-
I HC QUC GIA H NI
TRNG I HC KHOA HC T NHIN
Trn Th Thu Hng
NGHIN CU TNH BIN NG THEO THI GIAN CA CO V PM10 TI MT S
TRM QUAN TRC MI TRNG KHNG KH T NG, C NH VIT NAM
CHUYN NGNH: KHOA HC MI TRNG
M S : 62 44 03 01
(D THO) TM TT LUN N TIN S
KHOA HC MI TRNG
H NI, NM 2016
-
Cng trnh c hon thnh ti Trng i hc Khoa hc T nhin, i hc Quc gia
H
Ni.
Ngi hng dn khoa hc: GS.TS Phm Ngc H
Phn bin:.
..
Phn bin:.
...
Phn bin:.
..
Lun n s c bo v trc Hi ng cp i hc Quc gia chm lun n tin s hp
ti...................
. vo hi gi ngy thng nm 20
C th tm hiu lun n ti:
- Th vin Quc gia Vit Nam;
- Trung tm Thng tin - Th vin, i hc Quc gia H Ni
-
3
M U
1. S cn thit nghin cu ca ti lun n
Vic nh gi tnh bin ng v ni/ngoi suy theo thi gian v khng gian ca
cc thng s
mi trng khng kh da trn chui s liu o c thc nghim phc v cng tc nh
gi hin
trng v cnh bo nhim cng nh phc v cho quy hoch pht trin kinh t, x
hi l ht sc quan
trng. Hin nay, ngoi nhng phng php thu thp s liu o c bng cc thit
b thng dng
truyn thng, Nh nc u t lp t mt s trm quan trc mi trng t ng lin tc
c nh
vi trang thit b hin i, cung cp b s liu lin tc v ng tin cy. Tuy
nhin, kinh ph tr gip
cho bo tr bo dng cn rt hn ch, v vy s liu quan trc ca cc trm ny
do nhiu l do
khch quan v ch quan khng trnh khi s thiu ht cn phi c nhng nghin
cu nhm b
khuyt s liu thiu ht c d liu phc v nghin cu nh gi hin trng v cnh
bo
nhim. V vy, vic nghin cu tnh bin ng nm c quy lut bin i ca cc
thng s
nhim, trn c s thit lp m hnh ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu ht c
tnh cp thit,
ngha khoa hc v thc tin.
2. Mc tiu nghin cu
- Phn tch cc c trng bin ng (c trng s bao gm: gi tr trung bnh,
phng sai,
lch chun, h s bin ng v c trng hm cu trc) ca hai thng s kh CO v
bi PM10 theo
thi gian da trn chui s liu quan trc t ng lin tc, ch ra c y l cc
qu trnh dng hay
khng dng v s khc bit v c trng cu trc thng k ti 3 khu vc a l (Lng
- thnh ph H
Ni, Nng - thnh ph Nng v Nh B - thnh ph H Ch Minh).
- ng dng m hnh ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu ht t s liu quan
trc mi trng
khng kh t ng lin tc c nh da trn qu trnh ngu nhin nhiu ng
dng.
- xut quy trnh b khuyt s liu thiu ht p dng cho kh CO v bi PM10
ti 03 trm
nghin cu, nh gi sai s tng i v hiu sut ca m hnh.
- xut cc gii php qun l v k thut trong vn hnh cc trm quan trc mi
trng
khng kh t ng c nh v di ng.
3. i tng v phm vi nghin cu
- i tng nghin cu: tnh bin ng theo thi gian ca kh CO v bi PM10 da
trn s
liu quan trc ti 03 trm nghin cu bao gm: gi tr trung bnh, phng
sai, lch chun, h s
bin ng v hm cu trc thi gian bin i theo khong thi gian = t.
- Phm vi nghin cu: mi trng khng kh xung quanh 03 trm quan trc mi
trng
khng kh c nh t ng thuc cc khu vc a l khc nhau:
+ Khu vc pha Bc: Trm Lng - thnh ph H Ni;
+ Khu vc min Trung: Trm Nng - thnh ph Nng;
+ Khu vc pha Nam: Trm Nh B - thnh ph H Ch Minh.
-
4
- Thi gian la chn chui s liu nghin cu c ly t khi cc trm quan trc
mi trng
khng kh t ng c nh hot ng n nh l nm 2004 n 2010.
4. ngha khoa hc v thc tin ca lun n
Nghin cu c trng bin ng (c trng s v c trng hm) ca kh CO v bi
PM10
khng nh y l cc qu trnh khng dng, t c nghin cu su trong vic p dng
l thuyt
qu trnh ngu nhin dng phc v bi ton ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu
ht ti cc trm
quan trc mi trng khng kh t ng c nh.
Vic xut s dng qu trnh ngu nhin vi nhiu ng dng trong ti lun n
gp
phn b sung hng nghin cu ni/ngoi suy ni ring v d bo cht lng mi
trng khng kh
ni chung Vit Nam.
p dng m hnh ni/ngoi suy th nghim ni/ngoi suy cho hai thng s CO v
PM10 ti
ba khu vc nghin cu (Lng - thnh ph H Ni, Nng - thnh ph Nng, Nh B
- thnh
ph H Ch Minh). Kt qu th nghim cho thy hiu sut m hnh t chnh xc
cao t 75% n
99,9%. y l c s khuyn ngh ng dng phng php ni/ngoi suy cho cc thng
s khc
ca cc trm quan trc mi trng khng kh t ng c nh v di ng (xe quan
trc) nc ta.
Ngoi ra, quy trnh ni/ngoi suy c thit lp s gip cc quan trc vin lm
vic ti cc
trm quan trc mi trng t ng c nh d dng s dng tnh ton b khuyt chui
s liu
thiu ht, m bo cung cp chui s liu y xy dng b c s d liu phc v cho
cng tc
qun l mi trng v cc nghin cu lin quan.
5. Nhng ng gp mi ca lun n
- Phn tch tnh bin ng ca hai thng s CO v PM10 thng qua cc c trng
s (bin
trnh ngy m, phng sai, lch chun v h s bin ng) v c trng hm (hm cu
trc) cho
thy cc c trng bin i theo ngy, ma, nm v v tr a l ti cc khu vc
nghin cu. iu
ny c gii thch: cc yu t kh tng, kh hu (tc gi, hng gi, nhit , lng
ma, thi
gian ma, m, p sut) v trng thi tng kt nhit (bt n nh, cn bng phim
nh v n nh)
trong lp khng kh gn mt t nh hng rt ln n mi trng khng kh, nn chng
ph v quy
lut bin ng ca cc thng s kho st, do cc c trng s v hm khng th xem
l nhng qu
trnh ngu nhin dng.
- Lun n p dng l thuyt cc qu trnh ngu nhin v ln u tin Vit Nam
xut s dng qu trnh ngu nhin qui tm (nhiu ng dng) trong nghin cu
mi trng khng
kh xy dng hm cu trc ca nhiu ng dng bin i theo khong thi gian t =
. Trn c s
xy dng hm cu trc thc nghim ca nhiu ng dng cho 02 thng s CO v
PM10 ti 3 trm
nghin cu theo cc ma (ti Trm Lng l ma xun, ma h, ma thu v ma ng;
ti Trm
Nng v Nh B l ma kh v ma ma).
- S dng phng php hi quy xp x ng cong hm cu trc thc nghim ca
nhiu
ng dng di dng hm ln, trn c s nh gi khong dng thch hp, lm c s cho
vic gii
h phng trnh tm ra cc nhn t ni/ngoi suy. T p dng m hnh ni/ngoi
suy b khuyt s
liu thiu ht cho hai thng s CO v PM10 t hiu sut cao t 75 -
99,9%.
-
5
Chng 1. TNG QUAN VN NGHIN CU
1.1. Nghin cu tnh bin ng v ni/ngoi suy s liu mi trng khng kh trn
th gii v
Vit Nam
1.1.1. Nghin cu tnh bin ng ca cc thng s mi trng khng kh
Vic nghin cu c trng bin ng ca cc thng s mi trng khng kh c
nhiu
quc gia quan tm nhm phc v cng tc nh gi hin trng nhim, nh gi xu
hng bin i
ca cc cht nhim phc v qu trnh hoch nh cc chin lc pht trin kinh t
x hi bn vng.
Cc nghin cu trn th gii v trong nc u cho thy s bin ng ca cc thng
s mi
trng khng kh c nh hng ca cc yu t kh tng nh: nhit , m, lng ma,
hng
gi, tc gi, bn cnh l cc tc ng ca cc ngun thi t cc hot ng dn sinh,
cng
nghip, giao thng hay chy rng Cc nghin cu hu ht u phn chia chui s
liu quan trc
theo ngy, ma nghin cu tnh bin ng theo thi gian v khng gian.
1.1.2. Nghin cu ni/ngoi suy chui s liu ca cc thng s mi trng khng
kh
Vic s dng s liu ca cc trm quan trc t ng c nh lin tc 24/24 gi
trong ngy
ng vi tng ma trong nm c c s d liu phc v bi ton ni/ngoi suy b
khuyt s liu
thiu ht trong nhiu thi im quan trc c trin khai ng dng nc ngoi v
Vit Nam.
Hai phng php ch yu c s dng lin quan n vn ni/ngoi suy gm c:
- Phng php hi quy bn thc nghim m phng nng cht gy nhim theo
khng
gian v thi gian da trn chui s liu thc nghim c sn vi h s tng quan
hi qui R2 t t
0,75 n 1.
- Phng php s dng c trng hm ca l thuyt qu trnh ngu nhin: Trong kh
tng,
thy vn v mi trng phng php s dng c trng hm (hm tng quan hoc hm cu
trc
thi gian) thit lp cc m hnh ni/ngoi suy, lc sai s ngu nhin, lm
trn chui s liu b
khuyt s liu thiu ht c trin khai ng dng mnh m Lin X v cc nc ng u
t
nhng nm u ca th k XIX. Tip cn ch yu ca phng php s dng c trng hm
l xem
cc cht nhim kho st l qu trnh trnh ngu nhin dng. Bn cnh hai phng
php hi qui bn
thc nghim v s dng c trng hm cn c rt nhiu cc phng php khc da trn
l thuyt
khuch tn tn ri, ng lc hc thng k Cc phng php ny ch yu tnh ton m
phng
v d bo qu trnh lan truyn cht nhim trong mi trng khng kh.
Trong lun n, tc gi s dng c trng hm cu trc ca nhiu ng dng v kt hp
vi
phng php hi qui hm cu trc thc nghim ng dng thit lp m hnh ni/ngoi
suy b
khuyt s liu ti cc trm quan trc mi trng khng kh t ng c nh.
1.2. Khi qut nhim mi trng khng kh xung quanh cc trm quan trc c
nh
t ng Lng - thnh ph H Ni, Nng - thnh ph Nng v Nh B - thnh ph
H
Ch Minh
1.2.1. V tr a l v c im ca cc trm
Trm Lng, trm Nng v trm Nh B c quyt nh a vo mng li trm iu tra
c bn ca Trung tm Mng li kh tng thu vn v mi trng - Trung tm Kh
tng Thu vn
-
6
Quc gia vo thng 9 nm 2002. Cc trm thc hin quan trc 24/24h c quan
trc vin trc
3ca/ngy.
+ Trm Lng hin ti trm c bin ch 4 ngi (gm 4 k s ). Trm c Kinh :
105048 ;
V : 21001; cao 5.970m, nm trong a bn phng Lng Thng - Qun ng
a.
+ Trm Nng c bin ch 8 ngi (gm 4 k s v 4 trung cp). Trm c Kinh :
108012
; V : 16002 nm trong lng ca phng Ha Thun Ty, qun Hi Chu.
+ Trm Nh B c v tr ti ta (106047 10
041), b kp gia hai ng giao thng l
ng Nguyn Hu Th v Nguyn Vn To thuc huyn Nh B, thnh ph H Ch Minh.
Trm
c bin ch 3 ngi (gm 3 k s ).
1.2.2. nhim mi trng khng kh xung quanh khu vc trm nghin cu
Nhiu kt qu nghin cu cho thy tnh trng nhim mi trng khng kh din ra
c
ba khu vc nghin cu, tuy nhin ti khu vc thnh ph H Ni v thnh ph H
Ch Minh tnh hnh
nhim phc tp hn v mc xu hn so vi khu vc Nng. nhim bi v CO c
ch ra nhiu ni trn c ba khu vc nghin cu.
Chng II. NI DUNG V PHNG PHP NGHIN CU
2.1. T liu v x l s liu
- Nng ca kh CO v bi PM10 c thu thp t cc trm quan trc mi trng
khng
kh c nh t ng ti ba khu vc, sau khi s dng phng php x l chui s
liu, cn c vo
iu kin kh hu ca tng vng v gi tr nng thc t o c ca kh CO v bi PM10
cho thy,
ti Trm Lng cho thy r s bin ng ca nng theo bn ma, ti Trm Nng v
Trm Nh
B th hin r s bin ng theo ma ma v ma kh. Trn c s , tc gi phn chia
chui s
liu quan trc thc t nghin cu ng vi iu kin kh hu ca tng vng cho
hai thng s nu
trn:
+ i vi trm Lng - Tp. H Ni s liu mt nm c chia thnh 04 ma: ma xun
s
liu c ly t thng 2 n thng 4; ma h s liu c ly t thng 5 n thng 7;
ma thu s liu
c ly t thng 8 n thng 10; ma ng s liu c ly t thng 11 n thng 01 nm
k tip.
+ i vi trm Nng - Tp. Nng s liu mt nm c chia thnh 02 ma: ma kh
s
liu c ly t thng 01 n thng 7; ma ma s liu c ly t thng 8 n thng
12;
+ i vi trm Nh B - Tp. H Ch Minh s liu mt nm c chia thnh 02 ma:
ma kh s
liu c ly t thng 12 n thng 4 nm k tip; ma ma s liu c ly t thng 5
n thng
11.
S liu c thu thp t cc trm quan trc c kim tra tng hp v tnh hp l
thng qua
nhng nh gi khoa hc v cc cng c thng k theo hng dn ca Trung tm
Quan trc mi
trng, Tng cc Mi trng, B Ti nguyn v Mi trng. B s liu m bo cht lng
l t l
s liu thu c ln hn 80% v t l s liu hp l ln hn 70%.
2.2. Ni dung nghin cu
-
7
- Thu thp, tng hp s liu quan trc kh CO v bi PM10 t 03 trm quan
trc mi trng
khng kh c nh t ng Lng, Nng v Nh B, x l la chn chui s liu tin
cy
phc v cho nghin cu.
- Nghin cu ng dng l thuyt qu trnh ngu nhin trong tnh ton cc c
trng bin
ng v ni/ngoi suy s liu thiu ht ca cc thng s mi trng khng kh.
- ng dng cc cng thc ca qu trnh ngu nhin tnh ton cc c trng s bao
gm:
k vng ton, phng sai, lch chun, nhiu ng, h s bin ng, p dng cho 02
thng s kh
CO v bi PM10;
- Phn tch, nh gi tnh bin ng ca cc c trng s i vi kh CO v bi PM10
theo
thi gian khng nh cc thng s ny khng th coi l i lng ngu nhin dng.
Trn c s
xut s dng phng php hi qui i vi hm cu trc ca i lng ngu nhin nhiu
ng
dng t chui s liu quan trc di dng hm ln, lm c s nh gi khong dng
thc t v
xc nh cc nhn t ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu ht ti 3 trm nghin
cu.
2.3. Phng php nghin cu
2.3.1. ng dng l thuyt qu trnh ngu nhin trong tnh ton cc c trng
bin ng ca
kh CO v bi PM10
2.3.1.1. Phng php tnh cc c trng s ca i lng ngu nhin
V s liu quan trc v qui ton i vi cc thng s mi trng khng kh nghin
cu theo
tng gi trong ngy (24 p) nn ta khng th s dng tnh Egodic, do d cn
tnh cc c trng s
da trn php ly trung bnh thng k theo tp hp cc th hin ngy ca qu
trnh ngu nhin X(t),
xc nh bi cng thc sau:
0
1( )
T
X x t dtT
(1)
Trong T l di thi gian ly trung bnh ngy (chu k ngy T=24h, chu k
thng T=28-
31 ngy v.v).
Trn thc t ta khng c dng gii tch ca X(t), nn ngi ta thay vic ly
trung bnh X(t)
theo cc th hin ngy bng phng php ly trung bnh s hc, xc nh bi cng
thc sau:
1
1( ) ( )
n
i
i
X t x tn
(2)
trong , ( )ix t l cc gi tr quan trc theo thi gian t ca th hin
ngy X(t) ; n l s
lng ca cc gi tr ( )ix t .
tnh h s bin ng cn tnh phng sai v lch chun theo cc cng thc
sau:
- Phng sai c lc sai s ngu nhin: 2 2
1
1( ) ( ( ))
1
n
x i
i
t x tn
(3)
-
8
y nhiu ng '( ) ( ) ( )i ix t x t X t
(4)
- lch chun c lc sai s ngu nhin: 2
1
1( ) ( ( ))
1
n
x i
i
t x tn
(5)
- H s bin ng: ( )
( ) *100( )
xx
x
tt
X t
(6)
2.3.1.2. Phng php tnh cc gi tr ca hm cu trc theo thi gian ca qu
trnh ngu
nhin dng t s liu quan trc thc t
i vi qu trnh dng th hm cu trc tnh theo cng thc sau:
2
0
1
1( ) ( )
i
N K
x i K i
i
D K x xN K
(7)
Trong :
ix : l cc gi tr nng ca cht nhim quan trc c trong mi ngy t s liu
quan
trc.
N l s lng cc gi tr ix ,
= K0, K= 1, 2, , N-1, 0 =1h.
Vic tnh ton ( )xD c tin hnh theo tng th hin ca mi ngy, sau kt qu
c
ly trung bnh t tp hp cc th hin ngy. Kt qu tnh ton nhn c bng cch
lp chng trnh
x l chui s liu trn my vi tnh.
2.3.2. Phng php hi quy p dng trong l thuyt qu trnh ngu nhin
Tc gi p dng phng php hi qui cho hm cu trc D() ca nhiu ng dng di
dng
hm ln phc v cho vic xy dng m hnh ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu
ht.
2.3.3. Thit lp m hnh ni/ngoi suy s liu thiu ht da vo ng cong hm
cu
trc thc nghim ca nhiu ng dng dng ln
ng dng hm cu trc (7), ta c h phng trnh i vi hm cu trc ca nhiu
ng
dng xc nh cc nhn t ni/ngoi suy k (k=1, 2, 36) c dng sau:
' ' '
*
1
( ) ( ) ( ) ( ) 0n
x k j j kx x xj
D D t t D D t t
[ ] (8)
k = 1,2,...n
-
9
' ' '
' '
2 *
1, 2, ,
1
*
1 1
1( ... ) ( ) ( ) ( )
2
1( ) 1 ( )
2
n
n n k kx x xk
n n
k k kx xk k
D D D t t
D D t t
[ ]
[ ] ]
(9)
D dng nhn thy rng sai s bnh phng trung bnh 2n khng vt qu tn
(phng
sai) '2
x ca i lng 'X t , do vic nh gi sai s ca phng php ni/ngoi suy
tng
th trong trng hp ny c thun li hn, ta s dng i lng v thc nguyn n c
dng sau:
'''
2 2 2
n n nn 2
XXX
1B (0)D ( )
2
(10)
Thay h thc (9) vo (10) ta s c sai s tng i sau:
'
'
*n nKX
n K K
K 1 K 1 X
D (t t )1
D ( )
(11)
H qu:
Trong trng hp 01n
1K
K
v '
'
*
Kx
X
D (t t )
D ( )
=0, th n = 0, ngha l phng php
ni/ngoi suy cho kt qu chnh xc 100%. ng thc th nht tha mn khi
n
1K
K= 1 cn ng
thc th hai tha mn khi t* = tk. Nhng n = 0 ch l iu kin l tng, trn
thc t phng php
ni/ngoi suy t chnh xc cao khi n c gi tr nh. Bi vy suy ra h qu
sau: m hnh
ni/ngoi suy thit lp c t hiu sut cao nht khi khong thi gian
ni/ngoi suy * *
kt t
phi nm trong khong dng m hm cu trc ca 'X t t trng thi bo ha.
Da vo cng thc (7) xy dng hm cu trc 0( )ixD K , vi 0K , K = 1, 2,
3, ..., N-
1, 0 1h l bc phn chia s liu ban u, sau xp x ng cong hm cu trc
thc nghim
bng hm ln vi h s tng quan (h s hi quy) R2 c gi tr cng gn 1 cng
tt. Trng hp
ngc li R2 < 0,70 s b loi b. Vi h s R
2 c gi tr cao t R
2 = 0,75-1,0 th ng cong hm
cu trc thc nghim c chp nhn thay th bng hm ln s c a vo phng trnh
(9)
gii h phng trnh tm cc nhn t k, phc v bi ton ni/ngoi suy.
-
10
Chng III. KT QU NGHIN CU V THO LUN
3.1. Cc c trng s ca kh CO v bi PM10
3.1.1. Bin trnh ngy m ca kh CO
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
1 5 9 13 17 21
t(gi)
Ma xun
Ma h
Ma thu
Ma ng
Hnh 3.1: th biu din bin trnh ngy m ca kh CO nm 2005 ti trm
Lng
Nm 2005 ng bin trnh ngy m theo ma ca kh CO cho thy s ng nht ca
hnh
dng th v ma ng t gi tr cao hn so vi cc ma, thp nht l ma h; gi tr
cao nht ma
ng l 1,75 ppm v thp nht l 0,67 ppp; gi tr cao nht ma h l 0,95
ppm v thp nht l 0,33
ppm. Cc cc i ca cc ma cng u ri vo 8h v 19-21h, cc cc tiu ri vo
4-5h v 14h.
Hnh 3.2: th biu din bin trnh ngy m ca kh CO nm 2005 ti trm
Nng
Ma kh nm 2005 cho thy gi tr nng cao nht vo lc 7h v 20-21h v gi
tr t cc
i l 0,83 ppm vo lc 8h, gi tr thp nht vo 3h v 14h v t cc tiu l
0,44ppm vo lc 15h.
-
11
0
20
40
60
80
100
120
140
1 5 9 13 17 21t(gi)
Ma xun
Ma h
Ma thu
Ma ng
Hnh 3.3. th biu din bin trnh ngy m ca kh CO ti trm Nh B nm
2005
ng bin trnh nm 2005 cho thy s bin ng mnh ca gi tr nng CO, gi
tr
ng ma kh cao vt tri t cc i vo lc 9h l 0,59 ppm v thp nht vo lc
15h l 0,28
ppm, ng ma ma c s bin ng khng r nt cc gi tr dao ng t 0,03 n 0,06
ppm.
Kt qu nghin cu bin trnh ngy m theo ma ca cc nm khc ti ba trm
nghin cu
cng cho thy gi tr nng ca kh CO bin thin c nh hng r nt ca bin
trnh ngy m,
cc gi tr t cc i trong ngy thng ri vo cc gi 8h v 19-21h, cc gi tr
nng t cc
tiu trong ngy thng ri vo khong 2-5h v 14h. Gi tr ln nht trong nm
thng ri vo ma
ng/ma kh v thp nht trong nm ri vo ma h/ma ma.
3.1.2. Bin trnh ngy m ca bi PM10
Hnh 3.4: th biu din bin trnh ngy m ca PM10 ti Trm Lng nm
2007
ng bin trnh ngy m nm 2007 cho thy, ma xun t cc i vo lc 11h v
19h,
gi tr ln nht lc 11h l 91,77(3/ mg ), gi tr t cc tiu lc 4h v 24h,
gi tr nh nht lc 4h l
59,29(3/ mg ); ma h gi tr t cc i lc 9h v 21h, gi tr ln nht lc
21h l 71,90( 3/ mg ),
gi tr t cc tiu vo lc 2h v 14h, gi tr nh nht lc 14h l 42,49(3/ mg
); ma thu cc gi tr
t cc i vo lc 1h v 23h, gi tr ln nht lc 23h l 132,63(3/ mg ), gi
tr t cc tiu vo lc
14h l 69,45(3/ mg ); ma ng cc gi tr t cc i vo lc 9h v 21h, gi tr
ln nht lc 9h l
127,18(3/ mg ), gi tr cc tiu vo lc 14h l 84,09( 3/ mg ).
-
12
0
10
20
30
40
50
60
1 5 9 13 17 21 t(gi)
Ma kh
Ma ma
Hnh 3.5. ng bin trnh ngy m ca PM10 ti Trm Nng nm 2007
ng bin trnh cho ta thy PM10 gia hai ma c s khc nhau, cc i vo ma
kh cao
hn ma ma v c gi tr t cc i vo lc 7h v 19h, gi tr cao nht lc 7h l
54,57(3/ mg ),
gi tr t cc tiu vo lc 2h v 14h, gi tr nh nht lc 14h l 30,47(3/ mg
); ma ma gi tr t
cc i vo lc 8h v 19h, gi tr ln nht lc 8h l 53,22(3/ mg ), gi tr
nh nht lc 2h v 14h,
gi tr nh nht lc 14h l 34,40(3/ mg )
Hnh 3.6. ng bin trnh ngy m ca bi PM10 ti Trm Nh B nm 2007
ng bin trnh cng cho ta thy ma kh c gi tr cao hn v gi tr cc i ri
vo lc
7h l 57,68 (3/ mg ), gi tr t cc tiu vo lc 22h l 31,7( 3/ mg );
ma ma gi tr t cc i
vo lc 7h l 43,08(3/ mg ), gi tr nh nht lc 14h l 26,24( 3/ mg
).
Kt qu nghin cu ng bin trnh ngy m theo ma ca bi PM10 ti cc trm
trong
nhiu nm cho thy ti trm Nh B khc bit so vi hai trm nghin cu ch
cho thy r nt mt
cc i trong ngy v gi tr quan trc c qua cc nm khng cao dao ng t
21,42 n 57,99
(3/ mg ) gn vi gi tr ca trm Nng v thp hn nhiu so vi trm Lng. Kt
qu cho thy
-
13
c s bin ng c v thi gian v khng gian ca bi PM10, iu ny cho thy r
s nh hng ca
cc yu t kh tng v cc hot ng nhn sinh khu vc t trm.
3.1.3. H s bin ng ca kh CO
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
1 5 9 13 17 21
t(gi)
Ma xun
Ma h
Ma thu
Ma ng
Hnh 3.7. th biu din h s bin ng ICO theo ma ti trm Lng nm
2005
Gi tr cao nht v thp nht ri vo ma ng, gi tr cao nht l 82,83% vo
lc 19h, gi tr
thp nht l 26,56% vo lc 17h.
Hnh 3.8. th biu din h s bin ng ICO theo ma ti trm Nng
Ma kh nm 2005 cho thy gi tr cao nht l 40,91% vo lc 15h, gi tr
thp nht l
24,39% vo lc 7h.
-
14
0
20
40
60
80
100
1 5 9 13 17 21 t(gi)
Ipm
10(%
)
Ma xun
Ma h
Ma thu
Ma ng
Hnh 3.9. th biu din h s bin ng ICO theo ma ti trm Nh B nm
2005
Ma kh gi tr cao nht l 66,70% vo lc 19h, gi tr thp nht l 48,05%
vo lc 16h;
ma ma gi tr cao nht l 56,59% vo lc 4h, gi tr thp nht l 35,58% vo
lc 16h
3.1.4. H s bin ng ca bi PM10
Hnh 3.10: th biu din h s bin ng IPM10 theo ma ti trm Lng nm
2007
Gi tr h s bin ng ln nht ri vo ma thu l 83,63% vo lc 4h v gi tr
thp nht ri
vo ma xun l 40,78% vo lc 21h.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
1 5 9 13 17 21
t(gi)
Ma kh
Ma ma
-
15
0
20
40
60
80
100
1 5 9 13 17 21 t(gi)
Ipm
10(%
)
Ma kh
Ma ma
Hnh 3.11: th biu din h s bin ng IPM10 ti trm Nng nm 2007
Gi tr cao nht ri vo ma kh l 76,45% lc 11h v gi tr thp nht ri vo
ma ma l
45,36% lc 9h.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 5 9 13 17 21 t(gi)
Ipm
10(%
)
Ma kh
Ma ma
Hnh 3.12: th biu din h s bin ng IPM10 ti trm Nh B nm 2007
Gi tr cao nht ri vo ma kh l 66,70% lc 19h v gi tr thp nht ri vo
ma ma l
35,58% lc 16h.
Tm li: Kt qu tnh ton cc c trng s ca kh CO v bi PM10 cho thy cc
ng
bin trnh ngy m v h s bin ng u c cc tr (cc tiu v cc i) trong ngy
v cc cc tr
c gi tr dao ng theo thi gian v v tr a l, do chng b nh hng ca bin
trnh ngy m ca
cc yu t kh tng v tng kt nhit ca kh quyn trong lp khng kh gn mt t
dn n kh CO
v bi PM10 khng phi l qu trnh ngu nhin dng bi v cc c trng s ca cc
thng s trn
bin i theo t khng phi l hng s vi mi t. y l cn c quan trng trong
vic xut s dng
i lng ngu nhin nhiu ng dng ni/ngoi suy b khuyt s liu.
3.2. Hm cu trc thi gian thc nghim ca nhiu ng dng kh CO v bi
PM10
p dng cng thc (7) tnh cc gi tr hm cu trc ' 0( )xD K :
'
' ' 2
0
1
1( ) ( )
N K
i K ixi
D K x xN K
(15)
Trong : xi l cc gi tr ca th hin X
(t);
-
16
N l s lng cc gi tr xi, 0K , K = 1, 2, 3, ..., N-1, 0 1
h
Vic tnh ton ' ( )xD c tin hnh theo tng th hin ca mi ngy, sau kt
qu c
ly trung bnh t tp hp cc th hin ngy. Tnh ton nhn c bng cch lp
chng trnh x l
s liu trn my tnh.
T vic xy dng cc ng cong hm cu trc thc nghim D() cho 3 khu vc a l
khc
nhau ng vi chui s liu di m bo n nh thng k. Kt qu thu c ch ra
rng:
- Tt c cc hm cu trc thc nghim u c dng iu hm cu trc c bn ca nhiu
ng
dng, ngha l hm cu trc tng dn theo v t trng thi bo ha ti *.
- Cc khong thi gian bo ha * ng vi 3 khu vc a l khc nhau cng khc
nhau. Cc
gi tr * bin i t 6h - 9h. y l c s tc gi la chn khong thi gian t 1
* p dng
trong m hnh ni/ngoi suy c trnh by mc 3.3 di y.
V d: Hm cu trc thc nghim ca CO v PM10 vo ma ng nm 2007 ti trm
Lng
c trnh by hnh 3.13 v 3.14.
Hnh 3.13 th hm cu trc thc nghim CO theo thi gian ca nhiu ng (ng
1) v ng
hm cu trc hi quy theo dng ln() (ng 2)
Hnh 3.14 th hm cu trc thc nghim PM10 theo thi gian ca nhiu ng
(ng 1)
v ng hm cu trc hi quy theo dng ln() (ng 2)
3.3. Ni/ngoi suy b khuyt s liu
1
2
-
17
x1
t1
x2
t2
x3
t3
x5
t5
x4
t4
x6
t6
x12
t12
x24
t24
x18
t18
3.3.1. Quy trnh ni/ngoi suy
T th biu din gi tr hm cu trc ca nhiu ng dng ng vi yu t cn nghin
cu,
trong khong bo ha tt nht ca hm cu trc ta la chn s lng h phng
trnh cn thit
xc nh cc h s k
. Gii h n phng trnh vi n n s k
khi s dng phng trnh (38). Theo
kt qu xy dng cc hm cu trc thc nghim ca cc nhiu ng dng i vi kh CO
v bi
PM10 cho thy khong gi tr bo ha ca hm cu trc thi gian thng t c
khi h6 . Nh
vy, cn la chn khong dng tha mn iu kin: 1 *, vi
* = 6
h. ng vi iu ny, s
phng trnh cn c l 7 khi trin khai phng trnh (37) s c t bin i
trong khong dng l
1h 6
h. Khi s xc nh c 6 h s (1, 2, 3, 4, 5, 6) nm trong khong
dng.
S liu quan trc t ng trong mi ngy c 24 gi tr trung bnh gi xi c
chia thnh 4
khong, mi khong c 6 gi tr xi nm trong khong dng ng vi k .
S ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu ht c trnh by hnh 3.15 di y:
(k=1,2, ).
Hnh 3.15. S phn chia cc khong tnh ton ni/ngoi suy
Xt cc trng hp sau:
- Nu s liu trong mi khong thiu ht mt vi gi tr x(tk) th tin hnh
ni/ngoi suy theo
cc bc sau y:
+ Tnh gi tr trung bnh ca cc thng s khng thiu ht:
N
i
i 1
1X x
N , xi - cc gi tr quan trc thc t.
+ Tnh nhiu ng: ' k kX t x t X , trong x(tk) - cc gi tr quan trc
khng thiu
ht ti thi im tk ca th hin X(tk).
+ Ni/ngoi suy nhiu ng ' *kX t theo cng thc: ' * 'k k kkX t X t
.
+ Ni/ngoi suy gi tr thc t thiu ht *kX t theo cng thc: * ' *k kX
t X t X
+ nh gi sai s tng i ca m hnh ng vi tng khong ni/ngoi suy:
*
k k*
k
k
X t X tt
X t
v nh gi hiu sut ca m hnh t c:
*k1 t 100
-
18
Trong cng thc: *kt , *kX t v kX t l cc gi tr ni/ngoi suy v gi tr
thc t theo s liu quan trc ca cc th hin tng ng.
3.3.2. Kt qu ni/ngoi suy
3.3.2.1. Ni/ngoi suy s liu thiu ht trn khong [x(t1)- x(t6)]
Xt gi tr nng kh CO ca trm Lng vo ngy 15/4/2006 (ma xun), cc thng
s
u vo, kt qu ni/ngoi suy v hiu sut ca ca m hnh trnh by bng
3.1.
Bng 3.1. Cc thng s u vo, gi tr ni/ngoi suy v hiu sut m hnh ca kh
CO Trm Lng
ngy 15/4/2006
-
Xt gi tr nng bi PM10 ca trm Lng vo ngy 10/4/2008 (ma xun), cc
thng s
u vo, kt qu ni/ngoi suy v hiu sut ca ca m hnh trnh by bng
3.2.
Bng 3.2. Cc thng s u vo, gi tr ni/ngoi suy v hiu sut m hnh ca bi
PM10 Trm
Lng ngy 10/4/2008
3.3.2.2. Ngoi suy s liu thiu ht trn mt khong [x(t1)- x(t6)]
Trng hp s liu mt trn mt khong lin tip ta s dng 06 s liu lin k
trc
ngoi suy cho s liu khuyt thiu lin k, sau s dng s liu ngoi suy c
v 05 s liu
lin k tip tc ngoi suy cho s liu tip theo. Lp li quy trnh ngoi
suy cho n khi ngoi suy
6 s liu.
V d: Ngoi suy s liu t 7h n 12h cho s liu thng 12 nm 2007 (31
ngy) ca thng
s PM10 ti Trm Lng. Kt qu tnh ton th nghim c trnh by ti hnh
3.16:
Gi 1 2 3 4 5 6
XCO(thc t) (ppm) 0,43 0,42 0,40 0,39 0,41 0,42
k 1,38 -0,67 0,44 0,48 0,44 0,33
Xni suy 1, 4h 0,433 0,39
Hiu sut m hnh 99,24% 99,33%
Xni suy 1,3,5,6h 0,42 0,39 0,41 0,43
Hiu sut m hnh 97,46% 97,63% 99,36% 99,86%
Gi 1 2 3 4 5 6
Xpm10(thc t,(g/m3
) 66 60 62 62 75 72
k 1,29 -0,68 0,38 0,54 0,38 0,32
Xni suy 1, 4h 67,50 72,23
Hiu sut m hnh 98,0% 84,0%
Xni suy 1,3,5,6h 60,09 61,89 60,81 59,57
Hiu sut m hnh 92,0% 99,9% 82,0% 83,0%
-
19
0
50
100
150
200
250
300
350
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
3
Xpm
10(
g/m
3 )
X o c (7h)
X ngoi suy (7h)
0
50
100
150
200
250
300
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
ngy
Xpm
10(
g/m
3)
X o c (8h)
X ngoi suy (8h)
0
50
100
150
200
250
300
350
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
ngy
Xpm
10(
g/m
3 )
X o c (9h)
X ngoi suy (9h)
0
50
100
150
200
250
300
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
ngy
Xpm
10(
g/m
3 )
X o c (10h)
X ngoi suy (10h)
-
20
0
50
100
150
200
250
300
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
ngy
Xpm
10(
g/m
3 )
X o c (11h)
X ngoi suy (11h)
0
50
100
150
200
250
300
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
ngy
Xpm
10(
g/m
3 )
X o c (12h)
X ngoi suy (12h)
Hnh 3.16. th biu din gi tr ngoi suy chui s liu ca bi PM10
thng 12/2007 ti trm Lng
3.3.2.3. S dng cc h s k xc nh c t b d liu c s ni/ngoi suy cho
mt
trm quan trc bt k c cng v tr nghin cu vo cc thi im ca nm khc
* Gi s s liu ca thng s CO ti trm Lng ma h nm 2007 thiu ht nhiu
khng
m bo cho vic xc nh cc h s k, ta th nghim s dng cc h s k xc nh c
vo
ma h ca nm 2004 tnh ton s liu thiu ht cho ma h ca nm 2007, chng
hn tnh ton
vi s liu thng 5 nm 2007. Kt qu tnh ton th nghim c biu din ti Hnh
3.17.
-
21
-
22
Hnh 3.17 th biu din gi tr ni/ngoi suy chui s liu ca bi PM10 thng
5 nm
2007 ti trm Lng
3.3.5. S dng cc h s k xc nh c t b d liu c s ni/ngoi suy s liu
cho
trm quan trc thuc khu vc ln cn
S dng cc h s k c tnh ton t trm Lng b khuyt cho s liu thiu ht
ca
trm quan trc t ng c nh Nguyn Vn C, phng Gia Thy, qun Long Bin, H
Ni. Ta s
dng cc h s k ca trm Lng ma h nm 2004 tnh ton ni/ngoi suy cho s
liu thiu ht
vo ma h nm 2015 (i vi thng s CO) ca trm Nguyn Vn C. Kt qu
ni/ngoi suy cho
thng 5 nm 2015 c trnh by ti Hnh 3.18.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30
Ngy
Xco
(g/
m3)
Xco ni suy (1h)
Xco o c (1h)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30
Ngy
Xco
(g
/m3
)
Xco ni suy (3h)
Xco o c (3h)
-
23
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30
Ngy
Xco
(g
/m3
)
Xco ni suy (4h)
Xco o c (4h)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30
Ngy
Xco
(g/
m3)
Xco ngoi suy (5h)
Xco o c (5h)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30
Ngy
Xco
(g/
m3)
Xco ngoi suy (6h)
Xco o c (6h)
Hnh 3.18. th biu din gi tr ni/ngoi suy chui s liu ca kh CO thng
5 nm 2015 ti
trm Nguyn Vn C
Nhn xt chung:
Kt qu tnh ton th nghim ni/ngoi suy chui s liu khi s dng cc h s k
c xc
nh t b c s d liu tin cy trong m hnh xut i lng nhiu ng dng, kt qu
thu
c cho thy hu ht hiu sut m hnh t c t 75-99,9% L gii phng php
ni/ngoi suy
ti mt s thi im t hiu sut cha cao l do c s nh hng ca cc yu t kh
tng nh lng
ma, thi gian ma, hng gi v tc gi, tc ng cc b ca cc hot ng nhn
sinh. iu ny
cho thy kt qu ni/ngoi suy cn c xem xt ng thi vi cc iu kin kh tng
v cc hot
ng dn sinh, cng nghip ca cc khu vc ln cn, c bit cc khu vc nm u
hng gi.
-
24
KT LUN V KHUYN NGH
1. Kt lun:
i vi c trng s:
phn tch c c trng bin ng ca kh CO v bi PM10 ti 03 trm quan trc
t
ng c nh lin tc Lng - thnh ph H Ni, Nng - thnh ph Nng v Nh B -
thnh
ph H Ch Minh. Kt qu nghin cu c trng s ca kh CO v bi PM10 cho thy
r CO v
PM10 l cc qu trnh khng dng, t xut s dng i lng ngu nhin nhiu ng
dng
xy dng hm cu trc v xc nh cc h s k trong vic thit lp bi ton
ni/ngoi suy b khuyt
chui s liu thiu ht theo thi gian.
i vi hm cu trc ca nhiu ng dng:
ng cu trc thi gian ca nhiu ng i vi kh CO v bi PM10 c xy dng t
cc
gi tr quan trc lin tc ti cc trm nghin cu cho thy c hnh dng kh
tng ng vi hm cu
trc c bn ca qu trnh dng. Tuy c s khc nhau v gi tr ca hm cu trc
gia cc khu vc
pha Bc vi khu vc Min Trung v khu vc pha Nam nhng khong thi gian
bo ha * ca cc
ng cu trc hu ht u bin i t *
6h. Da trn c s ny, xc nh c khong dng:
1h 6
h v xp x ng cong hm cu trc thc nghim bng phng php hi qui di dng
ln
vi h s tng quan R2 ln hn 0,97. S dng phng trnh hi quy dng ln gii
h phng
trnh tm c cc nhn t ni/ngoi suy k (k=1, 2...,6) phc v cho vic
ni/ngoi suy s liu thiu
ht.
- i vi kt qu ni/ngoi suy b khuyt chui s liu thiu ht:
Th nghim ni/ngoi suy i vi kh CO v bi PM10 ti ba khu vc nghin cu
cho cc
trng hp khc nhau, kt qu m hnh ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu ht
da trn vic s
dng i lng ngu nhin nhiu ng dng t chnh xc cao t 75 - 99,9%. y l c
s
trin khai ng dng m hnh vo vic ni/ngoi suy b khuyt s liu thiu ht
cho cc thng s
nghin cu ti cc trm quan trc t ng khc c cng khu vc a l tng t.
Ngoi ra, cc kt
qu thu c ca lun n s ng gp vo hng nghin cu s dng i lng nhiu ng
dng
trong vic ni/ngoi suy b khuyt s liu ni ring v xy dng m hnh d bo
nhim khng kh
ngy ti cc tnh, thnh ph trn phm vi c nc.
2. Khuyn ngh
- Cn c nhng nghin cu nh gi cc c trng bin ng ca cc thng s mi
trng
khng kh da trn s liu quan trc di ng t ng (xe quan trc) ti nhng
im khng c trm
quan trc c nh t ng xy dng b c s d liu y , phc v cng tc qun l,
cnh bo
nhim mi trng khng kh ti cc th trng im trn phm vi c nc.
- T kt qu nghin cu c trng bin ng v m hnh ni/ngoi suy kh CO v bi
PM10
cho thy r bn cnh nh hng ca cc yu t kh tng nh lng ma, thi gian
ma, m,
nhit , hng gi, tc gi v trng thi tng kt nhit kh quyn (bt n nh, cn
bng phim
nh v n nh) th tc ng t cc ngun thi cng nghip, dn sinh, giao thng
cng nh hng
rt ln n hiu sut ca m hnh, cn c nhng nghin cu b sung tip
theo.
-
25
DANH MC CC CNG TRNH KHOA HC CA TC GI LIN QUAN N
LUN N
1. Phm Ngc H, Trn Th Thu Hng (2016), "M hnh ni, ngoi suy b khuyt
s liu
t cc trm quan trc t ng", Tp ch Kh tng thy vn, s 664*Thng 4/2016,
tr. 34-42.
2. Trn Th Thu Hng, Phm Ngc H (2016), "Cc c trng s ca kh CO theo
s liu
quan trc t ng", Tp ch Mi trng chuyn II nm 2016 Kt qu Chng trnh
nghin cu
khoa hc cp Nh nc 33/11-15, tr. 61-65.
3. Trn Th Thu Hng, Phm Ngc H (2016), Ni, ngoi suy s liu bi PM 10
t trm
quan trc mi trng khng kh t ng c nh, Tp ch Mi trng chuyn s III
thng 11
nm 2016 Kt qu nghin cu khoa hc v ng dng cng ngh, tr.89-94.
4. Pham Ngoc Ho, Tran Thi Thu Huong, Interpolating and
extrapolating insufficient data
of PM10 from automatic fixed air environmental monitoring
stations, Proceedings of the ESASGD
2016 - session: Environmental Issues in Mining and Natural
Resources Development, ISBN:978-
604-76-1171-3, pp 186-194.
