Nghiên cứu xác định xu thế lắng đọng axit tại các trạm thuộc mạng lưới giám sát lắng đọng axit vùng đông á (EANET)

 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH XU THẾ LẮNG ĐỌNG AXIT
 TẠI CÁC TRẠM THUỘC MẠNG LƯỚI GIÁM SÁT
 LẮNG ĐỌNG AXIT VÙNG ĐÔNG Á (EANET)
 Ngô Thị Vân Anh, Dương Hồng Sơn, Nguyễn Thị Hằng Nga,
 Lê Văn Linh, Lê Ngọc Cầu, Trần Thị Diệu Hằng
 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
 Tóm tắt: Với chuỗi số liệu quan trắc lắng đọng ướt trong 15 năm (2000-2014) của 54 trạm giám 
sát lắng đọng axit thuộc Mạng lưới EANET, xu thế biến đổi của lắng đọng axit được xác định bằng 
phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall. Kết quả chỉ ra rằng, lắng đọng của 
 + 2-
ion H và nss-SO 4 nhìn chung có cùng xu thế giảm trên toàn vùng Đông Á, ngoại trừ một số ít trạm 
ở khu vực Đông Nam Á là có xu thế tăng. Như vậy, có thể nhận thấy rằng, hiện tượng mưa axit nói 
 -
chung đã có xu thế giảm trên hầu khắp vùng Đông Á. Tuy nhiên, đối với lắng đọng ion NO 3 lại có hai 
xu thế rõ rệt: Xu thế giảm ở khu vực Đông Bắc Á và xu thế tăng ở khu vực Đông Nam Á. 
 Từ khóa: Lắng đọng axit, xu thế, Seasonal Mann-Kendall, EANET.
1. Mở đầu axit vùng Đông Á (EANET) được thành lập gồm 
 Lắng đọng axit là một hiện tượng đã được 9 quốc gia trong đó có Việt Nam. Đến nay, 
phát hiện từ lâu song được chú ý nhiều nhất EANET đã có 13 quốc gia thành viên và phát 
từ khoảng những năm 1980 cho đến nay do triển được hệ thống 58 trạm giám sát lắng 
tác hại của chúng gây ra ở nhiều quốc gia, khu đọng ướt. Các trạm này tuân thủ hướng dẫn 
vực trên thế giới. Lắng đọng axit được tạo kỹ thuật chung của EANET và đảm bảo chất 
thành trong điều kiện khí quyển ô nhiễm do lượng/kiểm soát chất lượng (QA/QC) theo quy 
 định của EANET. Các trạm giám sát lắng đọng 
sự phát thải quá mức các khí SO 2, NO x từ các 
nguồn thải công nghiệp và có khả năng lan xa axit của mạng EANET chính thức cung cấp số 
tới hàng trăm, hàng nghìn kilomet. Bởi vậy, có liệu từ năm 2000 đến nay. Với chuỗi số liệu 15 
thể nguồn phát thải sinh ra từ quốc gia này năm (2000-2015), việc nghiên cứu đánh giá 
nhưng lại có thể ảnh hưởng tới nhiều quốc hiện trạng cũng như xu thế thay đổi của mức 
gia lân cận do sự chuyển động quy mô lớn của độ lắng đọng axit trong khu vực Đông Á là rất 
chúng trong khí quyển. Lắng đọng axit có thể quan trọng giúp chúng ta có cái nhìn khái quát 
gây ra những hậu quả nghiêm trọng như: Làm về  nh trạng lắng đọng axit cũng như đánh giá 
hư hại mùa màng, giảm năng suất cây trồng, hiệu quả của các biện pháp giảm phát thải ô 
phá hủy rừng cây, đe dọa cuộc sống của các nhiễm không khí trong thời gian qua.
loài sinh vật, phá hoại các công trình kiến trúc, Bài báo này sẽ giới thiệu kết quả đánh giá 
xây dựng, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức xu thế biến đổi của lắng đọng axit ướt tại các 
khỏe của con người. Những tác động  êu cực trạm thuộc Mạng lưới giám sát lắng đọng axit 
này thường kéo dài và khó khắc phục. Bởi vậy, vùng Đông Á (EANET), dựa trên phương pháp 
lắng đọng axit là vấn đề mang  nh khu vực,  nh toán kiểm nghiệm xu thế phi tham số 
cần sự quan tâm và chung tay giải quyết của Seasonal Mann-Kendall. Việc áp dụng phương 
các quốc gia. pháp  nh toán xu thế này khác với phương 
 Năm 1999, Mạng lưới giám sát lắng đọng pháp bình phương tối thiểu mà các nghiên 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 61
 Số 1 - Tháng 3/2017
cứu trước đây đã dùng, kết hợp với việc kiểm (Si) được  nh như sau:
nghiệm mức ý nghĩa của xu thế và biểu diễn nii − 1 n
kết quả đến từng điểm trạm là những đóng Ssgnxxiijik=−∑ ∑ ()
 k== 1j + k 1
góp mới của bài báo này.
 Trong đó,
2. Số liệu và phương pháp nghiên cứu
 Sgn(xij – xik)= 1 khi xij – xik >0
2.1. Nguồn số liệu quan trắc
 0 khi xij – xik =0
 Hiện nay, trong số 58 trạm quan trắc lắng 
 -1 khi xij – xik <0
đọng axit của EANET có 54 trạm đáp ứng yêu 
cầu về số liệu theo quy định của EANET (yêu Giá trị thống kê Mann-Kendall của tất cả 
cầu về sự đầy đủ tổng lượng mưa (total precip- các tháng (S’) được  nh như sau:
ita on-TP), thời gian mưa liên tục (precipita- m
 ′
 S = ∑S i
 on coverage length-PCL) và chất lượng của số i=1
liệu (data quality ojec ve-DQO)). Số liệu trung Trong đó, m là số các tháng trong 1 năm, 
bình tháng mức độ lắng đọng ướt (mmol/ m= 12.
 2 + 2- 2-
m ) của 3 ion: H , nss-SO (SO có nguồn S′ -1
 4 4  ′
gốc không phải từ muối biển), NO - thu thập  if S >0
 3  VAR() S'
từ 54 trạm của mạng EANET sẽ được sử dụng 
 G' Z=0SK if S |=0 ′
để đánh giá xu thế. Đây là 3 ion quan trọng  S′ +1
thể hiện mức độ lắng đọng axit bởi bản chất  if S′ <0
  VAR() S'
của mưa axit là do sự có mặt của axit H SO và 
 2 4 với VAR(S’) là phương sai của S’, được  nh 
HNO trong nước mưa. Chuỗi số liệu được thu 
 3 bởi: m
 ′
thập liên tục trong 15 năm (2000-2015). VAR(S ) = VAR(S∑ ) i
 i=1
2.2. Phương pháp kiểm nghiệm phi tham số 
 và VAR (Si) là phương sai của Si, được  nh 
Seasonal Mann-Kendall
 theo công thức sau:
 Kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-
 g
Kendall nhằm xác định xu thế của một chuỗi 1  i 
 VARSnn12n5() iiiiipipip=−+−−+ tt12t5 ()() ∑ ()() 
số liệu (tập mẫu) đã được sắp xếp theo trình 18  p= 1 
tự thời gian. Phương pháp này so sánh độ Trong đó, g i là số nhóm trong trong tháng 
lớn tương đối của các phần tử của chuỗi chứ thứ i và t ip là số phần tử thuộc nhóm p trong 
không xét chính giá trị của các phần tử. Điều tháng thứ i.
này giúp tránh được xu thế giả tạo do một 
 ZSK có phân bố chuẩn chuẩn hóa N(0,1). Giá 
vài giá trị cực trị cục bộ gây ra nếu sử dụng 
 trị ZSK dương thể hiện chuỗi có xu thế tăng, âm 
phương pháp  nh toán xu thế tuyến  nh bằng thể hiện chuỗi có xu thế giảm. Do Z € N(0,1) 
bình phương tối thiểu thông thường. Một ưu nên việc kiểm nghiệm chuỗi có xu thế hay 
điểm nữa của phương pháp này là không cần không trở nên đơn giản.
quan tâm việc tập mẫu tuân theo luật phân Trong nghiên cứu này, các giá trị xu thế 
bố nào. Các công thức  nh toán đã áp dụng được chỉ ra với mức ý nghĩa 5% (p<0,05), nghĩa 
với phương pháp này được mô tả ngắn gọn là xác suất phạm sai lầm loại 1 là 5%.
dưới đây.
 Seasonal Mann-Kendall là phương pháp 
 Giả sử có chuỗi số liệu trình tự thời gian kiểm nghiệm phi tham số, xác định xu thế đối 
theo tháng (xi1, xi 2,, xi n) với xi biểu diễn số với chuỗi số liệu có sự biến thiên theo mùa. 
liệu tại thời điểm i cho các năm từ 1, 2 n. Phương pháp này được lựa chọn sử dụng 
 Giá trị thống kê Mann-Kendall tại tháng i trong nghiên cứu là do bản chất của mức độ 
 62 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
 Số 1 - Tháng 3/2017
lắng đọng ướt axit phụ thuộc vào lượng mưa Kết quả xác định xu thế lắng đọng ướt của 
 + 2- -
và mức độ ô nhiễm không khí, vì vậy nó bị ảnh các ion H , nss-SO 4 , NO 3 được thể hiện qua 
hưởng bởi yếu tố mùa. chỉ số Z (Bảng 1) và giá trị p thể hiện mức ý 
3. Kết quả và phân  ch nghĩa của chỉ số Z xác định được.
 Bảng 1. Xu thế biến đổi của lắng đọng ướt trong giai đoạn 2000-2015
 + - 2-
 TT Tên trạm Tên quốc gia H NO 3 nns-SO4
 Z p Z p Z p
 1 Phnom Penh Campuchia 0,28 0,000 0,23 0,002 0,09 0,233
 2 Guanyinqiao Trung Quốc -0,02 0,775 0,17 0,046 0,08 0,353
 3 Haifu Trung Quốc -0,41 0,000 0,17 0,069 -0,20 0,051
 4 Jinyunshan Trung Quốc 0,20 0,001 0,29 0,000 -0,09 0,129
 5 Shizhan Trung Quốc -0,25 0,000 -0,24 0,000 -0,38 0,000
 6 Weishuiyuan Trung Quốc 0,13 0,194 -0,17 0,080 -0,30 0,002
 7 Jiwozi Trung Quốc -0,10 0,148 -0,14 0,052 0,00 1,000
 8 Hongwen Trung Quốc -0,02 0,663 -0,06 0,283 -0,12 0,035
 9 Xiaoping Trung Quốc -0,13 0,023 0,05 0,404 0,02 0,758
 10 Zhuxiandong Trung Quốc -0,06 0,483 -0,21 0,127 -0,25 0,075
 11 Xiang Zhou Trung Quốc -0,01 0,742 0,02 0,616 -0,13 0,018
 12 Jakarta Indonesia 0,21 0,000 0,00 0,975 0,01 0,838
 13 Serpong Indonesia -0,20 0,001 -0,06 0,282 0,00 0,937
 14 Kototabang Indonesia 0,12 0,035 0,15 0,012 0,19 0,001
 15 Bandung Indonesia -0,18 0,003 0,08 0,153 0,11 0,072
 16 Maros Indonesia 0,07 0,480 -0,02 0,791 0,02 0,860
 17 Rishiri Nhật Bản 0,30 0,000 0,11 0,064 0,03 0,622
 18 Ochiishi Nhật Bản -0,03 0,630 0,08 0,265 -0,04 0,547
 19 Tappi Nhật Bản -0,04 0,501 0,08 0,221 0,04 0,501
 20 Sado-seki Nhật Bản -0,02 0,773 0,10 0,108 0,05 0,358
 21 Happo Nhật Bản -0,17 0,003 0,03 0,654 -0,15 0,008
 22 Ijira Nhật Bản -0,14 0,015 -0,15 0,011 -0,19 0,001
 23 Oki Nhật Bản 0,09 0,120 0,09 0,112 0,01 0,818
 24 Banryu Nhật Bản 0,02 0,658 0,01 0,862 0,00 0,976
 25 Yusuhara Nhật Bản 0,02 0,682 -0,01 0,884 0,01 0,815
 26 Hedo Nhật Bản -0,05 0,353 -0,01 0,909 -0,03 0,622
 27 Ogasawara Nhật Bản -0,08 0,162 -0,02 0,679 -0,04 0,493
 28 Tokyo Nhật Bản -0,18 0,041 -0,09 0,284 -0,07 0,434
 29 PetalingJaya Malaysia -0,04 0,476 0,16 0,004 -0,02 0,753
 30 TanahRata Malaysia -0,04 0,525 -0,02 0,783 0,07 0,205
 31 DanumValley Malaysia -0,13 0,166 0,02 0,775 -0,03 0,734
 32 Kuching Malaysia -0,16 0,083 -0,02 0,792 0,17 0,069
 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 63
 Số 1 - Tháng 3/2017
 33 Ulaanbaatar Mông Cổ 0,20 0,006 -0,06 0,431 -0,07 0,362
 34 Terelj Mông Cổ -0,20 0,004 -0,16 0,020 -0,18 0,008
 35 Yangon Myanma -0,43 0,000 -0,07 0,567 -0,01 0,897
 36 MetroManila Philipin -0,27 0,000 0,04 0,537 -0,06 0,382
 37 LosBanos Philipin -0,06 0,333 0,22 0,000 -0,07 0,285
 38 Mt,Sto,Tomas Philipin -0,01 0,887 0,03 0,752 0,05 0,518
 39 Kanghwa Hàn Quốc 0,07 0,226 -0,05 0,355 -0,11 0,061
 40 Cheju Hàn Quốc -0,32 0,000 -0,09 0,108 -0,13 0,020
 41 Imsil Nga -0,08 0,175 0,07 0,238 -0,03 0,582
 42 Mondy Nga -0,07 0,270 -0,25 0,000 -0,27 0,000
 43 Listvyanka Nga -0,11 0,058 -0,20 0,000 -0,02 0,704
 44 Irkutsk Nga 0,08 0,196 -0,15 0,007 -0,05 0,391
 45 Primorskaya Nga -0,03 0,644 0,09 0,140 -0,11 0,069
 46 Bangkok Thái Lan -0,16 0,005 0,08 0,165 -0,19 0,001
 47 Samutprakarn Thái Lan -0,37 0,000 -0,17 0,031 -0,34 0,000
 48 Pathumthani Thái Lan -0,08 0,144 0,10 0,089 -0,15 0,008
 49 Chiang Mai Thái Lan -0,15 0,033 -0,05 0,444 0,00 0,974
 50 Nakhon Ratcha- Thái Lan -0,21 0,014 -0,12 0,168 -0,10 0,203
 sima
 51 Hà Nội Việt Nam 0,01 0,833 0,27 0,000 0,15 0,009
 52 Hòa Bình Việt Nam -0,24 0,000 0,27 0,000 0,02 0,706
 53 Cúc Phương Việt Nam -0,15 0,172 -0,02 0,820 -0,04 0,699
 54 Đà Nẵng Việt Nam -0,52 0,000 -0,08 0,500 -0,08 0,500
 Ghi chú: chỉ số Z dương/âm thể hiện xu thế tăng/giảm.
 thể hiện mức ý nghĩa p<0,1; thể hiện mức ý nghĩa p<0,05
a) Xu thế lắng đọng ion H+ trắc, chỉ có 14 trạm thỏa mãn mức ý nghĩa 
 Tổng lượng lắng đọng của ion H + có xu 5% (p<0,05), trong đó có 12 trạm có xu thế 
hướng giảm rõ rệt theo thời gian ở hầu khắp giảm và chỉ có 2 trạm có xu thế tăng, cụ thể là 
các trạm trên toàn vùng. Trong 54 trạm, có Kotobang (Indonesia) và Hà Nội (Việt Nam) 
24 trạm (chiếm khoảng 44%) được phát hiện (Hình 1b).
có xu thế biến đổi thỏa mãn mức ý nghĩa 5% -
 c) Xu thế lắng đọng ion NO3
(p<0,05), trong đó phần lớn (18 trạm) có xu Trong 15 trạm thỏa mãn mức ý nghĩa 5%, 
hướng giảm theo thời gian,và chỉ có 6 trạm 8 trạm có xu hướng giảm và 7 trạm có xu 
có xu hướng tăng, cụ thể là Phnom Penh hướng ngày càng tăng là Phnom Penh (Campu-
(Campuchia), Jinyunshan (Trung Quốc), chia), Guanyinqiao (Trung Quốc), Kototabang 
Jakarta và Kototabang (Indonesia), Rishiri (Indonesia), PetalingJaya (Malaysia), 
(Nhật Bản), Ulaanbaatar (Mông Cổ) (Hình 1a). LosBanos (Philippin), Hà Nội, Hòa Bình (Việt 
b) Xu thế lắng đọng ion nss-SO 2- + 2-
 4 Nam). Khác với 2 ion H và nss-SO 4 , lắng đọng 
 Tương tự như ion H +, mức lắng đọng ion của ion NO3- có 2 xu thế rõ rệt: Xu thế giảm ở 
 2-
nss-SO4 cũng có xu thế giảm ở hầu khắp khu vực Đông Bắc Á và xu thế tăng ở khu vực 
các trạm theo thời gian. Trong 54 trạm quan Đông Nam Á (Hình 1c). 
 64 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
 Số 1 - Tháng 3/2017
 -
 Có thể nhận thấy trong giai đoạn 2000- ion NO 3 lại thể hiện 2 xu hướng khác biệt: Xu 
 + 2- 
2015, mức lắng đọng của 2 ion H và nss-SO 4 thế giảm ở hầu hết các trạm thuộc khu vực 
có cùng xu thế giảm trên hầu hết các trạm, Đông Bắc Á và xu thế tăng ở các trạm thuộc 
ngoại trừ một số trạm ở khu vực Đông Nam Á khu vực Đông Nam Á. 
có xu hướng tăng. Tuy nhiên, xu thế lắng đọng 
 + 2-
 a) I on H b) Ion nss-SO4
 Ghi chú: Xu thế tăng/giảm ứng với hình 
 tam giác hướng lên/xuống. Với giá trị xu thế 
 thỏa mãn mức ý nghĩa p<0,05 thì tam giác 
 được tô đặc.
 Hình 1. Xu thế lắng đọng của các ion H+ (a), 
 2 -
 nss-SO4 - (b), NO3 (c) 
 tại các trạm giám sát axit EANET
 -
 c) Ion NO3
4. Kết luận thế thay đổi mức độ lắng đọng của 3 ion 
 Trong bài báo này, nhóm tác giả đã sử đại diện cho  nh axit trong nước mưa: H +, 
 2- - 
dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số nss-SO4 , NO 3 trong giai đoạn 2000-2015. Đây 
Seasonal Mann-Kendall để đánh giá xu là phương pháp xác định xu thế đã được sử 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 65
 Số 1 - Tháng 3/2017
dụng rộng rãi trên thế giới, tuy nhiên ở Việt chuỗi số liệu chưa đủ dài nên mức có ý nghĩa 
Nam thì còn khá hạn chế, đặc biệt trong lĩnh của phân  ch thống kê của một số trạm chưa 
vực nghiên cứu môi trường. Với nghiên cứu cao, như vậy có thể ảnh hưởng tới việc đánh 
này, đây là lần đầu  ên phương pháp Sea- giá xu thế của toàn vùng. 
sonal Mann-Kendall được sử dụng để nghiên Trong tương lai khi có chuỗi số liệu đủ dài 
cứu xác định xu thế trong lĩnh vực môi trường (20 - 30 năm), nhóm tác giả sẽ  ếp tục nghiên 
không khí tại Việt Nam. cứu ứng dụng phương pháp Seasonal Mann-
 Kết quả cho thấy, với chuỗi số liệu 15 Kendall để đánh giá xu thế thay đổi mức độ 
năm, phương pháp này đã xác định được xu lắng đọng axit cho vùng Đông Á. Đồng thời, 
 + 2-
thế giảm lắng đọng của 2 ion H , nss-SO 4 nói sẽ xác định thêm độ lớn xu thế chuỗi (Sen’s 
chung trên hầu khắp vùng Đông Á. Đối với lắng slope) - xu thế tăng/giảm theo cách ước lượng 
 -
đọng ion NO 3 xác định được hai xu thế rõ rệt: của Sen, P.K. Điều này vô cùng quan trọng để 
Xu thế giảm ở khu vực Đông Bắc Á và xu thế đưa ra cái nhìn chính xác hơn về diễn biến, độ 
tăng ở khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, do lớn thay đổi và xu thế lắng đọng axit.
 Tài liệu tham khảo
1. Network Center for EANET, Data Report on the Acid Deposi on in the East Asian Region 2000-
 2014.
2. Network Center for EANET, Asia Center for Air Pollu on Research (ACAP), Review on the State 
 of Air Pollu on in East Asia (February 2015) .
3. Phan Văn Tân (2005), Các phương pháp thống kê trong khí hậu, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Sen, P.K., Es mates of the Regression Coeffi cient Based on Kendall’s Tau, Journal of the Ameri-
 can Sta s cal Associa on , 63(324) (1968) 1379-1389.
5. Viện Khí tượng Thủy văn (2002), Hỏi đáp về lắng đọng axit, NXB Nông nghiệp.
6. h p://www.eanet.asia
7. h p://vsp.pnnl.gov/help/Vsample/Design_Trend_Seasonal_Kendall.htm
 RESEARCH ON ACID DEPOSITION TREND IN SITES UNDER ACID
 DEPOSITION MONITORING NETWORK IN EAST ASIA (EANET)
 Ngo Thi Van Anh, Duong Hong Son, Nguyen Thi Hang Nga,
 Le Van Linh, Le Ngoc Cau, Tran Thi Dieu Hang
 Vietnam Ins tute of Meteorology, Hydrology and Climate change
 Abstract: Regarding the 15-year data series (2000-2014) of 54 acid deposi on monitoring sites 
within EANET network, the variable trend of acid deposi on is iden fi ed by Seasonal Mann-Kendall 
 + 2-
method. The deposi ons of both H and nss-SO 4 is decreasing all over East Asia region in general, 
except for a few sites in South East Asia which present the increasing trend. Though acid rain phenom-
 -
enon has probably declined in almost region. However, the NO 3 deposi on shows decreasing fi gure in 
North East Asia but increasing in South East Asia. 
 Keywords: acid deposi on, trend, Seasonal Mann-Kendall, EANET.
 66 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
 Số 1 - Tháng 3/2017