai.
Kết quả khảo sát tại thôn Quèn, xã Cao Dương cho thấy người dân sống gần cổng mỏ và đường vận chuyển đá chịu ảnh hưởng chủ yếu từ bụi lơ lửng Ngoài bụi phát sinh từ hoạt động khai thác như khoan và nổ mìn, bụi do vận chuyển đá từ mỏ đến nơi tiêu thụ cũng là một nguồn ô nhiễm đáng kể.
Cuộc sống của người dân trong khu vực này bị ảnh hưởng nghiêm trọng do ô nhiễm bụi, khiến họ phải đóng kín cửa ban ngày và không thể phơi quần áo Tất cả 12 người dân được phỏng vấn đều cho biết rằng, người già và trẻ nhỏ thường xuyên gặp phải các vấn đề về hô hấp và da Bên cạnh ô nhiễm bụi, việc vận chuyển đá diễn ra cả ban đêm gây mất yên tĩnh, trong khi hoạt động nổ mìn tạo ra tiếng ồn và rung động, làm ảnh hưởng đến sinh hoạt hàng ngày của cư dân.
Bảng 4.4 Kết quả đánh giá tác động ô nhiễm không khí đến người dân
Biểu hiện Tỷ lệ Vị trí
Có tác dộng đến sức khỏe 80% khu vực cận mỏ khai thác Không tác động đến sức khỏe hoặc ít tác động 20% khu vực xa mỏ
Mối quan hệ giữa lớp phủ thực vật và chất lượng không khí tại huyện Lương Sơn cho thấy rằng sự hiện diện của cây xanh có ảnh hưởng tích cực đến việc cải thiện chất lượng không khí, giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe người dân Biểu đồ tỷ lệ ảnh hưởng ô nhiễm không khí đến sức khỏe cộng đồng cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc duy trì và phát triển lớp phủ thực vật để nâng cao chất lượng môi trường sống.
Lớp phủ thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng không khí, hấp thụ ô nhiễm, giảm tiếng ồn và bảo vệ sức khỏe con người Nó góp phần tạo ra môi trường trong lành, hỗ trợ quá trình sinh thái tự nhiên của các sinh vật.
Bản đồ chất lượng không khí huyện Lương Sơn không chỉ cung cấp thông tin về mức độ ô nhiễm mà còn chỉ ra mối liên hệ quan trọng giữa lớp phủ thực vật và chất lượng không khí tại khu vực này.
Hình 4.12 So sánh hiện trạng rừng với phân bố chất lượng không khí
Huyện Lương Sơn có tổng diện tích rừng lên tới 17,360.81 ha, bao gồm 4,676.54 ha rừng tự nhiên và 12,684.27 ha rừng trồng Hiện tại, huyện gần như không còn rừng nguyên sinh, với diện tích thảm thực vật tự nhiên chỉ còn lại ở một số vùng núi cao và rừng phòng hộ Mặc dù diện tích rừng tương đối lớn và phân bố rộng rãi khắp các xã, chất lượng rừng vẫn khá thấp, chủ yếu là rừng nghèo và chưa có trữ lượng Đặc biệt, với diện tích đất nông nghiệp gần bằng diện tích toàn huyện, rừng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm ô nhiễm không khí, hạn chế bụi và cải thiện chất lượng môi trường không khí.
So sánh bản đồ hiện trạng rừng năm 2017 với bản đồ phân bố chất lượng không khí cho thấy, các khu vực có rừng thường có mức ô nhiễm nhẹ và không khí trong lành Những khu vực rừng trồng, mặc dù chất lượng rừng không cao, nhưng lại có không khí sạch, chủ yếu nằm xa trục đường lớn, không có hoạt động khai thác khoáng sản, dân cư thưa thớt và người dân chủ yếu sống bằng nghề trồng rừng và chăn nuôi, do đó ít bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm.
Trên bản đồ phân bố chất lượng không khí, các điểm mỏ khai thác khoáng sản chủ yếu nằm ở phía Đông Nam, đặc biệt là hai xã Thành Lập và Trung Sơn, nơi không có rừng hoặc rừng chưa có trữ lượng, dẫn đến khả năng ngăn cản khói bụi rất thấp Ngược lại, xã Cao Dương có lớp thực vật che phủ cùng với rừng trồng, tạo thành lớp chắn giúp giảm thiểu ô nhiễm khói bụi, bảo vệ đời sống của người dân trong xã.
Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí khu vực khai thác khoáng sản
Giảm thiểu ô nhiễm không khí là một thách thức lớn trong việc cân bằng giữa bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế Nghiên cứu đưa ra các giải pháp nhằm giảm tình trạng ô nhiễm không khí hiện tại và trong tương lai tại huyện Lương Sơn.
4.4.1 Giải pháp công nghệ kỹ thuật
Để giảm thiểu bụi tại các khu vực có hàm lượng bụi cao như khu vực máy khoan, nghiền và đập sàng đá xây dựng, cần thiết lập rào chắn gió và mái che, đồng thời thực hiện phun nước thường xuyên Việc áp dụng phương pháp khoan ướt và dập bụi bằng phun nước trong quá trình khoan cũng rất quan trọng Ngoài ra, sử dụng các biện pháp lọc bụi như lọc bụi tĩnh điện, lọc bụi túi vải và giàn phun ẩm sẽ giúp giảm thiểu sự phát sinh bụi hiệu quả.
Ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát chất lượng không khí giúp theo dõi định kỳ khu vực dân cư, từ đó kịp thời phát hiện và phản ứng nhanh chóng với những biến động trong môi trường không khí.
4.4.2 Nhóm giải pháp cho các vùng bị ô nhiễm không khí
Để giảm thiểu ô nhiễm không khí, cần tập trung vào các giải pháp hiệu quả, đặc biệt là trồng cây có khả năng xử lý ô nhiễm dọc các tuyến đường giao thông và quanh các khu vực mỏ đá, nhà máy xi măng có mức độ ô nhiễm cao Bên cạnh đó, việc khôi phục thảm thực vật sau khi hoàn thành các dự án khai thác cũng là một biện pháp quan trọng để cải thiện chất lượng không khí.
Để cải thiện tình trạng các tuyến đường xuống cấp, đặc biệt là những đường vào mỏ khai thác, cần thực hiện trải thảm nhựa hoặc đổ bê tông Đồng thời, việc điều tiết phương tiện giao thông trong hoạt động vận tải sản xuất và kinh doanh cũng rất quan trọng, thông qua quy định thời gian lưu thông cho các phương tiện.
- Tăng cường hoạt động rửa đường bằng xe chuyên dụng, máy phun sương nhân tạo
Hoạt động vận tải vật liệu cần được chằng buộc và che chắn cẩn thận để đảm bảo an toàn Đồng thời, khuyến khích người dân tích cực tham gia vào việc dọn vệ sinh và tu sửa các tuyến đường để nâng cao chất lượng hạ tầng giao thông.
Cần tăng cường công tác tuyên truyền và giáo dục pháp luật về bảo vệ môi trường cho tất cả các tầng lớp nhân dân, đặc biệt chú trọng đến các doanh nghiệp và công nhân trong ngành khai khoáng.
4.4.3 Giải pháp về cơ chế chính sách
Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp khai thác khoáng sản cần được thực hiện một cách hợp lý, tuân thủ nghiêm ngặt các quy định và cam kết bảo vệ môi trường Cần tiến hành rà soát và kiểm tra hoạt động đánh giá tác động môi trường đối với từng dự án mới cũng như các dự án mở rộng quy mô.
Xây dựng và thực thi một chiến lược kinh doanh thân thiện với môi trường là rất quan trọng Đổi mới công nghệ và cải tiến thiết bị khai thác không chỉ giúp tăng năng suất lao động mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Quản lý chặt chẽ các hoạt động khai thác là rất quan trọng, đồng thời cần triển khai các biện pháp kịp thời để ngăn chặn và xử lý các doanh nghiệp hoạt động mà không có giấy phép.
Cần tăng cường công tác thanh tra và kiểm tra để xử lý vi phạm pháp luật về khoáng sản, đặc biệt là các đơn vị không tuân thủ nghiêm túc quy định hoạt động khoáng sản Cần kiên quyết đình chỉ hoạt động hoặc đề xuất thu hồi Giấy phép khai thác khoáng sản đối với các tổ chức, cá nhân có nguy cơ cao gây mất an toàn lao động, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, cũng như gây bức xúc cho người dân và xã hội, bao gồm cả việc xử lý xe vận chuyển quá tải, quá khổ.
Đầu tư kinh phí cho điều tra cơ bản địa chất về tài nguyên khoáng sản là cần thiết, đồng thời cần nghiên cứu và đề xuất các biện pháp phòng, chống ô nhiễm môi trường Bên cạnh đó, việc đào tạo và bồi dưỡng cán bộ quản lý tại các địa phương, đặc biệt ở cấp huyện và xã, cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường.