Nghiên cứu phân tích và dự báo lượng phát thải khí CO2 và CH4 trên hồ thuỷ điện Sông Bung 4, Nam Giang, tỉnh Quảng Nam
Tóm tắt - Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu phân tích lượng
phát thải khí CO2, CH4 trên hồ thủy điện Sông Bung 4, Nam Giang,
Quảng Nam và áp dụng mô hình hồi quy & phần mềm Eviews để
thiết lập phương trình dự báo lượng khí nhà kính phát thải. Lượng
phát thải CO2 và CH4 ứng với diện tích 15,65 km2 lần lượt nằm
trong khoảng 164,17-286,55 tấn/ngày và 3,60-5,95 tấn/ngày ứng
với công suất phát điện 240 MW. Kết quả phương trình dự báo
lượng phát thải có độ tin cậy cao trong sự thể hiện mối liên hệ giữa
các chỉ tiêu của nước hồ thủy điện (nhiệt độ, DO, pH, COD, tổng
N, tổng P, TDS, độ kiềm, độ dẫn điện) với sự phát thải khí CO2
(R2 = 0,95) và CH4 (R2 = 0,994). Trên cơ sở kết quả nghiên cứu
phân tích mối tương quan giữa CO2 và CH4 với các thông số chất
lượng nước, có thể đề xuất một số biện pháp nhằm giảm thiểu khí
nhà kính từ hồ thuỷ điện Sông Bung 4.
5 trang
8580
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu phân tích và dự báo lượng phát thải khí CO2 và CH4 trên hồ thuỷ điện Sông Bung 4, Nam Giang, tỉnh Quảng Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu phân tích và dự báo lượng phát thải khí CO2 và CH4 trên hồ thuỷ điện Sông Bung 4, Nam Giang, tỉnh Quảng Nam
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 2 171 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ DỰ BÁO LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ CO2 VÀ CH4 TRÊN HỒ THUỶ ĐIỆN SÔNG BUNG 4, NAM GIANG, TỈNH QUẢNG NAM CO2 AND CH4 EMISSIONS ANALYSIS AND MONITORING FROM HYDROPOWER RESERVOIR SONG BUNG 4, NAM GIANG, QUANG NAM PROVINCE Trần Thị Thanh Trang1, Lê Phước Cường*2 1Học viên CH khoá K34, chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng 2Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; lpcuong@dut.udn.vn Tóm tắt - Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu phân tích lượng phát thải khí CO2, CH4 trên hồ thủy điện Sông Bung 4, Nam Giang, Quảng Nam và áp dụng mô hình hồi quy & phần mềm Eviews để thiết lập phương trình dự báo lượng khí nhà kính phát thải. Lượng phát thải CO2 và CH4 ứng với diện tích 15,65 km 2 lần lượt nằm trong khoảng 164,17-286,55 tấn/ngày và 3,60-5,95 tấn/ngày ứng với công suất phát điện 240 MW. Kết quả phương trình dự báo lượng phát thải có độ tin cậy cao trong sự thể hiện mối liên hệ giữa các chỉ tiêu của nước hồ thủy điện (nhiệt độ, DO, pH, COD, tổng N, tổng P, TDS, độ kiềm, độ dẫn điện) với sự phát thải khí CO2 (R2 = 0,95) và CH4 (R 2 = 0,994). Trên cơ sở kết quả nghiên cứu phân tích mối tương quan giữa CO2 và CH4 với các thông số chất lượng nước, có thể đề xuất một số biện pháp nhằm giảm thiểu khí nhà kính từ hồ thuỷ điện Sông Bung 4. Abstract - This article presents the study results of CO2 and CH4 emissions analysis and applies the Eviews software & regression model to build the equation of greenhouse gas emission estimation on Song Bung 4 hydropower resevoir, Nam Giang, Quang Nam. The CO2 and CH4 emissions in the area of 15.65 km 2 are in the ranges of 164.17-286.55 tons/day and 3.60-5.95 tons/day, respectively, with a capacity of 240 MW. The result of constructing, with high-confidence, estimation equation for the relationship between water parameters (temperature, DO, pH, COD, total N, total P, TDS, alkalinity, conductivity) with CO2 (R 2 = 0.95) and CH4 (R2 = 0.994) emissions. Based on the results of the study on the correlation between CO2 and CH4 and water quality parameters, some measures to mitigate greenhouse gas from Song Bung 4 hydropower reservoir are proposed. Từ khóa - phân tích hóa học; khí nhà kính; hồ thủy điện; phát thải; Sông Bung 4 Key words - chemical analysis; greenhouse gas; hydropower reservoir; emission; Song Bung 4 1. Đặt vấn đề Biến đổi khí hậu là vấn đề toàn cầu, thách thức lớn nhất đối với toàn nhân loại, thể hiện qua các hiện tượng thời tiết cực đoan, dị thường. Điển hình là nhiệt độ tăng, mưa lớn, bão mạnh, lũ lụt, hạn hán, Những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến con người và các thay đổi của hệ thống khí hậu cũng đã được ghi nhận từ những năm 1950 [1]. Nguyên nhân chính là do phát thải khí nhà kính, chủ yếu là từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người. Khí nhà kính được định nghĩa là những thành phần của khí quyển, được tạo ra do tự nhiên và các hoạt động của con người. Chúng có khả năng hấp thụ các tia bức xạ sóng dài do bề mặt Trái đất phản xạ lại khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời, sau đó phân tán nhiệt cho Trái đất, gây nên hiệu ứng nhà kính. Tiếp tục phát thải khí nhà kính sẽ gây ra những biến đổi lớn khí hậu toàn cầu cũng như những ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường tự nhiên và con người [1]. Nguồn năng lượng tạo ra từ đốt nhiên liệu hóa thạch cung cấp điện cho toàn cầu khoảng 68% vào năm 2007 và là nguyên nhân chính thải ra khí nhà kính tới bầu khí quyển (ước tính 40%) [2]. So với nguyên liệu hóa thạch thì năng lượng thủy điện được xem như nguồn năng lượng tái tạo với ưu điểm là ít khí thải nhà kính [3]. Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây cho thấy, những hồ thủy điện có khả năng sản sinh khí carbonic vào khí quyển, đặc biệt trong 20 năm đầu tích nước [4]. Điều này chủ yếu do lượng sinh khối ngập lụt, lượng hữu cơ trong đất bị xói mòn đất liên tục đổ vào hồ chứa tăng vượt quá mức do quá trình xây dựng hồ tạo nên. Thời gian lưu nước trong hồ cao, kết hợp với lượng chất dinh dưỡng cao, thuận lợi cho sự phân hủy hữu cơ tạo CO2 và CH4 [5]. Hiện tại, việc quan trắc chất lượng nước định kỳ được thực hiện thuận lợi hơn nhiều so với quan trắc khí CO2 và CH4 sinh ra từ hồ thủy điện. Trước tình hình đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu phân tích lượng phát thải khí CO2, CH4 và áp dụng mô hình hồi quy & phần mềm Eviews để thiết lập phương trình dự báo lượng khí CO2, CH4 phát thải dựa trên việc đo đạc và phân tích chất lượng nước tại hồ thuỷ điện Sông Bung 4, Nam Giang, tỉnh Quảng Nam. 2. Đối tượng và phương pháp 2.1. Đối tượng Các thông số trong việc dự báo lượng khí CO2 và CH4 phát thải trên hồ chứa thủy điện Sông Bung 4 là nồng độ khí CO2 và CH4 và các thông số chất lượng nước cơ bản quan trắc định kì tại hồ. Các số liệu được tổng hợp và ứng dụng mô hình hồi quy để dự báo mối liên hệ giữa các yếu tố thông qua mối liên hệ tương quan. Trên thế giới mô hình hồi quy được Amit Kumar và M. P. Sharma sử dụng để dự báo khả năng khí nhà kính phát thải từ hồ thủy điện Oyun ở Ấn Độ và một số hồ khác [10]. Nghiên cứu khẳng định phát thải khí nhà kính có mối liên quan chặt chẽ đến chất lượng nước. Cho đến nay có ít nhất 85 báo cáo nghiên cứu tập trung về khí nhà kính từ hồ thủy điện. Ở Việt Nam, đối với lĩnh vực môi trường mô hình hồi quy đã được Nguyễn Hữu Huấn áp dụng để xây dựng phương trình dự báo khả năng khí H2S phát thải trên sông Tô Lịch năm 2015 [11] hay một số đề tài nghiên cứu về khả năng phát thải khí nhà kính từ lâm nghiệp, trồng lúa nước [12], [13]. Trong nghiên cứu này, tác giả thực hiện việc kiểm tra tính chính xác của phương pháp ứng dụng mô hình hồi quy đối với khả năng phát thải khí CH4 và CO2 thông qua các thông số chất lượng nước cơ bản trên hồ thuỷ điện Sông Bung 4, tỉnh Quảng Nam trong khoảng thời gian từ 172 Trần Thị Thanh Trang, Lê Phước Cường 15/6/2018 đến 15/9/2018. Mỗi tháng lấy 1 mẫu khí CH4, 1 mẫu khí CO2 và 1 mẫu nước tại mỗi vị trí lấy mẫu. Thời gian lấy mẫu chia làm 3 đợt. Đợt một lấy mẫu ngày 29/6/2018 tại 4 vị trí C1, C2, C3, C4. Đợt hai lấy mẫu ngày 29/7/2018 tại 4 vị trí C1, C2, C3, C4. Đợt ba lấy mẫu ngày 29/6/2018 tại 4 vị trí C1, C2, C3, C4. Hình 1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu 2.2. Phương pháp lấy mẫu thực địa 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu nước Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu nước được thực hiện theo hướng dẫn của các tiêu chuẩn quốc gia. Kết quả phân tích các thông số chất lượng nước được trình bày ở Bảng 1. Quá trình phân tích mẫu được thực hiện tại phòng thí ngiệm của Phân viện khoa học an toàn vệ sinh lao động và bảo vệ môi trường miền Trung. Bảng 1. Các thông số chất lượng nước thực địa TT (No) Chỉ tiêu (Test Properties) Phương pháp thử nghiệm (Test Method) ĐVT (Unit) 1 pH TCVN 6492:2011 - 2 Nhiệt độ SMEWW 2550B:2012 oC 3 Độ dẫn điện SMEWW 2510B:2012 µS/cm 4 TDS HD01-DD-TDS/CD mg/l 5 DO TCVN 7325:2004 mg/l 6 COD TCVN 6491:1999 mg/l 7 Độ kiềm TCVN6636-1:2000 mg/l 8 Tổng Nito TCVN 6638:2000 mg/l 9 Photphat TCVN 6202:2008 mg/l 2.2.2. Phương pháp lấy mẫu khí Lấy mẫu khí CO2 Áp dụng phương pháp lấy mẫu khí trong buồng kín (Rolston, 1986; Rochette và Nikita, 2008). Hộp lấy mẫu CO2 là hình trụ kín, phải đáp ứng được yêu cầu chiều cao của hộp không nhỏ hơn 10 cm, mức độ ngậm sâu vào bề mặt hồ là từ 5cm trở lên. Thiết kế kích thước của hộp thu khí CO2: (đường kính x chiều cao) = 30 cm x 20 cm, trong đó phần ngập nước là 7 cm, chiều cao hữu dụng của hộp lấy mẫu là 13 cm. Không khí trong hộp kín được hút bởi máy Kimoto – HS7 với lưu lượng 2 lít/phút và được hấp thụ bởi dung dịch Ba(OH)2, không khí qua máy thu khí không còn CO2, tiếp tục quay trở lại hộp kín nhằm đẩy lượng khí CO2 còn ở trong hộp. Thời gian thu mẫu là 10 phút [6], [7]. CO2 hấp thụ với dung dịch Ba(OH)2 tạo thành kết tủa BaCO3. Dựa vào nguyên tắc trên cho không khí có CO2 tác dụng với một lượng dư dung dịch Ba(OH)2 và chuẩn độ lại lượng dư Ba(OH)2 bằng axit oxalic. Dựa vào cân bằng vật chất, tỷ lệ phát thải CO2 được tính theo công thức: RCO2 = (Rhộp – RC – RI)*V/S/T Trong đó: RCO2 là lượng phát thải khí CO2 (mg/m2/giờ); Rhộp là tổng lượng khí CO2 thu được trong hộp thu khí (mg); RC là lượng khí CO2 có sẵn trong không khí có sẵn trong hộp lấy mẫu (mg); RI là lượng khí CO2 tuần hoàn lại trong hộp lấy mẫu (RI = 0); V là thể tích hộp lấy mẫu (m3); S là diện tích tiếp xúc bề mặt phát thải của hộp lấy mẫu (m2); T là thời gian lấy mẫu (giờ). Lấy mẫu khí CH4 Dựa trên phương pháp buồng kín được chụp trên mặt nước (Rolston, 1986), buồng kín có thể tích xác định được chụp lên bề mặt cần thu khí, hút khí ở thời điểm 0 phút (nhằm xác định lượng khí CH4 ban đầu có trong hộp kín), 10 phút, 20 phút. Hút khí từ buồng khí bằng xilanh. Lưu khí trong ống thủy tinh trung tính với thể tích 20 ml đã được hút chân không. Kích thước hộp thu khí CH4 (đường kính x chiều cao) = 30 cm x 20 cm, trong đó phần ngập nước là 7cm, chiều cao hữu dụng của hộp lấy mẫu là 13 cm [6]. Công thức xác định tỷ lệ phát thải khí CH4 là RCH4 = ∆𝐶/∆𝑇 *V/S Trong đó: RCH4 là lượng phát thải khí CH4 (mg/m2/giờ); ∆𝐶/∆𝑇 là tốc độ tăng nồng độ khí CH4 trong buồng kín (mg/m3/giờ); V là thể tích hộp lấy mẫu (m3); S là diện tích tiếp xúc bề mặt phát thải của hộp lấy mẫu (m2). Mẫu khí ngay sau khi được lấy về được phân tích nồng độ khí bằng máy sắc kí khí GC17A sử dụng cột mao quản và detector FID với khí mang là N2. Hình 2. Hình ảnh lấy mẫu nước và khí trên hồ thủy điện Sông Bung 4 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 2 173 2.3. Phương pháp ứng dụng mô hình hồi quy Ưu điểm của mô hình hồi quy là áp dụng được với nhiều thông số thực nghiệm có các đơn vị đo khác nhau, nhưng các yếu tố thực nghiệm phải cùng thời điểm đo [8]. Nội dung của nghiên cứu là tìm ra phương trình mô tả các mối quan hệ giữa các yếu tố chất lượng nước như: Nhiệt độ, DO, COD, độ kiềm, nitrat, tổng phốt pho, pH, TDS, độ dẫn điện với lượng khí CO2, CH4 đo được ở các vị trí và trong các tháng nghiên cứu. Dựa trên các mối quan hệ này thiết lập phương trình dự báo khả năng phát thải khí CO2, CH4. Phương trình hồi quy nhiều biến có dạng tổng quát: 𝑌k = 𝛽 + 𝛽1 𝑋1 + 𝛽2 𝑋2 + 𝛽3 𝑋3 + 𝛽4𝑋4 + ⋯ + 𝛽𝑘 𝑋𝑘 Trong đó: Yk là biến phụ thuộc (CO2 và CH4), k là biến độc lập X (k = 9); 𝛽 là hệ số tự do, 𝛽1,2,,𝑘 là hệ số hồi quy riêng hay hệ số góc; R2 là hệ số xác định (hệ số tương quan), R2 có giá trị từ 0 đến 1, là đại lượng đo lường mức độ phù hợp của hàm hồi quy. Theo lý thuyết toán học của phương pháp mô hình hồi quy thì cách đánh giá mối liên hệ từ số tương quan nhau như sau: Bảng 2. Đánh giá mối liên hệ từ hệ số xác định [8] TT R2 Mức đánh giá 1 0 ≤ R2 ≤ 0,3 Tương quan ở mức độ thấp 2 0,3 ≤ R2 ≤ 0,5 Tương quan ở mức trung bình 3 0,5 ≤ R2 ≤ 0,7 Tương quan khá chặt chẽ 4 0,7 ≤ R2 ≤ 0,9 Tương quan chặt chẽ 5 0,9 ≤ R2 ≤ 1 Tương quan rất chặt chẽ Bảng 3. Dữ liệu đầu vào của mô hình Eviews Biến phụ thuộc Các biến độc lập 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CO2 CH4 Nhiệt độ DO COD Độ kiềm Tổng N P04 3− pH TDS Độ dẫn điện 2.4. Nghiên cứu thực nghiệm 2.4.1. Đặc điểm khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu là lòng hồ Thủy điện Sông Bung 4 với tổng diện tích mặt hồ ở mực nước dâng bình thường là 15,65 km2 với 510,8 triệu km3 nước, nằm trên lưu vực sông Bung chiếm một diện tích khá lớn của xã Zuôih và xã Tà Bhing, huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam. Hình 3. Khu vực hồ thủy điện Sông Bung 4 2.4.2. Xác định lượng khí CO2 và CH4 phát thải trên mặt hồ a. Giá trị CO2 Giá trị CO2 đo được trên mặt hồ thủy điện Sông Bung 4 trong các đợt tháng 6, tháng 7, tháng 8 trung bình dao động từ 10,49 – 18,31 mg/m2 /ngày, Giá trị trung bình cao nhất là vào tháng 7/2018 là 18,31 mg/m2/ngày. Tính toán lượng phát thải CO2 ứng với diện tích 15,65 km2 dao động khoảng 164,17 – 286,55 tấn/ngày ứng với công suất phát điện 240 MW. b. Giá trị CH4 Giá trị CH4 đo được trên mặt hồ thủy điện Sông Bung 4 trong các đợt tháng 6, tháng 7, tháng 8 trung bình dao động từ 0,23 – 0,38 mg/m2/ngày, Giá trị trung bình cao nhất là vào tháng 7/2018 là 0,38 mg/m2/ngày. Tính toán lượng phát thải CH4 ứng với diện tích 15,65 km2 dao động khoảng 3,60 – 5,95 tấn/ngày ứng với công suất phát điện 240 MW. 2.4.3. Mối tương quan giữa khí CO2 và CH4 với một số chỉ tiêu trong nước hồ thủy điện Sông Bung 4 a. Mối tương quan giữa CO2 với một số chỉ tiêu nước Bảng 4. Mối tương quan giữa CO2 với một số chỉ tiêu trong nước TT Mối tương quan Biểu thức tương quan R2 1 với nhiệt độ y = 1,53x – 30,13 0,64 2 với DO y = -7,05x + 58,75 0,53 3 với COD y = 1,89x + 0,90 0,09 4 với độ kiềm y = 0,62x – 17,22 0,52 5 với tổng N y = 37,78x + 6,05 0,24 6 với P04 3− y = -91,36x + 22,07 0,47 7 với pH y = -14,68x + 118,01 0,56 8 với TDS y = 1,29x – 2,27 0,27 9 với độ dẫn điện y = 0,05x + 3,49 0,02 CO2 (mg/m2/ngày), nhiệt độ (oC), DO (mg/l), độ kiềm (mg/l), Nitrat (mg/l), tổng P (mg/l), pH, TDS (mg/l), độ dẫn diện (µs/cm) Hệ số R2 giữa CO2 với các thông số chất lượng nước được thể hiện ở Bảng 4 cho thấy độ tin cậy R2 cao giữa khí CO2 với nhiệt độ (R2 = 0,64), DO (R2 = 0,53), độ kiềm (R2 = 0,52), pH (R2 = 0,56). Mối tương quan giữa CO2 và độ dẫn điện (R2 = 0,02) mối tương quan rất thấp có nghĩa là 2 biến này không có mối liên hệ với nhau. Khả năng sinh khí CO2 ở hồ chứa bị ảnh hưởng chủ yếu bởi nhiệt độ, DO, độ kiềm và pH. Sử dụng phương pháp hồi quy và phần mềm Eviews, nhóm nghiên cứu đã đưa ra phương trình dự báo lượng khí CO2 phát thải như bên dưới: Hình 4. Kết quả chạy phần mềm Eviews đối với khí CO2 Phương trình dự báo phát thải khí CO2 R2 A1= 1,35B – 10,22 – 3,13C + 0,02D + 0,03E - 5,61F – 47,26G + 1,48H - 0,08I 0,95 A1 =CO2, B = nhiệt độ, C = DO, D= COD, E = độ kiềm, F = tổng N, G = P04 3−, H= pH, I = TDS (loại bỏ thông số dộ dẫn diện vì có mối tương quan rất thấp) 174 Trần Thị Thanh Trang, Lê Phước Cường Mối tương quan giữa biến phụ thuộc là CO2 và 8 biến độc lập: nhiệt độ, COD, DO, tổng N, độ kiềm, P04 3−, pH, tổng chất rắn hòa tan với hệ số xác định R2 = 0,95. Điều này có nghĩa là phương trình dự báo phát thải dựa trên số lượng lớn các thông số có độ tin cậy cao trong thể hiện mối liên hệ giữa các chỉ tiêu của nước hồ thuỷ điện với sự phát thải khí CO2. b. Mối tương quan giữa CH4 với một số chỉ tiêu nước Bảng 5. Mối tương quan giữa CH4 với một số chỉ tiêu trong nước TT Mối tương quan Biểu thức tương quan R2 1 với nhiệt độ y = 0,02x – 0,35 0,61 2 với DO y = -0,06x + 0,67 0,15 3 với COD y = 0,07x – 0,17 0,58 4 với độ kiềm y = 0,01x – 0,04 0,27 5 với tổng N y = 0,62x + 0,18 0,28 6 với P04 3− y = -0,37x + 0,34 0,03 7 với pH y = -0,24x + 1,99 0,54 8 với TDS y = 0,01x + 0,12 0,16 9 với độ dẫn điện y = 0,00x – 0,19 0,22 CH4 (mg/m2/ngày), nhiệt độ (oC), DO (mg/l), độ kiềm (mg/l), Nitrat (mg/l), tổng P (mg/l), pH, TDS (mg/l), độ dẫn diện (µs/cm) Hình 5. Kết quả chạy phần mềm Eviews đối với khí CH4 Hệ số R2 giữa CH4 với các thông số chất lượng nước được thể hiện ở Bảng 4 cho thấy độ tin cậy R2 cao giữa khí CH4 với nhiệt độ (R2 = 0,61), COD (R2 = 0,58), pH (R2 = 0,54). Khả năng phát thải khí CH4 ở hồ chứa bị ảnh hưởng chủ yếu bởi nhiệt độ, COD và pH. Sử dụng phương pháp hồi quy và phần mềm Eviews, nhóm nghiên cứu đã đưa ra phương trình dự báo lượng khí CH4 phát thải như bên dưới: Phương trình dự báo phát thải khí CH4 R2 A2 = 0,764 + 0,009B – 0,086C + 0,048D -0,005E – 0,123F + 0,857G - 0,095H + 0,012I + 0,001K 0,994 A1 =CO2, B = nhiệt độ, C = DO, D= COD, E = độ kiềm, F = tổng N, G = P04 3−, H= pH, I = TDS, K = độ dẫn điện Mối tương quan giữa biến phụ thuộc là CH4 và 9 biến độc lập: nhiệt độ, DO, COD, độ kiềm, tổng N, P04 3−, pH, tổng chất rắn hòa tan, độ dẫn điện với hệ số xác định R2 tối đa là R2 = 0,994. Điều này có nghĩa là phương trình dự báo phát thải dựa trên số lượng lớn các thông số có độ tin cậy cao trong thể hiện mối liên hệ giữa các chỉ tiêu của nước hồ thuỷ điện với sự phát thải khí CH4. 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1. Kết quả nghiên cứu 3.1.1. Khí CO2 Giá trị dự báo lượng phát thải khí CO2 trong mô hình có giá trị trung bình cao hơn so với giá trị thực nghiệm. Độ lệch chuẩn của khí CO2 thực nghiệm (SD = 2,85) và dự báo (SD = 2,79) cho thấy sự biến thiên quanh giá trị trung bình không cao. Bảng 6. Tỷ lệ phát thải khí CO2 từ hồ thủy điện Sông Bung 4 Thông số Tỷ lệ phát thải khí CO2 (mg/m2/ngày) Quan trắc Dự báo Số mẫu khí 12 12 Giá trị nhỏ nhất 10,49 9,53 Giá trị lớn nhất 18,31 17,76 Giá trị trung bình 13,44 13,66 Độ lệch chuẩn 2,85 2,79 Hình 6. Biểu đồ thể hiện CO2 thực nghiệm và dự báo Dựa trên kết quả trên Hình 6, ta thấy kết quả đo quan trắc thực nghiệm mẫu khí CO2 có độ tương quan rất chặt chẽ với kết quả dự báo khi ứng dụng chạy phần mềm Eviews. 3.1.2. Khí CH4 Bảng 7. Tỷ lệ phát tải khí CH4 từ hồ thủy điện Sông Bung 4 Thông số Tỷ lệ phát thải khí CH4 (mg/m2/ngày) Quan trắc Dự báo Số mẫu khí 12 12 Giá trị nhỏ nhất 0,230 0,190 Giá trị lớn nhất 0,380 0,340 Giá trị trung bình 0,300 0,280 Độ lệch chuẩn 0,002 0,002 Hình 7. Biểu đồ thể hiện CH4 thực nghiệm và dự báo Giá trị dự báo lượng phát thải khí CO2 trong mô hình có giá trị trung bình xấp xỉ bằng giá trị thực nghiệm. Độ lệch chuẩn của khí CO2 thực nghiệm (SD = 0,002) và dự báo (SD = 0,002) cho thấy sự biến thiên quanh giá trị trung bình không cao. Dựa trên kết quả trên Hình 7, ta thấy kết quả đo quan -5 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 P h ầ n d ư G ía t rị C O 2 m 2 /n g à y Số mẫu CO2 GIÁ TRỊ QUAN TRẮC GIÁ TRỊ DỰ BÁO PHẦN DƯ -0.06 -0.05 -0.04 -0.03 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 0 5 10 15 P h ầ n d ư L ư ợ n g C H 4 m 2 /n g à y Số mẫu GIÁ TRỊ QUAN TRẮC GIÁ TRỊ DỰ BÁO ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 2 175 trắc thực nghiệm mẫu khí CH4 có độ tương quan rất chặt chẽ với kết quả dự báo khi ứng dụng chạy phần mềm Eviews. 3.2. Thảo luận Qua kết quả phân tích khí và chất lượng nước hồ thuỷ điện Sông Bung 4, tác giả đã phân tích mối tương quan tuyến tính hồi quy giữa CO2 và CH4 với 9 yếu tố chất lượng nước trong lòng hồ thủy điện, cho thấy: - Lượng khí CO2 phát thải từ hồ có mối quan hệ chặt chẽ với nhiều thông số chất lượng nước trong đó có 4 yếu tố chính là: nhiệt độ, DO, độ kiềm, pH và các yếu tố khác là COD, tổng N, Phốt Phát, TDS. - Lượng khí CH4 phát thải từ hồ có mối quan hệ chặt chẽ với nhiều thông số chất lượng nước trong đó có 3 yếu tố chính là: nhiệt độ, COD, pH và các yếu tố khác là DO, độ kiềm, tổng N, Phốt Phát, TDS, độ dẫn điện. 3.3. Kiến nghị Kết quả của nghiên cứu có thể áp dụng để tính toán dự báo lượng khí CO2 và CH4 phát sinh từ hồ chứa thông qua việc tận dụng được kết quả đo chất lượng nước định kỳ thực hiện theo Luật bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 năm 2014 tại các hồ thủy điện. Bên cạnh đó, trên cơ sở kết quả nghiên cứu phân tích mối tương quan giữa CO2 và CH4 với các thông số chất lượng nước, có thể đề xuất một số biện pháp giảm thiểu khí nhà kính từ hồ thuỷ điện Sông Bung 4 cụ thể như: trồng rừng và bảo vệ rừng đầu nguồn (hấp phụ khí nhà kính); quản lý sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất, nước lưu vực hồ chứa Sông Bung 4. 4. Kết luận Kết quả nghiên cứu, phân tích cho thấy lượng phát thải khí CO2 và CH4 phát thải từ hồ thủy điện Sông Bung 4, Nam Giang, Quảng Nam có mối quan hệ chặt chẽ với các thông số chất lượng nước (nhiệt độ, DO, pH, COD, TDS, tổng N, tổng P, độ kiềm, độ dẫn điện). Nghiên cứu đã đưa ra dự báo lượng phát thải CO2, CH4 với độ chính xác có độ tin cậy cao (hệ số xác định của khí CO2 là R2 = 0,95 và hệ số xác định của khí CH4 là R2 = 0,994). Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng rộng rãi trong công tác nghiên cứu khoa học và trực quan sinh động trong hoạt động giảng dạy cho sinh viên các ngành khoa học môi trường và đây cũng là cơ sở để thực hiện các nghiên cứu sâu trong việc giảm thiểu lượng phát thải khí nhà kính từ các hồ thuỷ điện. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IPCC. Intergovernmental Panel on Climate Change's Fourth ssessment Report, 2007. [2] Sasaki Y., Resolution of resistivity tomography inferred from numerical simulation, Geophysical Prospecting, 1992 (40), pp 453-464. [3] Huttunen, J.T.; Vaisanen, T.S.; Hellsten, S.K.; Heikkinen, M.; Nykanen, H.; Jungner, H.; Niskanen, A.; Virtanen, M.O.; Lindqvist, O.V.; Nenonen, O.S. & Martikainen, P.J.. Fluxes of CH4, CO2, and N2O in hydroelectric reservoirs Lokka and Porttipahta in the northern boreal zone in Finland. Global Biogeochemical Cycles, Vol.16. No.1, Mar, 2002, pp.0886-6236. [4] Barros, N.; Cole, J.J.; Tranvik, L.J.; Prairie, Y.T.; Bastviken, D.; Huszar, V.L.M.; Del Giorgio, P. & Roland, F.. Carbon emission from hydroelectric reservoirs linked to reservoir age and latitude. Nature Geoscience, Vol.4. No.9, 2011, pp. 593-596. [5] WCD, World Commission on Dams. Dams and Development: A New Framework for Decision-Making. Earthscan Publications. Available via 2000. [6] Rolston D.E. Gas diffusivity in Methods of Soil Analysis Part 1: Physical and Mineralogical Methods 2nd Ed. ed. A Klute. American Society of Agronomy Inc. Soil Science Society of America Inc, Madison, WI., 1986, pp. 1089-1120. [7] P. Rochette, and S.E. Nikita, Chamber Measurements of Soil Nitrous Oxide Flux: Are Absolute Values Reliable?, Soil Science Society of America Journal, 2007 (72), p.331. [8] GS.TS. Nguyễn Quang Dong, PGS.TS. Nguyên Thị Minh, “Kinh tế lượng”, NXB Đại học Kinh tế Quốc dân, 2012. [9] McGillvray P.R and Oldenburg D.W (1990), Methods for calculating Frechet derivatives and sensitivities for he non-linear inverse problem, A comparative study, Geophysical Prospecting, 38, pp 499-524. [10] A. Kumar, M.P. Sharma, Greenhouse gas emissions from hydropower reservoirs, Hydro Nepal, 2012 (11), pp. 37-42. [11] Nguyễn Hữu Huấn, Nghiên cứu sự hình thành và phát tán H2S từ sông tô lịch. Luận án Tiến sỹ khoa học môi trường, 2015. [12] Đoàn Văn Điếm, Đánh giá sự phát thải khí nhà kính từ nông nghiệp và lâm nghiệp ở Việt Nam đều xuất biện pháp giảm thiểu và kiểm soát, 2011. [13] Mai Văn Trịnh, Trần Văn Thể, Bùi Thị Phuong Loan, “Tiềm năng giảm thiểu phát thải khí nhà kính của ngành sản xuất lúa nước ở Việt Nam”, 2013. (BBT nhận bài: 04/10/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 22/10/2018)
File đính kèm:
- nghien_cuu_phan_tich_va_du_bao_luong_phat_thai_khi_co2_va_ch.pdf
