Khi nào không khí Hà Nội bị ô nhiễm nặng?

Hà Nội đã vào mùa đông, cũng chính là thời kỳ mà không khí bị ô nhiễm nặng bởi thời tiết trong chế độ xoáy nghịch (anticyclone) với gió mùa đông bắc thường hạn chế sự phát tán của khí quyển. Hà Nội thuộc diện những thành phố có không khí bị ô nhiễm nặng, có thể chỉ kém một số thành phố ở Trung Quốc và ấn Độ. Đặc biệt, bụi khí PM10 (kích thước của hạt bụi nhỏ hơn 10 mm) có hàm lượng vượt ngưỡng cho phép nhiều lần theo quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN). Vào những ngày này về ban đêm, ai sống ven các trục lộ giao thông chính của Hà Nội sẽ phải hít vào phổi hơn 500 mg (= 0,5 mg) bụi PM10 mỗi giờ, cao hơn 10 lần so với mức cho phép trung bình hàng năm theo TCVN (mức ô nhiễm ban ngày thấp hơn). Hàm lượng hai chất khí độc là SO ₂và NO ₂cũng đều rất cao.

Bài toán ô nhiễm không khí

Để giải đáp câu hỏi thứ nhất (khi nào?), cần phải quan trắc hiện tượng ô nhiễm không khí một cách chính xác, hệ thống và liên tục trong nhiều năm liền. Trên thực tế, Hà Nội chưa làm được chuyện này. Trong số 6 trạm quan trắc tự động được Hà Nội đầu tư từ năm 2000 qua nhiều con đường khác nhau, chỉ có trạm đặt tại vườn khí tượng Láng của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Đồng bằng Bắc Bộ (TTKTTV) hoạt động tương đối ổn định, cho ra một số kết quả “khả dĩ xử lý được” để từ đó có thể tiếp cận đến câu hỏi trên. Trạm này quan trắc tự động PM10 và 8 chất khí khác, trong đó có 4 chất nằm trong tiêu chuẩn chất lượng không khí (CLKK) quốc gia là SO ₂, NO ₂, CO và O ₃. Cũng tại vườn khí tượng Láng, từ năm 1998, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam (NLNTVN) đã quan trắc thường xuyên (không tự động) PM10, PM2,5 (bụi có kích thước nhỏ hơn 2,5 mm) và xác định hơn 20 thành phần hoá học trong khoảng 1.000 mẫu bụi thu góp tại đây, từ đó đã nhận dạng được các nguồn phát ra chúng. Đặc biệt, đã đánh giá được phần đóng góp của bụi đi theo các khối khí gió mùa từ bên ngoài biên giới. Ngoài bụi PM10, nhóm nghiên cứu này còn quan tâm đến bụi PM2, 5 vì nó có khả năng lan truyền rất xa và gây tác hại lớn đến sức khoẻ con người do chứa nhiều độc tố và có khả năng xuyên sâu vào các phế nang trong phổi. Hiện nay chỉ có nước Mỹ đặt ra tiêu chuẩn cho PM2,5.

Dưới đây, chúng tôi sẽ trả lời câu hỏi thứ nhất dựa trên kết quả quan trắc của hai thiết bị đặt tại vườn khí tượng Láng của TTKTTV và Viện NLNTVN. Chúng tôi sẽ tập trung nhiều hơn vào bụi PM10, là yếu tố ô nhiễm nặng nhất ở Hà Nội. TCVN và thế giới quy định hàm lượng PM10 tính trung bình cho cả năm không được vượt quá 50 mg /m ³(tiêu chuẩn năm) và tính trung bình cho từng ngày phải thấp hơn 150 mg /m ³(tiêu chuẩn ngày). Hà Nội vượt xa cả hai tiêu chuẩn này.

Năm nào nhiều bụi?   

Những nghiên cứu của Viện NLNTVN cho thấy, bụi nhiều hay ít là do lượng mưa hàng năm chi phối. Năm nào mưa nhiều thì bụi ít, và ngược lại, như được phản ánh trên giản đồ hồi quy ở hình 1. Nếu không kể đến hai năm 2005 - 2006, thì từ phép hồi quy tuyến tính dưới hình 1 có thể suy ra rằng, trong thời gian từ 1999 đến 2004, cứ lượng mưa hàng năm tăng lên 100 mm, thì lượng bụi khí PM10 năm đó sẽ giảm đi 1,8 mg/m3. Nhưng từ hai năm 2005 - 2006 trở đi, hàm lượng trung bình năm của PM10 không tuân theo quy luật trên nữa, mà thấp hẳn, như hai ngôi sao trên hình 1, có lẽ do khu vực xung quanh trạm Láng đã sạch hơn và ít công trình xây dựng hơn. Đây là một kết quả khá lý thú, có nhiều ý nghĩa thực tiễn, song cần tiếp tục quan trắc trong nhiều năm tới mới có thể khẳng định.

Tháng nào nhiều bụi?

Ngày nào nhiều bụi?

Mức độ phát tán và rửa trôi bụi của khí quyển cũng luôn thay đổi từ ngày này sang ngày khác. Hàm lượng PM10 do đó mà luôn diễn biến. Hình 3 minh hoạ kết quả quan trắc PM10, SO ₂và NO ₂cho từng ngày trong mùa đông 2003 - 2004 tại trạm quan trắc tự động của TTKTTV ở vườn khí tượng Láng. Các hình tam giác trên trục hoành ghi lại những ngày có gió mùa đông bắc tràn qua Hà Nội. Những sự kiện này (được gọi là front lạnh) có thể dễ dàng nhận biết khi thấy nhiệt độ giảm đột ngột (xem giản đồ trên cùng ở hình 3).

Hệ thống cao áp xoáy nghịch Siberia hoạt động mạnh nhất vào tháng 12 - 1. Trong tháng 12.2003 có ba đợt gió mùa kế tiếp nhau làm cho không khí bị ô nhiễm nặng trong hàng chục ngày liền (hình 3). Thời tiết trong giai đoạn này thường khô, ban ngày trời nắng, về đêm lạnh, thường xuất hiện nghịch nhiệt do bức xạ về ban đêm, chênh lệch nhiệt độ ngày - đêm khá lớn, gió yếu, gió đông bắc thịnh hành. Kiểu thời tiết khô lạnh này được hình thành do không khí lạnh hành trình một khoảng đường dài qua lục địa Trung Hoa trước khi tràn qua Bắc Bộ (hình 4).

Các quỹ đạo được tính trực tuyến do Cơ quan Khí quyển và Đại dương của Hoa Kỳ (NOAA) theo mô hình HYSPLIT.

Giờ nào trong ngày nhiều bụi?

Để trả lời câu hỏi này, trước hết có thể xem hình 5 mô tả diễn biến hàng ngày của 4 chất ô nhiễm lấy trung bình trong hai tháng đầu mùa hè (tháng 5) và đầu mùa đông (tháng 11) năm 2003. Đối với NO ₂và PM10 (hai yếu tố ô nhiễm đặc trưng cho phát thải từ xe cộ trong thành phố), ngày nào cũng xuất hiện hai cực đại vào lúc 8 giờ sáng và 19 giờ tối. Đó chính là giờ cao điểm giao thông (kết hợp với các yếu tố thời tiết). Còn đối với SO2, cực đại buổi sáng xuất hiện muộn hơn (~10 giờ), lúc các lò đốt than hoạt động mạnh. Không khí thường ít bị ô nhiễm sau 12 giờ khuya đến gần sáng. Nhưng ít nhất vẫn là vào buổi trưa, từ 12 giờ đến 2 - 3 giờ chiều. Điều này có thể bất ngờ đối với nhiều người! Đặc biệt với NO ₂- khí thải liên quan đến xe cộ, mức chênh lệch trung bình giữa buổi trưa và chập tối lên đến 3 - 4 lần. Mặc dù buổi trưa là thời gian các nguồn phát hoạt động mạnh, nhưng cũng chính là lúc khí quyển bị xáo động mạnh nhất do mặt đất bị đốt nóng. Đối với O ₃(giản đồ cuối cùng, hình 5), bức tranh hoàn toàn ngược lại. Cực đại xảy ra vào lúc 2 - 3 giờ chiều, khi phản ứng quang hoá dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời tạo nên nhiều O ₃nhất trong ngày. Xin nhắc lại, những kết luận nêu trên là xu hướng trung bình trong hai tháng 5 và 11. Bức tranh có thể đậm nét hơn khi xét từng ngày và từng tháng riêng lẻ. Đặc biệt vào mùa khô, khi có nghịch nhiệt do bức xạ về ban đêm, các chất ô nhiễm có thể dâng lên rất cao sau lúc chập tối và tình trạng ô nhiễm về đêm này có thể kéo dài đến gần sáng. Vào những ngày này, mức ô nhiễm lúc chập tối có thể cao hơn lúc giữa trưa đến 10 lần. Người già và trẻ em nên tránh đi ra ngoài đường phố sau lúc chập tối.

Thay lời kết

Những điều trình bày trên đây cho thấy tầm quan trọng của việc quan trắc CLKK chính xác, liên tục và hệ thống, từ đó mới có thể đánh giá đúng đắn mức độ ô nhiễm và tìm ra quy luật diễn biến cũng như nguồn phát ra chúng để có biện pháp giảm thiểu. Rất tiếc, chúng ta vẫn chưa hài lòng với tình trạng hiện nay, khi mà các thiết bị quan trắc ô nhiễm không khí hiện đại được đầu tư khá tốn kém lại chưa phát huy hiệu quả. Hiểu rõ nguyên nhân của tình trạng này sẽ giúp chúng ta tìm ra những khiếm khuyết trong quản lý các thiết bị khoa học chính xác ở nước ta. Đó là chưa kể đến tình trạng các kết quả quan trắc chưa được xử lý kịp thời để rút ra quy luật diễn biến của môi trường và tìm giải pháp khắc phục. Rất cần một cái nhìn nghiêm túc hơn, và đặt đúng tầm hơn vai trò của khoa học môi trường ở nước ta. Đây là một hướng nghiên cứu khoa học đa ngành, vừa thiết thực lại rất hiện đại. Một hướng khoa học không có gì quá cao xa với cuộc sống khi mỗi giờ người Hà Nội phải hít vào phổi ngót 5.000 mg CO, 100 mg bụi PM10 và 50 mg các khí thải độc hại như NO ₂và SO ₂. Nhưng cũng đừng nên xem thường tầm “cao siêu” của khoa học này, như ai đó trong hàng quan chức từng phát biểu: “Hạt bụi có đáng gì mà phải nghiên cứu!”.

Nguồn: Hoạt động khoa học, 12/2007