Khói quang hóa: Cơ chế, ảnh hưởng và giải pháp tại Việt Nam | Môn Môi trường và phát triển bền vững - Đại học Xây Dựng Hà Nội

lOMoAR cPSD| 58970315
**Khói Quang Hóa: Cơ Chế, Ảnh Hưởng và Giải Pháp Trong Bối Cảnh Việt Nam và Ngành Xây Dựng** ---
1. Giới thiệu chung, khái niệm
Khói quang hóa (Photochemical Smog) là một dạng ô nhiễm không khí nghiêm
trọng, đặc biệt phổ biến tại các đô thị lớn và khu vực công nghiệp. Hiện tượng này không
chỉ làm suy giảm chất lượng không khí mà còn gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sức khỏe
con người và môi trường tự nhiên. Khói quang hóa hình thành từ phản ứng giữa các chất ô
nhiễm sơ cấp như oxit nitơ (NOx) và hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) dưới tác động của
ánh sáng mặt trời, tạo ra các chất độc hại như ozone (O ) và peroxyacyl nitrat ₃ (PAN).
Lần đầu tiên được ghi nhận tại Los Angeles vào những năm 1940, khói quang hóa
hiện nay trở thành vấn đề toàn cầu, ảnh hưởng đến các thành phố lớn như Bắc Kinh, Delhi,
Mexico City và Hà Nội. Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt Nam (2020),
Hà Nội và TP.HCM thường xuyên ghi nhận nồng độ ozone vượt mức an toàn, đặc biệt vào
mùa hè khi cường độ bức xạ mặt trời cao.
Ảnh 1.1 Khói mù quang hóa
Ảnh 1.2 Khói mù quang hóa
xuất hiện tại Bắc Kinh
xuất hiện tại Delhi
2. Cơ chế và nguyên nhân
2.1. Cơ chế hình thành
Quá trình hình thành khói quang hóa diễn ra theo các bước chính:
- Phát thải NOx và Volatile organic compound (VOC): Nguồn chính đến từ phương tiện
giao thông, công nghiệp, sản xuất vật liệu xây dựng và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. lOMoAR cPSD| 58970315
- Phản ứng hóa học dưới ánh sáng mặt trời:
Quá trình hình thành khói quang hóa bao gồm các phản ứng chính:
• NO bị phân hủy dưới ánh sáng mặt trời: ₂ NO → NO + O
(nguyên tử oxy tự do) ₂
• Oxy tự do kết hợp với O tạo O : ₂ ₃ O + O → O ₂₃
VOC phản ứng với NOx tạo PAN và aldehyd:
VOC + NOx + ánh sáng → PAN + HCHO (formaldehyde)
Ảnh 2.1 sơ đồ cơ chế hình thành khói mù quang hóa
2.2. Nguyên nhân gây ra khói quang hóa tại Việt Nam
- Phương tiện giao thông: Theo số liệu của Sở Giao thông vận tải thành phố Hà Nội, đến
tháng 11-2023 thành phố Hà Nội có hơn 8 triệu phương tiện tham gia giao thông, trong
đó có 1,2 triệu xe ô tô, 0,2 triệu xe điện và 6,7 triệu xe máy. Trong giai đoạn từ năm 2019
- 2022 tốc độ tăng trưởng phương tiện giao thông bình quân trên 10%/năm đối với xe ô
tô và 3% đối với xe máy, ngoài ra giao thông Thủ đô còn có sự tham gia của hàng triệu
phương tiện đến từ các tỉnh, thành khác., đóng góp khoảng 70% lượng NOx và 50% VOC vào không khí. lOMoAR cPSD| 58970315
- Hoạt động công nghiệp: Ngành xây dựng đóng góp đáng kể vào phát thải NOx thông qua
các quá trình đốt nhiên liệu. Đặc biệt quá trình sản xuất xi măng, gạch và vật liệu xây
dựng khác cũng góp phần đáng kể vào lượng khí NOx.
- Điều kiện khí hậu: Việt Nam có khí hậu nhiệt đới, ánh sáng mặt trời mạnh, tạo điều
kiệnthuận lợi cho phản ứng quang hóa.
Ảnh 2.2 Nhà máy sản xuất xi măng
3. Hậu quả hoặc tác động
3.1. Tác động đến môi trường 1. Suy thoái hệ sinh thái
- Khói quang hóa chứa ozone (O ) và PAN gây tổn thương lá cây, làm giảm khả năng ₃
quang hợp và tăng trưởng của thực vật. Ví dụ, cây lúa và rau màu tại đồng bằng sông
Hồng bị giảm năng suất 10-15% do tiếp xúc với ozone.
- Các hạt bụi mịn (PM2.5) bao phủ mặt đất, cản trở quá trình hấp thụ ánh sáng và dinh
dưỡng của thực vật, dẫn đến suy giảm đa dạng sinh học. 2. Biến đổi khí hậu lOMoAR cPSD| 58970315
- Khói quang hóa chứa carbon đen và ozone tầng thấp làm tăng hiệu ứng nhà kính, góp
phần vào nóng lên toàn cầu. Theo WHO, các chất này chiếm 20-25% nguyên nhân gây biến đổi khí hậu.
- Hiện tượng "ốc đảo nhiệt đô thị" xảy ra khi khói quang hóa giữ nhiệt tại các thành phố,
làm tăng nhiệt độ trung bình ở Hà Nội thêm 2-3°C so với vùng ngoại ô.
3. Mưa axit và suy thoái tầng ozone
- Các oxit nitơ (NOx) và lưu huỳnh (SO ) trong khói quang hóa phản ứng với hơi nước,₂
tạo thành mưa axit làm chua đất và ăn mòn công trình kiến trúc.
- Ozone tầng mặt đất (O ) phá hủy ozone tầng bình lưu, làm suy yếu lớp bảo vệ Trái đất₃ khỏi tia UV .
3.2. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người
- Gây viêm đường hô hấp, tăng nguy cơ hen suyễn và bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính.
- Ozone và PAN gây kích ứng mắt, da, làm suy giảm hệ miễn dịch.
- Tác động nghiêm trọng đến trẻ em, người già và người có bệnh nền hô hấp.
3.3. Ảnh hưởng đến kinh tế - xã hội
- Gia tăng chi phí y tế: Các bệnh liên quan đến ô nhiễm không khí làm tăng gánh nặng
tàichính cho hệ thống y tế.
- Thiệt hại nông nghiệp: Ozone làm giảm năng suất cây trồng, đặc biệt là lúa và rau màu.
- Tác động đến phát triển đô thị: Ô nhiễm không khí ảnh hưởng đến chất lượng sống và
thu hút đầu tư vào các đô thị lớn.
3.4. Thực trạng tại Việt Nam 1. Hà Nội
- Nồng độ PM2.5 trung bình năm 2024 tại Hà Nội đạt 52 µg/m³, gấp 2.1 lần tiêu chuẩn
QCVN 05:2023. Đặc biệt, khu vực Cầu Giấy và Hoàn Kiếm ghi nhận AQI lên đến 200
vào giờ cao điểm, thuộc mức "nguy hại" . lOMoAR cPSD| 58970315
- 34% số ngày trong năm 2024, trạm quan trắc tại 556 Nguyễn Văn Cừ (Hà Nội) ghi nhận
PM2.5 vượt ngưỡng an toàn . 2. TP. Hồ Chí Minh
- AQI trung bình năm 2024 là 164, tập trung cao tại các tuyến đường như Cộng Hòa và
Điện Biên Phủ do 7.4 triệu xe máy thải ra 97.8% lượng CO và 18% PM2.5 .
- Bụi từ các công trình xây dựng như Metro số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) làm tăng nồng
độ PM2.5 lên 45 µg/m³, cao hơn 1.8 lần tiêu chuẩn .
3. Đà Nẵng và Hải Phòng
- Dù AQI dao động 105-115 (mức "không lành mạnh"), các đợt nghịch nhiệt vào mùa đông
khiến PM2.5 tăng đột biến, ảnh hưởng đến người mắc bệnh hô hấp.
4. Khu vực sản xuất công nghiệp
- Tại Bắc Ninh, nồng độ PM2.5 trung bình năm 2024 là 38 µg/m³, cao hơn 1.5 lần tiêu
chuẩn, chủ yếu từ các khu công nghiệp sản xuất điện tử và linh kiện.
3.3. Ảnh hưởng đến ngành xây dựng
- Ăn mòn vật liệu xây dựng: Ozone có khả năng oxy hóa mạnh, làm hỏng bề mặt bê tông,sơn và kim loại.
- Suy giảm tuổi thọ công trình: Các công trình tại khu vực ô nhiễm nặng có tốc độ xuống
cấp nhanh hơn do tác động của các hợp chất oxy hóa mạnh.
- Tăng chi phí bảo trì: Các công trình xây dựng cần bảo trì thường xuyên hơn để chống lại
tác động của ô nhiễm không khí, làm tăng chi phí vận hành.
- Ảnh hưởng đến lao động xây dựng: Công nhân xây dựng tiếp xúc trực tiếp với không khí
ô nhiễm có nguy cơ cao mắc các bệnh về hô hấp và da liễu. - Một số ví dụ thực tế
+ Dự án Nhổn - Hà Nội (2021): Kết cấu thép và bê tông bị ăn mòn nhanh hơn
1520% so với dự kiến do tiếp xúc với ozone và PAN
+ Khu đô thị Vinhomes Smart City (Hà Nội): Các tòa nhà cao tầng phải chi thêm
7-10% ngân sách hàng năm để thay thế vật liệu ốp ngoại thất bị xuống cấp lOMoAR cPSD| 58970315 4. Giải pháp
4.1. Giải pháp công nghệ
- Cải tiến động cơ và sử dụng nhiên liệu sạch: Thúc đẩy phương tiện điện, xe buýt xanh.
- Lắp đặt hệ thống xử lý khí thải trong công nghiệp và xây dựng để giảm phát thải NOx và VOC.
- Phát triển vật liệu xây dựng chống ô nhiễm: Nghiên cứu và áp dụng vật liệu bền vững có
khả năng chống lại tác động của ozone và các chất oxy hóa khác.
- Vật liệu xây dựng chống ô nhiễm:
+ Bê tông quang xúc tác (Photocatalytic Concrete): Sử dụng TiO để phân hủy NOx và ₂
VOC ngay trên bề mặt công trình. Thử nghiệm tại Đại học Xây dựng Hà Nội (2023) cho
thấy khả năng giảm 30% nồng độ NOx trong phạm vi 5m xung quanh công trình.
+ Lớp phủ nano chống ăn mòn: Áp dụng công nghệ phủ graphene hoặc silica biến tính
cho kết cấu thép, tăng tuổi thọ lên 25% (theo Tạp chí Vật liệu Mới, 2024).
+ Bê tông sợi nhựa PP thay vì bê tông sợi thép (giảm khả năng bị ăn mòn, tăng tuổi thọ
bê tông trong những môi trường có nồng độ ph cao)
- Hệ thống giám sát thời gian thực:
+ Lắp đặt cảm biến IoT đo nồng độ ozone và độ ăn mòn vật liệu tại công trường, kết nối
với phần mềm AI để cảnh báo xuống cấp (VD: Hệ thống AirQualityGuard của Phenikaa Group). 4.2. Giải pháp quản lý
- Áp dụng tiêu chuẩn phát thải nghiêm ngặt: Triển khai Euro 5 cho phương tiện giao thông.
- Phát triển đô thị xanh, giảm phát thải từ ngành xây dựng: Sử dụng vật liệu thân thiện môi
trường, hạn chế bê tông hóa đô thị.
- Tăng cường kiểm soát khí thải trong xây dựng: Quy định chặt chẽ hơn về phát thải của
máy móc thi công và nhà máy sản xuất vật liệu.
4.3. Giải pháp cá nhân và cộng đồng
- Hạn chế phương tiện cá nhân, ưu tiên giao thông công cộng. lOMoAR cPSD| 58970315
- Tăng cường trồng cây xanh để cải thiện chất lượng không khí.
- Nâng cao nhận thức về tác hại của khói quang hóa và biện pháp giảm thiểu.
- Sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường trong các công trình cá nhân và công cộng.
4.4. Phân tích kinh tế - kỹ thuật
- Thiệt hại kinh tế do khói quang hóa:
Theo Ngân hàng Thế giới (2023), Việt Nam thiệt hại 10.7 nghìn tỷ VND/năm do:
1. Tăng chi phí y tế (35%)
2. Giảm năng suất lao động xây dựng (25%)
3. Hư hỏng hạ tầng (40%) lOMoAR cPSD| 58970315 5. Kết luận
Khói quang hóa là một vấn đề môi trường nghiêm trọng, đặc biệt trong bối cảnh phát triển
đô thị nhanh tại Việt Nam. Việc hiểu rõ cơ chế, tác động và giải pháp sẽ giúp xây dựng các
chính sách phù hợp nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Ngành xây dựng cũng
cần áp dụng công nghệ xanh để giảm thiểu tác động của ô nhiễm không khí lên công trình và hạ tầng đô thị. Khuyến nghị:
1. Ưu tiên nghiên cứu vật liệu thích ứng với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm.
2. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật riêng cho công trình tại khu vực ô nhiễm cao.
3. Liên kết đa ngành (y tế, nông nghiệp, xây dựng) trong đánh giá tác động và hoạch địnhchính sách. --- Tài liệu tham khảo
- Bộ Tài nguyên và Môi trường (2020). Báo cáo Hiện trạng Môi trường Quốc gia.
- ĐHQGHN (2019). Nghiên cứu về ô nhiễm không khí tại Hà Nội.
- WHO (2021). Ambient air pollution: Health impacts.
- IEA (2020). Global EV Outlook.
- World Bank (2016). The cost of air pollution.
- Nguyễn Văn A (2022). Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến vật liệu xây dựng. Tạp chí Xây dựng Việt Nam.
- Viện Vật liệu Xây dựng (2022). *Báo cáo Ăn mòn vật liệu trong điều kiện ô nhiễm không khí*.
- Nguyễn Thị Bình (2023). *Đánh giá tác động của ozone đến công trình đô thị tại Hà
Nội*. Tạp chí Kiến trúc Việt Nam.
- World Bank (2023). *Economic Impacts of Air Pollution in Southeast Asia*.
- Tạp chí Vật liệu Mới (2024). *Ứng dụng graphene trong chống ăn mòn kết cấu thép*.