Xây dựng mạng lưới quan trắc bụi Pm 10 tỉnh Vĩnh Phúc

- Xây dựng ma ̣ng lưới quan trắc bu ̣i PM 10 tỉnh Vĩnh Phúc.
- Abstract: Tổng quan : Hoạt động quan trắc môi trường .
- Mạng lưới quan trắc môi trường.
- Tiến hành Xây dựng mạng lưới quan trắc bụi PM10 tỉnh Vĩnh Phúc .
- Kết quả nghiên cứu : Thiết lâ ̣p mạng lưới quan trắc sơ bô.
- Quan trắc.
- Quan trắc bụi Content.
- Viê ̣c quan trắc chủ yếu chỉ dừng la ̣i ở viê ̣c đo đa ̣c mô ̣t số thông số khí tượng và môi trường .
- số lươ ̣ng trạm quan trắc không đủ khả năng phản ánh hiện trạng ô nhiễm của vùng (đă ̣c biê ̣t là ô nhiễm bụi).
- Nói chung, hê ̣ thống các tra ̣m quan trắc môi trường hiê ̣n ta ̣i của vùng vừa thiếu la ̣i phân bố chưa hợp ly.
- chưa đáp ứng được những thay đổi về yêu cầu của hoa ̣t đô ̣ng quan trắc trong giai đoa ̣n hiên nay..
- chúng tôi đã thực hiện đề tài nghiên cứu : "Xây dựng mạng lưới quan trắc bụi PM 10 tỉnh Vĩnh Phúc"..
- Hoạt động quan trắc môi trƣơ ̀ ng.
- Mô ̣t số khái niệm về quan trắc môi trƣờng.
- Lịch sử hình thành và phát triển quan trắc môi trƣờng 1.1.2.1.
- Hoạt động quan trắc môi trƣờng trên thế giơ ́ i.
- Hoạt động quan trắc môi trƣờng ở Viê ̣t Nam 1.2.
- Mạng lƣới quan trắc môi trƣờng.
- Khái niệm và tầm quan trọng của mạng lƣới quan trắc môi trƣờng 1.2.2.
- Các nghiên cứu về thiết lâ ̣p ma ̣ng lƣới quan trắc môi trƣờng.
- Hiê ̣n tra ̣ng mạng lƣới quan trắc môi trƣờng ở Việt Nam - Mạng lƣới quan trắc môi trƣờng Quốc gia.
- Mục tiêu tổng qua ́t: thiết lâ ̣p ma ̣ng lưới các tra ̣m quan trắc bụi PM 10 cho ti ̉nh Vĩnh Phúc trên cơ sở đánh giá sự biến động theo không gian của số liệu quan trắc.
- Xây dựng bản đồ hiện trạng bu ̣i PM 10 thổ tỉnh Vĩnh Phúc + Thiết lâ ̣p ma ̣ng lưới điểm quan trắc sơ bộ.
- Tối ưu hóa số lượng và vị trí của các điểm quan trắc bụi PM 10 .
- Trong bài toán này, để xác định các điểm xây dựng trạm quan trắc , chúng tôi tiếp cận bài toán theo phư ơng pháp nô ̣i suy và giải bài toán bằng phương pháp tối ưu bầy kiến .
- Theo đó, viê ̣c thiết lâ ̣p ma ̣ng quan trắc sẽ tiến hành trên cơ sở viê ̣c lựa chon loại bỏ m điểm quan trắc trong ma ̣ng lưới quan trắc sơ bô ̣ ban đầu để kết quả nô ̣i suy từ ma ̣ng quan trắc mới giống với kết quả nô ̣i suy từ ma ̣ng quan trắc ban đầu nhất .
- Đầu tiên, tiến ha ̀nh đo đa ̣c ta ̣i 60 điểm quan trắc và xây dựng bản đồ ô nhiễm bu ̣i cho tỉnh Vĩnh Phúc trên cơ sở phương pháp nô ̣i suy.
- Sư ̉ du ̣ng thuâ ̣t toán tối ưu bầy kiến xác đi ̣nh viê ̣c loa ̣i bỏ m điểm quan trắc nào sẽ cho ra sai số nô ̣i suy so với ma ̣ng lưới quan trắc ban đầu là thấp nhất.
- Tổng hơ ̣p kết quả những ma ̣ng lưới quan trắc tối ưu nhất với từng giá tri ̣ m cu ̣ thê.
- Lư ̣a cho ̣n ma ̣ng lưới tối ưu nhất về số lượng tra ̣m quan trắc (60-m) cũng như vị trí.
- đă ̣t 60-m tra ̣m quan trắc này..
- Thiết lâ ̣p ma ̣ng lƣới quan trắc trên cơ sở tối ƣu hóa sai số nô ̣i suy bằng phƣơng pháp tối ƣu bầy kiến.
- Khi loa ̣i bỏ mô ̣t điểm quan trắc sơ bô ̣ i bất ki ̀ trong ma ̣ng lưới quan trắc ban đầu, số.
- liê ̣u tại điểm i sẽ được nội suy từ các điểm khác trong mạng lưới quan trắc mới .
- Và quá trình này sẽ làm xuất hiện sai số khi so sánh kết quả nội suy tại điểm i (trong ma ̣ng lưới quan trắc mới) với kết quả quan trắc ta ̣i điểm i trong ma ̣ng lưới ban đầu.
- d là chênh lệch giữa nồng độ quan trắc trực tiếp với nồng độ nội suy từ các điểm khác.
- là nồng độ quan trắc được tại điểm i trong ma ̣ng lưới ban đầu.
- Trong đó, η i là sai số dư ̃ liê ̣u khi loa ̣i bỏ mô ̣t điểm quan trắc sơ bô ̣ i bất ky.
- Khi tiến hành loa ̣i bỏ m điểm quan trắc sơ bô.
- AIE là sai số dữ liê ̣u của toàn bô ̣ khu vực nghiên cứu khi nô ̣i suy nồng đô ̣ ta ̣i 60-m điểm dựa trên giá tri ̣ quan trắc ta ̣i các điểm còn la ̣i so với dữ liê ̣u quan trắ c ta ̣i toàn bô ̣ 60 điểm..
- là nồng độ quan trắc được tại điểm i..
- Thiết lâ ̣p ma ̣ng lƣới quan trắc sơ bô.
- Mạng lưới quan trắc bụi sơ bộ được thiết lập với 60 điểm quan trắc .
- Hình 4: sơ đồ vi ̣ trí các điểm quan trắc bụi PM 10 trong đề ta ̀i.
- Xây dƣ ̣ng biểu đồ về mƣ́c đô ̣ tâ ̣p trung của hàm lƣơ ̣ng bu ̣i PM10 tại các điểm quan trắc..
- Sau khi tổng hợp số liê ̣u , đề tài đã xây dựng biểu đồ phân bố nồng độ bụi PM 10 tại các điểm quan trắc cũng như đối chiếu kết quả quan trắc với quy chuẩn chất lượng môi trường không khí hiê ̣n hành:.
- Hình 5: biểu đồ phân bố nồng độ bụi PM 10 (mg/m 3 ) tại các điểm quan trắc sơ bộ.
- Nhìn chung , so với quy chuẩn Viê ̣t Nam 05:2009/BTNMT thì ở đa số các điểm quan trắc, nồng đô ̣ bu ̣i PM 10 đều chưa vượt quá mức cho phép .
- Qua ba ̉ng liê ̣t kê kết quả quan trắc ta ̣i các điểm , biểu đồ phân bố hàm lượng bu ̣i PM 10.
- tại các điểm quan trắc cũng như bản đồ phân bố nồng đô ̣ bu ̣i PM 10 trên toa ̀n lãnh thổ tỉnh Vĩnh Phúc , có thể thấy môi trường không khí tỉnh Vĩnh Ph úc đang bị ảnh hưởng bởi bụi PM 10 .
- Xây dƣ ̣ng thuâ ̣t toán giải quyết vấn đề thiết lâ ̣p ma ̣ng lƣới các điểm quan trắc dƣ̣a trên phƣơng pháp tối ƣu bầy kiến.
- Những con kiến đi qua mô ̣t loa ̣t các điểm đa ̣i diê ̣n cho các điểm quan trắc .
- Quy trình lựa chọn các điểm quan trắc bị loại bỏ có thể tóm tắt như sau.
- quan trắc được ta ̣i điểm i.
- Mô ̣t giá tri ̣ η j thấp chư ́ ng tỏ rằng sai số nô ̣i suy ta ̣i điểm j là thấp và có nghĩa là nồng độ tại điểm j có thể được nội suy từ các điểm xung quanh và đây là điểm quan trắc tiềm năng..
- Với các điểm quan trắ c j nằm ơ ̉ biên của ma ̣ng lưới , cần so sánh giá tri ̣ sai số nô ̣i suy tại điểm đó với một giá trị T edge cho trước.
- Điều này hỗ trợ cho viê ̣c ha ̣n chế sự phân bố đi ̣a phương trong kết quả vi ̣ trí phân bố các tra ̣m quan trắc .
- Cụ thể, nếu điểm quan trắc j nằm ơ ̉ biên của ma ̣ng lưới và có giá tri ̣ η j ≥ T edge thì kiến se ̃ không tính toán có đi qua nó hay không (nghĩa là trạm này sẽ được giữ lại cho ma ̣ng lưới mới.
- Nếu điểm quan trắc j không nằm ơ ̉ biên của ma ̣ng lưới quan trắc sơ bô ̣ thì dù η j có lớn hơn T edge đi chăng nư ̃a thì kiến vẫn tính toán xác suất đi qua nó..
- và sau đó lựa cho ̣n các điểm đó để loa ̣i bỏ khỏi ma ̣ng lưới quan trắc .
- Kết qua ̉ xác đi ̣nh ma ̣ng lƣới quan trắc tối ƣu nhất.
- tác giả thu được 57 các kết quả, với số lượng các tra ̣m quan trắc bi ̣ loa ̣i bỏ biến đổi từ 57 - 3.
- quan tro ̣ng để lựa cho ̣n số lượng tra ̣m quan trắc sẽ bi ̣ loa ̣i bỏ khỏi ma ̣ng lưới quan trắc sơ bô.
- Cụ thể, khi càng giảm số lượng điểm quan trắc thì mức sai số nô ̣i suy càng tăng, và mức độ tăng được xác định bằng những giá trị cụ thể.
- Biểu đồ thể hiê ̣n mối quan hê ̣ giữa sai số nội suy trung bình AIE với số lượng các điểm quan trắc bi ̣ loại bỏ.
- Qua các kết quả tính toán cũng như biểu đồ trên có thể thấy , nhìn chung , càng giảm nhiều tra ̣m quan trắc thì mức độ sai số càng cao .
- nghiên cứu đã xác đi ̣nh xây dựng 16 trạm quan trắc (tương ứng với viê ̣c loa ̣i bỏ 44 trạm quan trắc), vị trí các trạm bi ̣ loa ̣i bỏ được thể hiê ̣n ở bảng 10..
- các trạm quan trắc trong mạng lưới mới được thể hiện trong hình 11..
- Hình 11: Sơ đồ mạng lưới phân bố 16 điểm quan trắc tối ưu nhất trong mạng lưới quan trắc mới.
- Qua kết quả sơ đồ phân bố 16 điểm quan trắc mới có thể thấy , 16 điểm quan trắc mới được phân bố khá đều trên đi ̣a bàn tỉnh Vĩnh Phúc .
- Mạng lưới các điểm phân bố mới cũng cho thấy tiềm năng quan trắc hiê ̣u quả đối với các vùng bi ̣ ô nh iễm nă ̣ng, các vùng có sự biến đô ̣ng nồng đô ̣ bu ̣i PM 10 trong không khi ́ ở mức cao..
- So sa ́ nh kết quả nô ̣i suy của ma ̣ng lƣới mới với ma ̣ng lƣới quan trắc sơ bô.
- Hình 12: so sánh kết quả nội suy từ mạng lưới 60 điểm quan trắc sơ bộ ban đầu với mạng lưới quan trắc tối ưu mới.
- Từ viê ̣c so sánh kết quả hai bản đồ nô ̣i suy , mô ̣t được nô ̣i suy từ số liê ̣u quan trắc của 60 trạm quan trắc sơ bộ và một được nội suy từ bản đồ 16 điểm quan trắc mơ ́ i có thể thấy:.
- Mạng lưới 60 điểm quan trắc sơ bộ.
- Mạng lưới 16 điểm quan trắc mới.
- Vơ ́ i kết quả 16 điểm quan trắc mới , sai số nô ̣i suy trung bình AIE đa ̣t giá tri ̣ 0,989..
- Đây là giá tri ̣ chấp nhâ ̣n được và phù hợp nhất với viê ̣c giảm được mô ̣t lượng lớn số lượng điểm quan trắc (giảm 44 điểm)..
- Để đánh giá đô ̣ chính xác của ma ̣ng lưới quan trắc 16 điểm mới so với ma ̣ng lưới 60 điểm ban đ ầu, đề tài đã đánh giá trên cơ sở tính toán mức đô.
- Kết quả là, với ma ̣ng lưới quan trắc mới.
- sai số trung bình so với ma ̣ng lưới 60 điểm quan trắc ban đầu là 13,77%.
- Mức chênh lệch 13,77% là hoàn toàn có thể chấp nhâ ̣n được khi mà số lượng các tra ̣m quan trắc bi ̣ giảm đi gần 4 lần (tư ̀ 60 điểm xuống 16 điểm..
- (1) Chất lươ ̣ng môi trường không khí tỉnh Vĩnh Phúc : qua viê ̣c phân tí ch các bảng bảng liệt kê kết quả quan trắc tại các điểm , biểu đồ phân bố hàm lượng bu ̣i PM 10 tại các điểm quan trắc cũng như bản đồ phân bố nồng đô ̣ bu ̣i PM 10 trên toa ̀n lãnh thổ tỉnh Vĩnh Phúc , có.
- (2) Sư ̣ thay đổi số lượng tra ̣m quan trắc làm thay đổi giá tri ̣ của sai số nô ̣i suy AIE , từ.
- Khi số lượng các tra ̣m quan trắc bi ̣ loa ̣i bỏ càng lớn thì sai số nô ̣i suy trung bình càng tăng , làm giảm khả năng xác định hiê ̣n tra ̣ng môi trường của bản đồ nô ̣i suy.
- 16 điểm quan trắc mơ ́ i được phân bố khá đều trên đi ̣a bàn tỉnh Vĩnh Phúc .
- Mạng lưới các điểm phân bố mới cũng cho thấy tiềm năng quan trắc hiê ̣u quả đối với các vùng bi ̣ ô nhiễm nă ̣ng , các vùng có sự biến đô ̣ng nồng đô ̣ bu ̣i PM 10 trong không khi ́ ở mức cao..
- (4) Vơ ́ i kết quả 16 điểm quan trắc mới, sai số nô ̣i suy trung bình AIE đa ̣t giá tri ̣ 0,989..
- Đây là giá tri ̣ chấp nhâ ̣n được và phù hợp nhất với viê ̣c giảm được mô ̣t lượng lớn số lượng điểm quan trắc (giảm 44 điểm).
- (5) Kết qua ̉ phân tích nô ̣i suy từ hai ma ̣ng lưới dựa trên kết quả quan trắc năm 2011 cho thấy, ít có sự thay đổi trong việc so sánh biến thiên hàm lượng bụi từ hai mạng lưới nà y..
- Điều đó có nghĩa là ma ̣ng lưới quan trắc môi trường mới sẽ có khả năng phản ánh chính xác hiê ̣n tra ̣ng môi trường gần với mức phản ánh của ma ̣ng lưới quan trắc sơ bô.
- Số liê ̣u đánh giá chất lượng môi trường không khí tỉnh Vĩnh Phúc cũng như số liê ̣u quan trắc dùng làm tài liê ̣u xây dựng ma ̣ng lưới quan trắc cần thu thâ ̣p nhiều hơn nữ a, tăng số.
- lần thu thâ ̣p cũng như khoảng thời gian thu thâ ̣p để có thể nâng cao tính đa ̣i diê ̣n của số liê ̣u quan trắc..
- Tích hợp phương pháp tối ưu sai số nội suy trong nghiên cứu này với những phương pháp giải bài toán tối ưu khác để có thể tạo ra một phương pháp thiết lập mạng lưới điểm quan trắc mới mà không nhất t hiết phải trùng vi ̣ trí với ma ̣ng lưới quan trắc sơ bô.
- thể, những điểm nằm ngoài ma ̣ng lưới quan trắc sơ bô ̣ có thể đa ̣i diê ̣n tốt hơn cho khu vực xung quanh..
- Mă ̣c dù mỗi phương pháp thiết lâ ̣p ma ̣ng lưới quan trắc có những các tiếp cận và phương pháp nghiên cứu khác nhau , tuy nhiên, với những kết quả mà nghiên cứu này đã đưa ra, có thể sử dụng ngay công thức tính phần trăm sai số nội suy trung bình.
- để bổ sung hoă ̣c đánh giá hiê ̣u quả thiết lập mạng lưới quan trắc của các phương pháp thiết lập khác.
- [1] Bô ̣ KHCN &MT (1999), Quy hoạch mạng lưới các trạm quan trắc và phân tích môi trường Quốc gia, Hà Nội..
- [4] Cục Môi trường (2001), Tổng kết hoạt động các Trạm thuộc mạng lưới Quan trắc và Phân tích Môi trường Quốc gia, Hà Nội.
- [15] UBND ti ̉nh Kon Tum (2002), Báo cáo nghiên cứu xác định mạng lưới điểm quan trắc và