Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa
Luận văn Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa.Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt tại các đô thị không còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu.Thực trạng phát triển kinh tế – xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môi trường, và đã làm cho môi trường sống của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Những năm gần đây nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí đó là: sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ôzôn và mưa axít.
Ở Việt Nam ô nhiễm môi trường không khí đang là một vấn đề bức xúc đối với môi trường đô thị, công nghiệp và các làng nghề. Ô nhiễm môi trường không khí không chỉ tác động xấu đối với sức khỏe con người(đặc biệt là gây ra các bệnh đường hô hấp)mà còn ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và biến đổi khí hậu như: hiệu ứng nhà kính, mưa axít và suy giảm tầng ôzôn,… Công nghiệp hóa càng mạnh, đô thị hóa càng phát triển thì nguồn thải gây ô nhiễm môi trường không khí càng nhiều, áp lực làm biến đổi chất lượng không khí theo chiều hướng xấu càng lớn. Ở Việt Nam, tại các khu công nghiệp, các trục đường giao thông lớn đều bị ô nhiễm với các cấp độ khác nhau, nồng độ các chất ô nhiễm đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Và sự gia tăng dân số, gia tăng đột biến của các phương tiện giao trong khi cơ sở hạ tầng còn thấp làm cho tình hình ô nhiễm trở nên trầm trọng.
Thị xã Bỉm Sơn nằm ở phía Bắc Thanh Hóa, là cửa ngõ của hoạt động vận tải cũng như buôn bán giữa hai miền Bắc và miền Trung. Là một thị xã công nghiệp trẻ với hoạt động sản xuất công nghiệp chủ đạo là xi măng, vật liệu xây dựng, khai thác đá, sản xuất ôtô,. nên hoạt động của các phương tiện vận tải diễn ra với nhịp độ nhiều và rất dày, từ sáng tới đêm khuya. Nguồn lợi từ việc kinh doanh sản xuất công nghiệp là rất lớn. Tuy nhiên, cũng bởi hoạt động sản xuất nhộn nhịp như vậy khiến cho môi trường chịu một lượng rất lớn những chất gây ô nhiễm môi trường không khí. Đặc biệt là ô nhiễm bụi. Tác động của việc ô nhiệm bụi tới sức khỏe của người dân sinh sống trên địa bàn là rất lớn. Để giảm thiểu được ô nhiễm bụi ở khu vực thị xã cần giải quyết được hai vấn đề là: mức độ ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn; nguyên nhân gây ra ô nhiễm bụi và các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm. Có nhiều phương pháp nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm bụi được thực hiện. Trong đó, việc ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý (GIS) là phương pháp, là công cụ mạnh có khả năng phân tích không gian trong thời gian ngắn. Với lý do nêu trên tác giả đã thực hiện đề tài “ Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa ”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu mức độ ô nhiễm bụi tại thị xã Bỉm Sơn và đưa ra một số giải pháp giúp cải thiện chất lượng môi trường không khí.
Để đạt được mục đích trên, đề tài cần làm rõ những mục tiêu cụ thể sau:
– Thu thập tài liệu, tích lũy kiến thức về thành lập bản đồ dựa trên các ứng dụng của GIS trên thế giới và nước ta
– Thu thập tài liệu thống kê, bản đồ và các dữ liệu mô tả khác ở khu vực nghiên
cứu.
– Thu thập các dữ liệu về chất lượng môi trường không khí thị xã Bỉm Sơn, từ đó xây dựng bản đồ phân bố ô nhiễm bụi cho từng phường nằm trong khu vực nghiên cứu.
– Từ những kết quả nghiên cứu, đưa ra một số giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm bụi cho thị xã Bỉm Sơn.
. Đặc điêm, đoi tượng và nội dung nghiên cứu
3.1. Địa điểm nghiên cứu
Các khu vực sản xuất công nghiệp ở thị xã Bỉm sơn, tỉnh Thanh Hóa.
3.2. Đối tượng nghiên cứu
Các đối tượng chuyên đề về bản đồ và môi trường không khí như các lớp sau: Bản đồ thị xã, số liệu quan trắc môi trường không khí đánh giá theo chỉ số chất lượng không khí (AQI),..
3.3. Nội dung nghiên cứu
1. Nghiên cứu về vấn đề ô nhiễm bụi, tổng quan về GIS và ứng dụng của GIS trong nghiên cứu ô nhiễm bụi
2. Nghiên cứu đặc điểm tự nhiên, kinh tế – xã hội và môi trường khu vực nghiên
cứu.
3. Thu thập tài liệu thống kê, tài liệu bản đồ, số liệu đo đạc, dữ liệu ảnh chụp
4. Xây dựng bản đồ phân bố ô nhiễm bụi cho từng phuờng thuộc đối tuợng nghiên cứu.
5. Đánh giá mức độ ô nhiễm và đua ra giải pháp giảm thiểu ô nhiễm bụi.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Về mặt khoa học, đề tài nghiên cứu giúp học viên nắm chắc đuợc kiến thức cơ bản ứng dụng GIS nghiên cứu vấn đề về môi truờng. Bên cạnh đó là hiểu rõ hơn về phuơng pháp đánh giá chất luợng môi truờng không khí theo chỉ số AQI, qua đó kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần nhận biết hiện trạng môi truờng không khí khu vực thị xã Bỉm Sơn.
Về thực tiễn, đề tài đuợc hoàn thành sẽ là một tài liệu hữu ích cho công tác quản lý môi truờng ở thị xã Bỉm Sơn.
5. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm các phần chính sau
MỞ ĐẦU Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI VÀ GIS
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN BẰNG GIS
CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM BỤI Ở
THỊ XÃ BỈM SƠN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Lao động- Thương binh và Xã hội (2010), Dự thảo Chiến lược An sinh xã hội và Chiến lược phát triển dạy nghề giai đoạn 2011-2020.
[2] . Bộ Ngoại giao (2002), Việt Nam hội nhập kinh tế trong xu thế toàn cầu hóa: Vấn đề và giải pháp, Nhà xuất bản Chính trị Quốc gia, Hà Nội.
[3] . Nguyễn Cẩn, Nguyễn Đình Hòe (2007), “ Tai biến môi trường”, Nxb. Đại học quốc gia Hà Nội.
[4] . Phạm Minh Hạc (2001), Về phát triển toàn diện con người thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, Nhà xuất bản Chính trị Quốc gia, Hà Nội.
[5] . PGS.TS. Nguyễn Thế Thôn, TS. Hà Văn Hành (2007), “ Môi trường và phát triển”, Nxb. Xây dựng, Hà Nội.
[6] . GS.TSKH. Phạm Ngọc Đăng (2004), Phát triển đô thị bền vững về môi trường ở Việt Nam, Hà Nội.
[7] Tài liệu đánh giá nhanh trên cơ sở hệ số ô nhiễm do Tổ chức y tế Thế giới thiết lập nhằm dự báo tải lượng các chất ô nhiễm.
[8] Báo cáo tình hình kinh tế – xã hội, an ninh quốc phòng của thị xã Bỉm Sơn
[9] Phạm Ngọc Đăng (2003), Môi trường không khí, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật năm.
[10] Hoàng Thị Hiền, Bùi Sỹ Lý (2007). Bảo vệ môi trường không khí. NXB xây dựng.
[11] Đinh Xuân Thắng (2007). Giáo trình ô nhiễm môi trường không khí. Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh.
[12] Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, 2009. QCVN 05:2009/BTMT V/v ban hành quy định về các quy chuẩn chất lượng môi trường không khí xung quanh
[13] Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Trịnh Thị Thanh (2010).Giáo trình Cơ sở môi trường không khí. NXB giáo dục Việt Nam.
[14] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2007), Định mức kinh tế – kỹ thuật hoạt động quan trắc môi trường không khí xung quanh và nước mặt lục địa. Quyết định số 10/2007/QĐ-BTNMT, Hà Nội.
[15] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2007), Hướng dẫn bảo đảm chất lượng và kiểm soát chất lượng trong quan trắc môi trường. Thông tư số 10/2007/TT-BTNMT, Hà Nội.
[16] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng không khí xung quanh, QCVN 05:2009/BTNMT, Hà Nội.
[17] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia một số chất độc hịa trong không khí xung quanh, QCVN 06:2009/BTNMT, Hà Nội.
[18] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), Quy chuẩn Việt Nam về khí thải công nghiệp đối với chất hữu cơ,, QCVN 20:2009/BTNMT, Hà Nội.
[19] Thủ tướng Chính phủ (2007), Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia đến năm 2020, Quyết định số 16/2007/QĐ-TTg, Hà Nội.
[20] Trương Mạnh Tiến (2004), Giáo trình Quan trắc và phân tích môi trường, Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội.
[21] Thủ tướng Chính phủ (2005), Luật Bảo vệ môi trường, Hà Nội
[22] Tổng cục tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng – Trung tâm thông tin (2009), Tuyển tập các tiêu chuẩn Quốc gia chất lượng nước, tập 1, tập 2; tập 3, Hà Nội.
[23] Ủy ban nhân dân tỉnh Thanh Hóa (2010), Về việc phê duyệt mạng điểm, tần xuất và các chỉ tiêu quan trắc tài nguyên môi trường tỉnh Thanh Hóa, giai đoạn 2011 – 2015, Quyết định số 3993/QĐ-UBND, Thanh Hóa.
[24] Bài báo: Nghiên cứu khả năng phát hiện ô nhiễm bụi trên khu vực đô thị bằng công nghệ viễn thám nhằm hỗ trợ quan trắc môi trường không khí.
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 2
3. Đặc điểm, đối tượng và nội dung nghiên cứu 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3
5. Cấu trúc của luận văn 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM BỤI VÀ GIS 4
1.1. Ô nhiễm bụi 4
1.1.1. Định nghĩa 4
1.1.2. Phân loại bụi 4
1.1.3. Vai trò của bụi trong khí quyển 5
1.1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí do bụi và các chất độc đến sức khỏe con
người và động thực vật 6
1.1.5. Các nguồn gây ô nhiễm bụi 8
1.2. Hệ thông tin địa lý – GIS (Geographic Information System) 9
1.2.1. Khái niệm cơ bản về hệ thông tin địa lý 10
1.2.2. Các thành phần của GIS 10
1.2.3. Các chức năng của GIS 11
1.3. Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi 13
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN BẰNG GIS 15
2.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội thị xã Bỉm Sơn 15
2.1.1. Điều kiện tự nhiên 15
2.1.2. Tình hình phát triển kinh tế xã hội 18
2.1.3. Tình hình văn hóa – xã hội 24
2.2. Thu thập dữ liệu 27
2.3. Phân tích dữ liệu 39
2.4. Trình bày kết quả phân tích dữ liệu 39
2.4.1. Phát thải từ hoạt động giao thông trong khu vực 39
2.4.2. Từ hoạt động sản xuất 40
2.4.3. Kết quả đo đạc, phân tích chất lượng môi trường không khí 43
2.5. Ứng dụng GIS nghiên cứu ô nhiễm bụi tại thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa 67
2.5.1. Chuyển dữ liệu từ database: 68
2.5.2. Dùng Tool Clip để lấy dữ liệu nằm trong Thị xã Bỉm Sơn 68
2.5.3. Đưa các điểm quan trắc vào bản đồ 71
2.5.4. Tạo vùng phát tán 74
2.5.5. Tạo biểu đồ cột 76
2.5.6. Kết quả bản đồ GIS về các điểm quan trắc 80
CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM BỤI Ở THỊ XÃ BỈM SƠN 82
3.1. Mức độ ô nhiễm bụi tại thị xã Bỉm Sơn 82
3.2. Tác động của ô nhiễm bụi tới sức khỏe và đời sống cư dân thị xã Bỉm Sơn 85
3.2.1. Tác động tới sức khỏe 85
3.2.2. Tác động đến đời sống 87
3.3. Giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm bụi ở thị xã Bỉm Sơn 98
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1: Danh sách cơ sở phát sinh chất thải gây ảnh hưởng trực tiếp, gián tiếp đến
khu vực nghiên cứu 19
Bảng 2. 2: Các lớp thông tin bản đồ nền trong CSDL 31
Bảng 2. 3: Sản lượng Clinker của nhà máy xi măng Bỉm Sơn năm 2014 40
Bảng 2. 4: Mức cảnh báo chất lượng không khí và mức độ ảnh hưởng tới sức khỏe con
người 44
Bảng 2. 5: Kết quả đo bụi lắng 24h/ngày từ ngày 30/01 đến ngày 05/02 tại các điểm
quan trắc 56
Bảng 2. 6: Bảng tổng hợp kết quả thông số bụi tại các vị trí quan trắc 58
Bảng 2. 7: Chuỗi quan trắc môi trường thị xã Bỉm Sơn qua các năm từ 2012 – 2014… 65 Bảng 3. 1: Bảng khảo sát ý kiến người dân về tình trạng bụi trong khu vực năm 2014 82
Bảng 3. 2: Bảng các khung giờ lượng bụi vượt quá QCVN tại các vị trí quan trắc 83
Bảng 3. 3: Tình hình bệnh tật năm 2014 trong khu vực nghiên cứu 85
Bảng 3. 4: Thống kê kết quả phiếu điều tra ảnh hưởng của khí thải công nghiệp trên địa bàn thị xã Bỉm Sơn 89
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1: Các thành phần cơ bản của GIS 11
Hình 2. 1: Tuyến đường Trần Hưng Đạo, đoạn ngã 4 đền Sòng Sơn – đền Cô Chín …28
Hình 2. 2: Ngã tư Bỉm Sơn 29
Hình 2. 3: Ngã tư cổng 1 29
Hình 2. 4: Cây bị bụi che phủ 30
Hình 2. 5: Cổng 1 nhà máy xi măng Bỉm Sơn 30
Hình 2. 6: Hoạt động xây dựng tại khu đô thị Bắc Trần Phú 31
Hình 2. 7: Quảng lý các lớp thông tin bản đồ trên ArcGIS – ArcCatalog 36
Hình 2. 8: Bản đồ địa hình sau khi trình bày CSDL nền trên AcrMap 37
Hình 2. 9: Bản đồ hành chính thị xã Bỉm Sơn sau khi trình bày CSDL nền trên
ArcMap 38
Hình 2. 10: Chuyển dữ liệu từ database 68
Hình 2. 11: Dùng Tool Clip để lấy dữ liệu nằm trong thị xã Bỉm Sơn 69
Hình 2. 12: Cắt các đối tượng nằm trong ranh giới thị xã 70
Hình 2. 13: Hiển thị thị xã Bỉm Sơn sau khi cắt các đối tượng 71
Hình 2. 14: Nhập dữ liệu vào bảng Excel 72
Hình 2. 15: Add dữ liệu vào bản đồ 73
Hình 2. 16: Kết quả các lớp dữ liệu được tạo ra 74
Hình 2. 17: Công cụ Buffer khởi tạo vùng phát tán bụi 75
Hình 2. 18: Kết quả tạo vùng phát tán bụi tại các điểm quan trắc 76
Hình 2. 19: Bảng dữ liệu excel tạo cho từng điểm quan trắc theo lần đo 76
Hình 2. 20: Đưa các bảng dữ liệu vào ArcMap 77
Hình 2. 21: Tạo đồ thị lượng bụi trong môi trường theo tháng 77
Hình 2. 22: Chọn biểu đồ dạng cột 78
Hình 2. 23: Biểu đồ các lần đo tại điểm quan trác N1, N2 79
Hình 2. 24: Biểu đồ các lần đo tại điểm quan trác N3, B1 79
Hình 2. 25: Biểu đồ các lần đo tại điểm quan trác B2, B3 79
Hình 2. 26: Biểu đồ các lần đo tại điểm quan trác D1, D2 80
Hình 2. 27: Bản đồ vị trí quan trắc bụi tại thị xã Bỉm Sơn tỉnh Thanh Hóa 81
Hình 3. 1: Bán kính phát tán bụi 200m lượng bụi phát tán đều vượt mức QCVN 85
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
GIS: Geographic Information System (hệ thông tin địa lý)
AQI: Air Quality Index (chỉ số chất lượng không khí)
XMBS: Xi măng Bỉm Sơn NMXM: Nhà máy xi măng UBND: Ủy ban nhân dân QCVN: Quy chuẩn Việt Nam QL: Quốc lộ
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam WHO: Tổ chức y tế thế giới