Ô nhiễm bụi PM

Ô nhiễm không khí đang là một trong những vấn đề môi trường cấp thiết nhất hiện nay, đặc biệt tại các đô thị lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, nơi nồng độ bụi mịn PM2.5 và PM10 vượt xa ngưỡng cho phép của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) - mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường, hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Việc quan trắc và đo lường chính xác nồng độ bụi là quan trọng để bảo vệ sức khỏe và duy trì môi trường trong lành và bền vững.

Hiện nay, các thiết bị đo hàm lượng bụi tự động, liên tục đang ngày càng trở nên phổ biến, giúp cung cấp dữ liệu một cách liên tục và chính xác. Thách thức lớn nhất trong việc kiểm định/ hiệu chuẩn chúng là đảm bảo tính đồng nhất giữa thiết bị đo và thiết bị chuẩn về mặt kỹ thuật và dữ liệu. Việc kiểm định/ hiệu chuẩn thiết bị đo hàm lượng bụi trong môi trường không khí xung quanh (tự động, liên tục) phụ thuộc vào từng nguyên lý đo khác nhau. Chẳng hạn như nguyên lý cân trọng lượng, suy giảm tia Beta, tán xạ ánh sáng, quang phổ hay cân bằng dao động vi lượng giảm dần (TOEM).

Do đó, nghiên cứu và phát triển hệ thống chuẩn đo lường hàm lượng bụi, áp dụng phương pháp mô phỏng dựa trên điều kiện thực tế của môi trường vào trong phòng thí nghiệm là cần thiết, phục vụ các cơ quan quản lý trong quá trình kiểm định/ hiệu chuẩn. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng thiết bị đo bụi phù hợp, cung cấp dữ liệu chính xác về nồng độ bụi, từ đó góp phần tính toán và đưa ra chỉ số chất lượng không khí chính xác cho cộng đồng.

Làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo ManDust - Hệ thống chuẩn hàm lượng bụi

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển công nghệ cao đã triển khai thành công đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo Hệ thống chuẩn phục vụ kiểm định/hiệu chuẩn thiết bị đo bụi trong môi trường không khí” (ManDust) (mã số: TNMT.2021.996.01), được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt và nghiệm thu ngày 20/12/2023. ManDust - Hệ thống chuẩn hàm lượng bụi PM10/ PM2,5, với công nghệ mới và sáng tạo, một sản phẩm đột phá trong lĩnh vực môi trường.

ManDust được thiết kế và chế tạo theo nguyên lý phối, trộn và hút dòng chảy (khí, bụi) theo nguyên lý đẳng động học (isokinetic) với 04 khối chính: Khối tạo dòng khí sạch, khô; Khối phân tán bụi PM; Tháp trộn với các đầu hút mẫu đẳng động học; Khối đầu ra. Đặc biệt, thiết kế tháp trộn bụi được tối ưu hóa để ngăn chặn thất thoát hạt và đảm bảo sự phân phối đồng đều của hạt PM trong tháp. Hàm lượng bụi được kiểm soát trong khoảng (0 ÷ 2.000) µg/m3, phù hợp với các thiết bị đo bụi thông thường trên thị trường ở Việt Nam.

Với tốc độ dòng chảy và mức độ hỗn loạn trong tháp trộn được kiểm soát và duy trì ở mức thấp để mô phỏng điều kiện lấy mẫu bụi ở trạng thái tĩnh lặng (v < 0,5 m/s). Thiết bị chuẩn và thiết bị cần kiểm định/ hiệu chuẩn đặt bên ngoài tháp, mẫu bụi được lấy qua các đầu lấy mẫu đẳng động lực để hạn chế và đảm bảo tính đồng nhất của hạt bụi (vận tốc và mật độ) giữa bên trong và bên ngoài tháp trộn, giữa các thiết bị tham chiếu và thiết bị cần kiểm định/ hiệu chuẩn là như nhau và đại diện. Thiết kế thẳng đứng của tháp trộn kết hợp với đầu lấy mẫu đẳng động lực và ống lấy mẫu thẳng (không uốn cong) đảm bảo rằng tổn thất do bám dính hoặc thất thoát hạt bụi là không đáng kể. Phần mềm điều khiển hệ thống ManDust được lập trình với nhiều tính năng hữu ích, bao gồm cài đặt cấu hình, vận hành, đo lường, tính toán và lưu trữ dữ liệu giúp người dùng dễ dàng quản lý các thông số, theo dõi quá trình vận hành và thu thập dữ liệu một cách thuận tiện.

ManDust không chỉ phù hợp để kiểm định hoặc hiệu chuẩn các thiết bị đo hàm lượng bụi PM, mà còn có thể được áp dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như đánh giá hiệu suất và đảm bảo chất lượng của các thiết bị đo chất lượng không khí trong môi trường ngoài trời, trong nhà và môi trường làm việc. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng trong các nghiên cứu liên quan đến sức khỏe con người.    

Việc làm chủ công nghệ trong quá trình thiết kế và chế tạo Hệ thống chuẩn hàm lượng bụi bởi nhóm nghiên cứu là hết sức quan trọng, không chỉ trong lĩnh vực quan trắc môi trường mà còn trong quản lý đo lường. Theo thống kê của Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, Việt Nam hiện có hơn 20 tổ chức thực hiện kiểm định/ hiệu chuẩn trong lĩnh vực hóa lý. Tuy nhiên, sự thiếu hụt về năng lực kiểm định hoặc hiệu chuẩn các thiết bị đo bụi như PM2.5 và PM10 trong môi trường không khí xung quanh là do chưa có Hệ thống chuẩn hàm lượng bụi. Do đó, việc phát triển sản phẩm nghiên cứu khoa học có tính ứng dụng cao, đáp ứng nhu cầu thị trường và khả năng liên kết với các doanh nghiệp nhằm đưa công nghệ vào thực tế, là một hướng đi phù hợp và khả thi.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong 04 bài báo trên tạp chí Quốc tế và Việt Nam như "Instrumentation Science & Technology" và "Tạp chí Môi trường". Đồng thời, nhóm nghiên cứu đã đăng ký 03 sản phẩm sở hữu trí tuệ, bao gồm giải pháp hữu ích, kiểu dáng công nghiệp và nhãn hiệu, và được Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn. Ngoài ra, sản phẩm ManDust đã nhận chứng nhận bản quyền tác giả từ Cục Bản quyền tác giả, là bước tiến quan trọng trong việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ và ghi nhận đóng góp sáng tạo của nhóm nghiên cứu.

TS. Dương Thành Nam cùng cộng sự đang nỗ lực nghiên cứu không ngừng để ManDust đáp ứng và vượt qua các yêu cầu kỹ thuật khắt khe của Tiêu chuẩn quốc gia. Các nhà khoa học sẽ tiếp tục hoàn thiện và cải tiến thiết kế, đồng thời tiến hành phân tích và đánh giá chi tiết các đặc tính đo lường của ManDust, qua đó nâng cao chất lượng và độ tin cậy của hệ thống.

Nguồn tin: Chu Thị Ngân, Trung tâm Thông tin - Tư liệu
Xử lý tin: Minh Tâm