Embed Size (px)
Citation preview
HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG TẠI VIỆT NAM – XU HƯỚNG
PHÁT TRIỂN CỦA THẾ GIỚI HIỆN NAY
Nguyễn Văn Thùy
Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường
Hải Phòng, 6/2014
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
Tổng quan về công nghệ quan trắc môi trườngI
Hiện trạng công nghệ quan trắc môi trường ở
Việt Nam
II
I. Tổng quan về công nghệ quan trắc môi trường
1. Công nghệ QTMT nước
• Quan trắc môi trường nước mặt:
- Thiết bị đo đơn chỉ tiêu:
+ pH/ORP: Phương pháp đo điện cực (chọn lọc ion)
+ TDS/EC: Phương pháp đo điện cực
+ Độ đục: Phương pháp quang học
+ DO/t0: Chủ yếu dùng công nghệ màng
- Thiết bị đo đa chỉ tiêu: Hiện nay có rất nhiều
thiết bị đo đa chỉ tiêu, thuận lợi cho quan trắc hiện
trường với đặc tính gọn nhẹ, dễ sử dụng, sử dụng
công nghệ tiên tiến (công nghệ quang học) của
các Hãng: Hach, Horiba, YSI…Một số thiết bị
tích hợp hệ thống tự làm sạch bằng cần gạt.
1. Công nghệ QTMT nước (tiếp)
1. Công nghệ QTMT nước (tiếp)
- Hệ thống Trạm quan trắc tự động, cố định:
Hiện nay, mô hình các trạm quan trắc môi
trường nước tự động, cố định đang phổ biến trên
thế giới, quan trắc các thông số như: pH, nhiệt độ,
DO, EC, độ đục, TSS, Nitrat,…
Phương pháp đo
Máy đo chất lượng
nước HORIBA U-50
Quan trắc môi trường nước tự động, liên tục
- Công nghệ quan trắc môi trường nước tự động,di động cũng đang phổ biến trên thế giới.
• Quan trắc môi trường nước biển: QTMT nướcbiển đang được áp dụng công nghệ tiên tiến:
- Phổ biến hiện nay là công nghệ quan trắc trựctuyến (online).
- Sử dụng nguồn năng lượng mặt trời
- Dùng các tàu chuyên dụng đi quan trắc trênbiển.
• Quan trắc môi trường nước dưới đất: Kết quả
quan trắc cung cấp một bức tranh hoàn thiện, đầy
đủ và chính xác nhất về số lượng, chất lượng
nước, phục vụ các nhu cầu phát triển kinh tế xã
hội và dự báo khả năng sử dụng tài nguyên nước
trong tương lai.
• Quan trắc môi trường nước thải:
Hệ thống quan trắc nước thải tự động, liên tục
phổ biến hiện nay của các hãng HACH, Horiba,
WTW...
- Các đầu đo chịu được điều kiện khắc nghiệt của
môi trường.
Trạm quan trắc tự động tại bể nước thải
Sensor đo thông số: pH, TSS, COD
Trung tâm điều khiển trạm
quan trắc từ xa
2. Công nghệ QTMT khí
Căn cứ vào các phương pháp tiêu chuẩn và sự phát triển
của các phương pháp tương đương được công nhận có thể
chia ra làm 02 loại nhóm chính như sau:
- Nhóm phương pháp manual
- Nhóm phương pháp tự động
- Nhóm phương pháp mô hình
2. Công nghệ QTMT khí (tiếp)
2.1. Nhóm phương pháp manual:
- Là các hướng dẫn kỹ thuật chi tiết cho việc quan trắc một
thông số cụ thể từ hiện trường đến phân tích trong phòng thí
nghiệm, việc thu mẫu có thể là chủ động hoặc thụ động
- Bao gồm các phương pháp gốc đã được công nhận, phê
duyệt bởi các tổ chức uy tín trên thế giới (US. EPA, ISO,…)
và được viện dẫn là các Tiêu chuẩn để xác định nồng độ các
chất. Ví dụ: US. EPA M6 : Xác định nồng độ SO2 trong khí
thải, ISO 6768:1998: Xác định NO2 trong không khí xung
quanh.
2. Công nghệ QTMT khí (tiếp)
2.2. Nhóm phương pháp tự động:
- Là nhóm phương pháp phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng
vào hầu hết các lĩnh vực hiện nay,
Vận hành dựa trên các nguyên lý chính sau (đã được phê duyệt là
phương pháp tương đương tại US EPA, Mcert, TUV):
– Trắc Quang/Photometry
– Phát quang hóa học/Chemiluminescence
– Chuyển đổi quang phổ hồng ngoại/Fourier transform
infrared spectroscopy-FTIR
được ứng dụng để phát triển hệ thống trạm quan trắc tự động,
di động, cố định- AQMS- hệ thống quan trắc liên tục khí thải -
CEMs
- Đặc biệt trong nhóm này là các thiết bị cầm tay (portable
equipment) sử dụng các sensor điện hóa
2. Công nghệ QTMT khí (tiếp)
• Ngoài ra, hiện nay, một số phương pháp cũng đã được sử dụng tuy
chưa rộng rãi : Phương pháp mô hình, phương pháp vệ tinh
Sự kết hợp giữa các phương pháp là lựa chọn hoàn hảo cho công
tác quan trắc môi trường
Quan trắc bụi:
- Lấy mẫu định kỳ
- Lấy mẫu tự động
- Hệ thống quan trắc tự động, liên tục (online):
Trạm cố định, xe di động (Công nghệ đo bằng
phương pháp quang hóa học)
Ốnglấymẫu
Thiếtbị bứcxạ β
Bộkhuếch đại
Màn hìnhhiển thị
Băngtải bụi
Phương pháp đo bằng tán xạ ánh sáng
Phương
pháp đo
bằng hập
thụ sóng
beta
Quan trắc khí thải:
- Lấy mẫu định kỳ
- Quan trắc theo
nguyên lý isokinetic
- Xây dựng các hệ
thống quan trắc khí
thải tự động, liên tục
và giám sát tập trung
Lấy mẫu khí thải theo
phương pháp đẳng động học
(Isokinetic)
Tiến hành lấy mẫu khí thải theo phương pháp
đẳng động học (Isokinetic)
3. Quan trắc một số chất độc hại trong môi trường
Quan trắc, phân tích Dioxin và các hợp chất khó
phân huỷ Furam, POPs
Công ước Minamata về Thủy ngân
Quan trắc và phân tíchthủy ngân là một phầntrong Công ướcMinamata. Thủy ngânđược quan trắc và phântích trong không khíxung quanh; quan trắcphát thải từ các nguồnphát thải tĩnh; quan trắctích lũy sinh học từ cácnguồn thực phẩm
Các ca nhiễm độc thủy ngân trên thế giới và sự ra
đời của Công ước Minamata
Công nghệ và kỹ thuật lấy mẫu thủy ngân
- Lấy mẫu không khí: Lấy mẫu khí xung quanh kiểulắng đọng bằng thiết bị chuyên dụng; lấy mẫu phátthải theo phương pháp đẳng động học (isokinetic)EPA 29.
- Lấy mẫu đất, nước và sinh vật: Lấy mẫu đất, nướcvà sinh vật theo các tiêu chuẩn hiện hành của ViệtNam và thế giới (EPA, JIS, ISO, WHO…)
Lấy mẫu không khí xung quanh Lấy mẫu phát thải theo EPA 29
- Phân tích thủy ngân trong phòng thí nghiệm
bằng các thiết bị phân tích thủy ngân chuyên dụng
(Hg Analyser), ICP-MS cho độ chính xác cao.
- Các thiết bị đo nhanh cũng được sử dụng trong
quan trắc và phân tích thủy ngân tại hiện trường,
phương pháp cho độ tin cậy tốt
Thiết bị đo nhanh thủy ngânThiết bị ICP-MS phân tích thủy ngân
hàm lượng cực thấp
Công nghệ và kỹ thuật lấy mẫu thủy ngân
4. Công nghệ/phương pháp phân tích trongphòng thí nghiệm.
- Phòng thí nghiệm hiện
đại, trang bị các công cụ
phân tích tự động, với
tiêu chí: sản xuất kịp
thời, kết quả chính xác,
chi phí thấp.
4. Công nghệ/phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm (tiếp)
- Thiết bị AAS
(Atomic Absorption
Spectrophotometric)
4. Công nghệ/phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm (tiếp)
• Thiết bị GC/MS (Gas Chromatography/Mas
Spectrometry)
4. Công nghệ/phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm (tiếp)
• Thiết bị sắc ký phân giải caoHRGC/HRMS (HighRevolution GasChromatography/ HighRevolution Mas Spectrometry):Thiết bị có giới hạn phát hiệnsiêu vết cỡ 10-15g, chủ yếu dùngđể phân tích các hơp chấtPOPs( dioxin, PCBs, PCBs likeDioxin… ) ở nồng độ siêu nhỏ,trong không khí, nước uốngthực phẩm…
4. Công nghệ/phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm (tiếp)
Máy phân tích sắc
ký Ion (IC): phân
tích các Cation
(Na+, Ca+, Mg2+)
các Anion (Cl-, F-,
NO2-, SO42-, PO4
3- ..)
với thao tác sử dụng
đơn giản, tiện dụng
và đạt kết quả
nhanh, chính xác
5. Công nghệ viễn thám trong QTMT
• Phạm vi không gian lớn: quan trắc các vấn đề môi
trường toàn cầu
5. Công nghệ viễn thám trong QTMT (tiếp)
Các vấn đề đang được một số dự án thực hiện:
quan trắc bụi toàn cầu, quan trắc Armoni, quan
trắc tảo biển, Clorophyn, ..
6. Truyền nhận và xử lý số liệu• Cơ sở hạ tầng
- Tại các trạm: Các trạm quan trắc môi trường khôngkhí, nước nằm trong mạng lưới quan trắc tự động, đềuđược trang bị hạ tầng mạng internet đường truyềnADSL tương đối ổn định, phục vụ cho việc truyềnnhận số liệu từ các trạm đến trung tâm CSDL.
- Tại trung tâm: Trung tâm (phòng máy chủ) đượctrang bị các thiết bị mạng hiện đại (router, switch,checkpoint, firewall…) phục vụ duy trì mạng internetvới tốc độ đường truyền Mix trong nước(20Mb/s) vàquốc tế lên đến 1,5Mb/s đảm bảo được tính ổn địnhvà tốc độ nhận dữ liệu từ nhiều trạm trong cùng mộtthời điểm. Ngoài ra tại trung tâm có một hệ thốngtường lửa được thiết lập chặt chẽ đáp ứng được cácvấn đề về bảo mật dữ liệu.
Công nghệ truyền nhận số liệu
6. Truyền nhận và xử lý số liệu
• Hệ thống phần mềm truyền nhận dữ liệu qua môitrường 3G/GSM.
- Ứng dụng công nghệ truyền số liệu qua môi trườngviễn thông không dây 3G/GSM có thể giải quyếtđược vấn đề truyền số liệu tại các trạm có vị trí địa lýphức tạp, chưa có internet.
- Ứng dụng công nghệ không dây phát triển các phầnmềm khai thác, quản lý dữ liệu quan trắc tự động(cảnh báo, khai thác trên thiết bị di động).
Hệ thống cơ bản sẽ gồm 2 phần chính:
+ Tại trạm: Thiết bị thu phát 3G/GSM (có thể tíchhợp datalogger).
+ Tại trung tâm: Cài đặt các phần mềm tiếp nhận dữliệu tại trung tâm (qua IP, Webservices…) và đưa dữliệu vào cơ sở dữ liệu.
Hệ thống quản lý và lưu trữ dữ liệu
Phần cứng
- Hệ thống phòng máy chủ hiệnđại,
- Hệ thống có các thiết bị lưutrữ, ổ cứng với dung lượng lớn(bigdata) được thiết kế theo cácmáy chủ lưu trữ riêng biệt đảmbảo được khả năng lưu trữ dữliệu trong thời gian dài (FTP,Server dữ liệu thô, Server dữliệu đã kiểm duyệt…)
- Hệ thống được thiết kế chophép sao lưu, backup các dữliệu theo lịch thiết lập đảm bảođược tính bảo toàn dữ liệu vàphục hồi khi có sự cố.
Phần mềm
- Các hệ thống server máy chủ được cài đặt cáchệ quản trị cơ sở dữ liệu bản quyền được sửdụng cho các hệ thống dữ liệu lớn(bigdata)như: DataWareHouse, Microsoft SQL Servercùng với các hệ điều hành Linux, WindowServer.
- Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu này cho phéplưu trữ dữ liệu rất lớn ( Tính đến 11/6/2014CSDL Quan trắc đã có xấp xỉ 31 triệu bản ghi)và hoàn toàn có thể đáp ứng được tần xuấttruyền nhận dữ liệu là 5phut/bản ghi như hiệntại.
- Vấn đề bảo mật cũng được thiết kế tối ưu đảmbảo được an toàn và tránh ở mức tối đa sự cốthất thoát dữ liệu.
Phần mềm xử lý dữ liệu
- Để đáp ứng được công tác quản lý dữ liệu,
các phần mềm thương mại, bản quyền cũng
được trang bị và cài đặt cho các hệ thống máy
tính trạm, máy tính cá nhân như: Envi Man,
ArcGis Server, ArcGIS, IOVIS…
Phần mềm chuyển đổi dữ liệu (đối với những
dạng dữ liệu không theo cấu trúc chuẩn truyền về
từ các trạm)
Chuyển đổi
Dữ liệu phi cấu trúc Dữ liệu có cấu trúc
7. Hiện trạng và xu hướng
• Hiện trạng:
- Đo nhanh tại hiện trường, gắn kết với định vị
GPS, gắn với hình ảnh.
- Quan trắc gắn với Smartphone
- Đầu tư quan trắc tự động, liên tục
- Các nguồn thải (khí, nước): đều được giám sát
trực tuyến, liên tục.
- Đo, ghi số liệu, truyền thẳng về CSDL trung
tâm (đặc biệt là các hệ thống quan trắc khí thải):
3G, GSM
- Quan trắc kim loại nặng trong nước: có các
trạm quan trắc tự động liên tục (các thông số: Fe,
Cu, ….)
- Ứng dụng năng lượng mặt trời.
- Quan trắc - CSDL - công bố thông tin cộng
đồng: thông số, chỉ số chất lượng môi trường: trên
internet cho cộng đồng truy cập thường xuyên.
• Xu hướng:
- Quan trắc môi trường nước: Sử dụng các chỉ thị
sinh học, Biomonitoring.
- Quan trắc tự động, ngay tại hiện trường.
- Quan trắc khí: có nhiều thiết bị đo nhanh hiện
trường với độ chính xác cao, gọn nhẹ.
- Quan trắc - CSDL - công bố thông tin cộng đồng
Air Quality Index(AQI) Values)
Levels of Health Concern
0-50 Good
51-100 Moderate
101-150 Unhealthy for Sensitive Groups
151 to 200 Unhealthy
201 to 300 Very Unhealthy
301 to 500 Hazardous
II. Hiện trạng công nghệ quan trắc
môi trường ở Việt Nam
• Quan trắc môi trường xung quanh
- Nước mặt: Tần suất quan trắc còn ít (3 - 4 lần/năm).
+ Một số địa phương, thiết bị quan trắc cũ, lạc hậu, chưa
đáp ứng được với nhu cầu thực tiễn.
+ Tại một số địa phương như: Hà Nội, Hải Phòng,
Quảng Ninh, Bắc Giang, Thái Nguyên, Hồ Chí Minh,
Đồng Nai, Bà Rịa-Vũng Tàu, Bình Dương, Đà Nẵng...),
trang thiết bị và con người đã được quan tâm đầu tư
trang thiết bị hiện đại.
- Nước biển: Hiện tại mới chỉ tập chung quan trắc
nước biển ven bờ. Quan trắc nước biển xa bờ
chưa được chú trọng, thiếu thiết bị cũng như
phương tiện để thực hiện các chương trình quan
trắc xa bờ.
Bước đầu tiếp cận với công nghệ quan trắc
online liên tục.
- Nước ngầm:
Hiện nay đang chủ yếu quan trắc nước ngầm
bằng phương pháp thủ công, đang bắt đầu tiếp cận
với công nghệ quan trắc tự động.
Quan trắc thủ công Quan trắc tự động
- Nước thải:
+ Bước đầu đã xây dựng các hệ thống quan trắc
nước thải tự động, liên tục và giám sát tập trung.
Hệ thống QT tự động
- Quan trắc môi trường không khí:
+ Chủ yếu quan trắc các thông số cơ bản: CO,
SO2, NOX, O3.. bằng phương pháp thủ công.
Quan trắc môi trường không khí (tiếp)
+ Đã đầu tư các trạm quan trắc tự động, cố định;
với công nghệ hiện đại
Trạm quan
trắc khí tự
động tại
Nguyễn
Văn Cừ,
Long Biên,
Hà Nội
Trạm
quan trắc
khí tự
động đặt
tại Đại
học Bách
khoa Đà
Nẵng
Trạm quan
trắc khí tự
động tại
Nha Trang
Trạm quan
trắc khí tự
động tại
Đồng Nai
Quan trắc môi trường không khí (tiếp)
+ Song song với việc đầu tư xây dựng các Trạm
QT tự động, cố định, các xe quan trắc tự động, di
động cũng đang được đầu tư. Các module
phân tích khí
trong xeXe quan trắc tự động,
di động
• Quan trắc tác động
- Thực hiện theo cam kết trong các ĐTM đã
được phê duyệt.
- Công nghệ, thiết bị chưa đáp ứng được yêu
cầu so với thực tiễn, mới chỉ tập chung chủ yếu
là lấy mẫu định kỳ, đo nhanh tại hiện trường
cũng còn ít.
- Hiện tại đã đầu tư các Trạm quan trắc tự động
nhưng việc giám sát cũng chưa tốt;
- Chưa khai thác hết nguồn số liệu quan trắc được,
khâu xử lý số liệu chưa được tốt.
- Chưa có đầy đủ văn bản QPPL về quan trắc phát
thải tự động, liên tục.
Trân trọng cảm ơn!
