Hà Nội thuộc tốp đầu những thành phố bị ô nhiễm bụi khí PM_2.5 (bụi mịn) với kích thước dưới 2,5 micron. Bụi mịn dễ xuyên sâu vào phế nang và mạch máu khi hít thở, mang theo nhiều độc tố, gây ra các bệnh hô hấp và tim mạch. Nồng độ bụi mịn ở Hà Nội đang vượt quá nhiều lần chuẩn chất lượng không khí của nước ta, vốn cao hơn nhiều so với các nước tiên tiến.

Những ngày qua, Hà Nội còn nhiều điểm báo động về ô nhiễm không khí.

Nồng độ bụi ở Hà Nội đang gia tăng theo đà phát triển kinh tế và tốc độ tăng trưởng các phương tiện giao thông cơ giới trên 15%/năm. Giảm bụi để chặn đứng và đảo ngược đà gia tăng hiện nay mà không tác động nhiều đến phát triển là bài toán không dễ. Muốn giảm bụi, trước hết cần hiểu rõ chúng từ đâu ra.

Bụi mịn từ đâu ra?

Những nghiên cứu khoa học trong hai thập kỷ qua cho thấy các nguồn bụi mịn chính, thường xuyên tác động đến chất lượng không khí tại các khu đô thị Hà Nội, bao gồm bụi do giao thông, bụi đất lơ lửng, tro bay từ các bếp than tổ ong và đốt sinh khối, bụi có nguồn gốc từ chất thải… Bụi từ những vùng ô nhiễm ở các nước lân cận cũng lan đến Hà Nội theo các khối khí (air mass) tác động đến thời tiết hàng ngày ở miền Bắc. Nhưng áp đảo vẫn là phát thải từ hơn 7 triệu phương tiện giao thông, đa phần là xe máy, có chất lượng phát thải thấp.

Những nguồn bụi khác nhau có thành phần nguyên tố khác nhau. Lần theo các chỉ dấu này người ta có thể nhận dạng và phân định phần đóng góp của từng nguồn bụi tại nơi quan trắc. Việc này vốn không hề đơn giản, lại còn phức tạp hơn vì nhiên liệu khi bị cháy phát ra cả hạt lẫn khí độc. Sau khi lan truyền trong khí quyển, khí độc lại chuyển hóa thành hạt.  

Trong khói bụi từ xe cộ có dạng hạt, gọi là hạt nguyên khai (primary particle), bao gồm bụi đất do xe tốc lên từ nền đường, vỉa hè, sản phẩm bào mòn động cơ, phanh, lốp, và hạt thải ra từ ống xả do nhiên liệu không cháy hết như carbon đen (mù hóng), rất độc.

Ở dạng khí có các oxit như NO_x, CO, khí hữu cơ dễ bốc (volatile organic carbon, VOC), trong đó đáng chú ý nhất là benzene vì nó dễ gây ung thư. Benzene được pha vào xăng để tăng chỉ số octane thay cho xăng pha chì trước kia. Xe cộ còn thải ra khí SO₂ từ các động cơ diesel chạy bằng dầu có chứa lưu huỳnh. NO₂, SO₂ và benzene có nồng độ rất cao trong nội thành, đặc biệt tại các giao lộ ở cửa ngõ thành phố. Khi lan truyền trong khí quyển, các khí độc nói trên nhờ tương tác với nhiều khí khác do phản ứng quang hóa (photochemical reactions) dưới ánh sáng mặt trời sẽ chuyển hóa thành hạt thứ cấp (secondary particle).

Chẳng hạn, NO_x chuyển hóa thành hơi axit HNO₃, hơi axit bị NH₃ trung hòa biến thành hạt ammonium nitrate (NH₄NO₃). Tương tự, khí SO₂ sẽ chuyển thành hơi axit H₂SO₄, sau đó bị NH₃ trung hòa biến thành hạt ammonium sulfate ((NH₄)₂SO₄). Các khí VOC sẽ chuyển hóa thành hạt carbon hữu cơ. Khí NH₃ rất dồi dào trong khí quyển bắt nguồn từ chất thải, chăn nuôi, sinh khối…

Hơi axit khi ngưng sẽ hình thành những trung tâm ngưng tụ, ban đầu có kích thước dưới 0.01 micron, sau đó chúng kết dính với nhau tạo thành những hạt lớn hơn có kích thước tập trung trong vùng 0,7 micron. Hơi axit còn được hấp phụ trên bề mặt các hạt bụi lơ lửng có tính kiềm chứa Na, K, Ca (bốc lên từ đất, xi măng từ các công trình xây dựng, muối biển) để biến chúng thành những hạt sulfate, nitrate hay carbonate.

Nồng độ bụi ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh đang gia tăng theo đà phát triển kinh tế và tốc độ tăng trưởng các phương tiện giao thông cơ giới trên 15%/năm

Thành ra, để xác định nguồn gốc bụi mịn cần phải xác lập bức tranh định lượng về các thành phần nguyên tố và hợp chất chứa bên trong hạt bụi mà ta quan trắc. Các trạm quan trắc tự động mà hiện nay ta đang đầu tư xây dựng ồ ạt và rất tốn kém không thể giải quyết được bài toán này, vì chúng chỉ đo lượng bụi mà không xác định được thành phần nguyên tố trong hạt bụi.

Muốn nhận dạng các nguồn phát thải, các nhà khoa học phải phân tích hàng chục nguyên tố và hợp chất trong rất nhiều mẫu bụi mịn, sau đó xử lý kết quả phân tích bằng các mô hình thống kê để truy ngược lại các nguồn phát, từ đó phân định phần đóng góp của từng nguồn tại địa điểm quan trắc.

Lấy thí dụ một nghiên cứu gần đây tại khu đô thị Nghĩa Đô ven đường Hoàng Quốc Việt với nồng độ bụi mịn khoảng 40 microgam/mét khối không khí (trung bình năm). Bụi giao thông đóng góp 50% vào nồng độ PM_2.5 (15% từ bụi đất, 15% từ các hạt nguyên khai do ô tô trực tiếp thải ra, 20% từ các hạt thứ cấp); 15% là tro bay từ đốt than và sinh khối, 5% từ muối biển, 17% là những hạt ammonium sulfate theo các khối khí từ ngoài biên giới, chẳng những lan đến Hà Nội mà cả miền Bắc.

Tác động của các yếu tố thời tiết và khí tượng   

Nồng độ bụi biến động hàng giờ, hàng ngày, ban đêm có thể cao hơn ban ngày, mùa đông luôn cao hơn mùa hè… tùy thuộc vào điều kiện khí tượng, thời tiết. Hiểu biết đầy đủ các quy luật này sẽ giúp quản lý các nguồn ô nhiễm, nhất là đề phòng các hiện tượng ô nhiễm cực đoan.

Bài học từ thảm họa ô nhiễm không khí làm chết hơn 4.000 người dân London cuối tháng 12/1954 là do không khí bị tù hãm, sương mù kéo dài nhiều ngày, hoàn toàn không phải do các nhà máy và xe cộ phát thải mạnh hơn.  

Cần hiểu đúng về bụi mịn để bảo vệ tốt sức khỏe là sử dụng khẩu trang đúng cách

Mưa rửa trôi chất ô nhiễm. Gió mạnh phát tán không khí ra xa làm loãng bụi. Khi mặt đất bị đốt nóng, hoặc trong điều kiện áp thấp khi có xoáy thuận (cyylone), không khí giãn nở, dòng đối lưu bốc không khí lên cao pha loãng rất hiệu quả chất ô nhiễm. Do đó, ô nhiễm thường thấp nhất vào tháng 7-8 và sau giữa trưa, khi nhiệt độ cao nhất trong ngày.

Ngược lại, khí áp cao do các xoáy nghịch (anticyclone) nén không khí xuống dưới khiến bụi và chất ô nhiễm tích tụ lại tại nơi phát thải, nồng độ bụi cứ thế tăng lên cho dù phát thải tại chỗ có thể giảm.

Về mùa đông, xoáy nghịch phát triển từ vùng Mông Cổ - Siberia di chuyển theo hướng nam-đông nam qua Trung Quốc chính là nguyên nhân gây nên hàng chục đợt gió mùa đông bắc về mùa đông ở miền Bắc.

Ô nhiễm càng trầm trọng hơn khi có lớp nghịch nhiệt sát mặt đất về ban đêm, hoặc gần mặt đất trong cả ngày lẫn đêm. Trong các lớp này, nhiệt độ không khí tăng lên theo độ cao, ngược với quy luật thông thường. Nghịch nhiệt sát mặt đất bắt đầu xảy ra lúc chập tối trong thời tiết khô hanh.

Khói bụi do xe cộ thải ra vào giờ cao điểm tăng vọt, sau nửa đêm mới giảm dần. Còn nghịch nhiệt gần mặt đất (ở độ cao khoảng 500 m), thường xảy ra trong thời tiết ẩm mùa đông, gây mù trời cả ngày.

Các hiện tượng nghịch nhiệt thường xảy ra trong nhiều ngày liền, tạo nên các kịch bản ô nhiễm cực đoan (pollution episode). Chính một kịch bản như thế vừa mới xảy ra trong tuần lễ sau ngày 7/12/2019 khi xoáy nghịch ngự trị trên bầu trời miền Bắc khiến ô nhiễm tại các trạm tự động đồng loạt tăng vọt lên hơn 200 microgam/m³ lúc nửa đêm.

Kịch bản loại này thường bắt đầu xảy ra một hai ngày sau khi gió mùa đông bắc tràn về. Số liệu quan trắc tự động tại Vườn khí tượng Láng cho thấy nồng độ bụi khí và các khí độc khác đều tăng lên rất cao trong 59 ngày vào mùa đông 2003-2004 do nghịch nhiệt sát mặt đất (8 đợt, 21 ngày) và gần mặt đất (12 đợt, 38 ngày), tất cả đều trùng khớp với kết quả quan trắc bằng bóng thám không vào sáng sớm và chập tối.

Dấu hiệu nghịch nhiệt sát mặt đất rất dễ nhận biết, đó là thời tiết khô hanh được thiết lập vài ngày sau khi gió mùa tràn về, độ ẩm dưới 60%, trời nắng suốt ngày, chập tối gió lặng.

Nghịch nhiệt sát mặt đất còn xảy ra nhiều ngày liền trong tháng sáu, lúc mặt trời đi qua thiên đỉnh hai lần ở Hà Nội, vào ngày 10-11/6 rồi tiến ra bắc cho đến ngày hạ chí mới quay trở lại đỉnh  đầu Hà Nội vào ngày 27-28/6.

Ánh sáng chói chang rọi vuông góc xuống đất khiến mặt đất bị đốt nóng đến 400 W/m2, sau chập tối nguội đi phát ra bức xạ hồng ngoại, gây nghịch nhiệt sát mặt đất. Các hiện tượng “cực đoan” này hoàn toàn có thể dự báo trong các bản tin thời tiết để người dân tránh bụi (chẳng hạn không dạo phố sau chập tối).  

Những bất cập trong hệ thống giao thông

Không riêng gì Hà Nội, ô nhiễm không khí cũng là vấn nạn ở nhiều thành phố khác, kể cả nhiều nước tiên tiến. Nhưng hạ tầng giao thông và quy hoạch đô thị của ta có một số đặc điểm “ít giống ai” khiến ô nhiễm trầm trọng hơn, cụ thể:

- Xe máy áp đảo, chiếm 81% phương thức lưu thông so với 11% từ xe buýt, do đó lượng phát thải tính trên đầu người rất cao.

- Mặt đường chỉ chiếm 1,9% diện tích mặt bằng trong khu vực nội thành, vào loại thấp nhất thế giới. Những cố gắng của thành phố giải tỏa mặt bằng để mở rộng mặt đường, xây cầu vượt… có mang lại hiệu quả, nhưng chưa theo kịp đà tăng xe cộ, 17% mỗi năm. Chưa thể nói trước liệu sắp đến đường sắt trên cao và metro dưới đất sẽ giúp giảm bụi đến mức nào.

- Mặt đường không sạch, vỉa hè lởm khởm, bụi đất do xe cộ tốc lên quá nhiều, chiếm đến gần 20% khối lượng bụi mịn, chuyện hiếm thấy ở các nước tiên tiến.

- Khắp nơi mặt đất bị bê tông hóa, diện tích cây xanh, công viên, mặt nước bị thu hẹp để xây công trình. Ban ngày mặt đất bị đốt nóng, chập tối phát ra tia hồng ngoại sưởi ấm lớp không khí bên trên, dễ gây ra nghịch nhiệt sát mặt đất. So sánh số liệu hai trạm quan trắc tự động phố Nguyễn Văn Cừ, Hà Nội, và Phú Thọ dễ nhận ra ngay sự khác biệt này.

- Đô thị đã mở rộng trong hai thập kỷ gần đây, song 7 quận nội thành vẫn rất chật chội, dân vẫn trụ lại kinh kỳ, các cơ quan nhà nước, đại học, bệnh viện và doanh nghiệp lớn vẫn thu hút người tứ xứ đến làm việc hàng ngày. Do đó, rất thiếu khoảng thoáng trống cho ô nhiễm phát tán. Ô nhiễm do xe cộ tương quan chặt chẽ với mật độ dân số. Dân cư chen chúc quanh các giao lộ ven đường vành đai 2 ở Đống Đa, Hai Bà với mật độ thường trú hơn 300 người/ha, là những nơi ô nhiễm nhất. Những khu cao ốc mới xây ở quận Từ Liêm đã cải thiện đáng kể diện mạo đô thị, song nếu cứ đua nhau lấp mọi chỗ trống bằng các cao ốc như hiện nay thì còn chỗ nào để ô nhiễm phát tán?

Ngoài ra, chất lượng phát thải xe cộ vẫn còn thấp, hàm lượng benzene trong xăng, lưu huỳnh trong dầu và than còn tương đối cao, các yếu tố này cũng ảnh hưởng đáng kể đến ô nhiễm không khí.

Một số vấn đề liên quan đến chính sách phát triển

Tăng trưởng kinh tế song hành với tăng trưởng năng lượng, nhiên liệu, và phát thải. Ô nhiễm không khí luôn là số hạng quan trọng trong phương trình phát triển kinh tế xã hội, do đó giảm bụi trước hết phải là trách nhiệm của quy hoạch và quản lý đô thị. (Quan trắc môi trường, xây các trạm tự động, chỉ đưa ra những thông tin giúp quản lý, không trực tiếp làm giảm ô nhiễm).

Cần tiến hành  kiểm kê các nguồn phát thải (emission inventory), từ đó xây dựng cơ sở dữ liệu, vừa làm căn cứ cho quy hoạch phát triển và quản lý đô thị, vừa làm đầu vào cho các mô hình phát tán trong nghiên cứu môi trường khí. Đây là lỗ hổng rất lớn, tồn tại từ nhiều năm nay khiến các nhà quản lý không biết dựa vào đâu để điều chỉnh chính sách, các nhà nghiên cứu thiếu hẳn công cụ để nghiên cứu và đưa ra các thông tin đáng tin cậy.

Trung Quốc bị ô nhiễm không khí trầm trọng. Nhưng gần đây tình hình đã cải thiện rõ rệt nhờ chính quyền biết cách ra tay dựa trên những kết quả nghiên cứu khoa học được công bố rầm rộ trong những năm gần đây trên các tạp chí quốc tế do có Chính phủ đầu tư mạnh mẽ.

Hà Nội đã có nhiều giải pháp, đầu tư nhiều tiền của, để giảm ách tắc giao thông, nhưng hiện tượng kẹt xe hầu như không mấy cải thiện, ô nhiễm không khí vì thế cứ tiếp tục gia tăng. Đã đến lúc phải chấp nhận những giải pháp triệt để nhất, có thể tốn kém và gây xáo trộn lớn đến cuộc sống của người dân, nhưng lại làm thay đổi hẳn diện mạo thủ đô theo hướng hiện đại như các nước tiên tiến. Cụ thể:

- Di dời cụm đại học thuộc khu Đống Đa, Hai Bà Trưng ra ngoại ô để xây các công viên,

- Cắt giảm đăng ký, tiến đến cấm hẳn, xe máy,

- Mở rông khu phố đi bộ quanh phố cổ, tại đây chỉ cho phép xe điện và (có thể) xe buýt,

- Cương quyết dẹp chiếm dụng vỉa hè, tân trang vỉa hè tươm tất như ở các nước tiên tiên,

- Cấm hẳn bếp than tổ ong,

- Nâng chất lượng xăng dầu ngang với mức ở Singapore,

- Rút ra những bài học đắt giá nhất về quản lý để tránh ô nhiễm không khí cho những khu đô thị mới mọc lên ở ngoại thành và các nơi khác trong cả nước.   

Cuối cùng, và trên hết, vẫn là con người. Muốn khỏi chung sống với bụi do chính mình thải ra, con người phải từ bỏ nhiều thói quen cũ, nhanh chóng thích nghi với nếp sống trong một đô thị văn minh, hiện đại. Như, đừng xông ra mặt tiền gây sốt giá đất, bỏ xe máy, đi bộ và lên xe buýt./.