CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp đánh giá nhanh trên cơ sở hệ số nhiễm
Phương pháp đánh giá nhanh là phương pháp dựa vào hệ số phát thải ô nhiễm, có hiệu quả cao trong việc xác định tải lượng, nồng độ ô nhiễm đối với các dự án công nghiệp, đô thị, giao thông. Từ đó có thể dự báo khả năng tác động tới môi trường của các nguồn gây ô nhiễm.
Phương pháp này dùng để dự báo nhanh tải lượng cho cơ sở phát sinh chất ô nhiễm.
Qúa trình tính toán tải lượng các chất ô nhiễm từ nguồn khí thải được thực hiện như sau:
- Xác định hệ số thải (Fi) đối với chất ô nhiễm i:
Fi là lượng chất ô nhiễm i thải ra trên một đơn vị hoạt động (đvhđ) của nguồn. Đối với khí thải, thông thường chỉ tập trung đến các chất ô nhiễm chính là TSP, SO2, Nox, CO, VOC.
- Xác định tải lượng thải tổng cộng của chất ô nhiễm i từ nguồn (Li*):
Li* là tải lượng thải ô nhiễm i khi chưa qua xử lý.
Li* (tấn/năm) = Fi (kg/đvhđ) . P (1000đvhđ/năm) Trong đó:
Fi là hệ số thải chất ô nhiễm i (kg/đvhđ)
P là công suất hoạt động của nguồn, 1000 đvhđ/năm - Xác định tải lượng thực tế của nguồn
Tải lượng thực tế là tải lượng thải sau khi đã xử lý:
Li (tấn/năm) = Li* (tấn/năm) . (1-Hi)
Trong đó: Hi là hệ số hiệu quả xử lý ô nhiễm 2.2.2 Phương pháp mô hình hóa
Mô hình hóa là một trong những phương pháp hiện nay đã đang được hoàn thiện nhằm áp dụng một cách tốt nhất trong các nghiên cứu về môi trường và tính toán phạm vi, mức độ ô nhiễm; hỗ trợ tốt cho công tác quản lý môi trường.
Mô hình hóa môi trường có thể được hiểu là cách tiếp cận toán học mô phỏng diễn biến chất lượng môi trường nói chungg dưới ảnh hưởng của một hoặc tập hợp các tác nhân có khả năng tác động đến môi trường. Đây là phương pháp có ý nghĩa lớn trong quản lý môi trường, dự báo tác động môi trường và kiểm soát các nguồn gây ô nhiễm.
Phương pháp tính toán:
Cơ sở tính toán mô hình dựa trên bản đồ khu vực nghiên cứu, số liệu khí tượng thủy văn và thông tin, số liệu về nguồn gây ô nhiễm (số ống khói, chiều cao, đường kính ống khói, tốc độ phụt tại miệng ống khói, nhiệt độ tại miệng ống khói, lưu lượng khí thải,..)
- Số liệu khí tượng (nhiệt độ, tốc độ gió, hướng gió, bức xạ mặt trời) - Độ ổn định khí quyển.
Mô hình hóa môi trường với sự mô phỏng các tiến trình dẫn truyền và chuyển hóa vật chất trong môi trường, đã được nghiên cứu phát triển và ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới, trong rất nhiều cơ quan ở các lĩnh vực khác nhau.
Một mô hình có độ chính xác cao có vai trò hỗ trợ rất nhiều cho tiến trình ra quyết định trong công tác quản lý môi trường. Các loại mô hình được tập trung xây dựng và đạt được những kết quả nhất định trong lĩnh vực này gồm: các mô hình phát tán ô nhiễm không khí, các mô hình lan truyền ô nhiễm nước mặt và các mô hình lan truyền ô nhiễm nước ngầm. Hiện nay, trên thế giới các mô hình phát tán ô nhiễm không khí đã được xây dựng và ứng dụng khá phổ biến cho các dạng nguồn điểm (mô phỏng cho các ống khói loại thấp và loại cao) và các nguồn thải đường (mô phỏng quá trình phát tán của các phương tiện chạy trên đường giao thông). Còn các nguồn ô nhiễm không khí dạng vùng (hay các nguồn thải mặt) ít phổ biến hơn do tính chất không điển hình của từng nguồn thải.
Để ứng dụng phương pháp này trong việc đánh giá quá trình lan truyền chất ô nhiễm phát thải từ tổ hợp ống khói nhà máy xi măng Đồng Lâm, tỉnh Thừa Thiên Huế, ở đây tôi sử dụng mô hình METI-LIS phiên bản 2.03 do Trung tâm Nghiên Cứu Rủi Ro Hóa Chất, Viện Khoa Học và Công Nghệ Công Nghiệp, Bộ Kinh Tế và Công Thương Nhật Bản xây dựng. Mô hình này được phát triển trên cơ sở cải tiến từ mô hình ISCST3 của Mỹ.
Hình 2.2.2. Giao diện mô hình METI-LIS 2.03
Mô hình METI-LIS được dựa trên mô hình luồng khói Gaussian với giả thiết trong điều kiện phát thải ổn định. Với nguồn thải là một nguồn điểm (ống khói), hệ toạ độ không gian ba chiều được thiết lập như sau: lấy vị trí nguồn thải làm gốc toạ độ, tức là điểm 0 của hệ toạ độ, hướng theo vệt khói là trục x (trục x trùng với hướng gió thổi);
vuông góc với hướng gió là trục y và theo chiều thẳng đứng là trục z.
Tính toán lan tỏa bụi và các chất độc hại từ các ống khói theo mô hình Gauss.
Phương trình theo mô hình Gauss để xác định nồng độ chất ô nhiễm toạ độ x, y, z bất kỳ như sau:
mg m Z
H Z
H y
u C x y z M
z z
y Z
y
/ 3 2 )
)
( 2
(exp 2 )
)
( 2
(exp 2 )
(exp 2 ) 2
, .
( 2 2 2
− − + − +
= −
σ σ
σ σ
σ
π Tro
ng công thức trên:
Cxyz - Nồng độ chất ô nhiễm tại điểm có toạ độ x, y, z, mg/m3.
y - Khoảng cách từ điểm tính toán trên mặt ngang theo chiều vuông góc với trục vệt khói, cách tính vệt khói, m.
Z - Chiều cao điểm tính toán, tính cho điểm sát mặt đất, z = 0, m.
M - Tải lượng ô nhiễm của nguồn thải, mg/s.
u - Tốc độ gió trung bình ở chiều cao hiệu quả, m/s.
σy - Hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang (phương y), m.
σz - Hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương đứng (phương z), m.
H - Chiều cao hiệu quả của ống khói, m.
Mô hình METI-LIS có độ tin cậy cao, phù hợp với điều kiện thực tế. Điều này đã được chứng minh từ rất nhiều các nghiên cứu thực nghiệm tại Nhật Bản. Hiện nay, mô hình METI-LIS được ứng dụng rộng rãi trên thế giới để nghiên cứu tính toán lan truyền chất ô nhiễm không khí từ các nguồn điểm và nguồn giao thông.
Những hạn chế của mô hình METI-LIS:
- Rất khó lưu ý tới hiệu ứng vật cản
- Các điều kiện khí tượng và điều kiện tại bề mặt đất là không đổi tại mọi khoảng cách nơi diễn ra sự lan truyền đám mây khí
- Chỉ áp dụng cho các chất khí có mật độ gần với mật độ không khí - Chỉ áp dụng cho các trường hợp vận tốc gió u > 1m/s
2.2.3 Phương pháp khác
Phương pháp kế thừa
Sử dụng các số liệu, tài liệu đã công bố và có giá trị sử dụng liên quan đến nội dung đề tài nghiên cứu; Phân tích, tổng hợp các kết quả nghiên cứu đưa ra nhận xét.
Phương pháp thống kê:
Phân tích đánh giá các đặc trưng có chuỗi số đủ dài, nhất là các đặc trưng khí tượng, thủy văn, phát triển kinh tế - xã hội. Tìm hiểu, liệt kê các thông số, dữ liệu cần thiết từ những tài liệu chính thống và có giá trị sử dụng. Thống kê và xử lý kết quả đo đạc môi trường không khí sau khi phân tích. Sử dụng các bảng, đồ thị để thể hiện kết quả.