Khảo sát đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường do khí thải của mô tô xe máy tại thành phố Hồ Chí Minh

Nội dung text: Khảo sát đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường do khí thải của mô tô xe máy tại thành phố Hồ Chí Minh

1. KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO KHÍ THẢI CỦA MÔ TÔ XE MÁY TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH A SURVEY TO EVALUATE EXHAUSTED EMISSION OF MOTORCYCLES IN HO CHI MINH CITY Võ Thành Nhân, Lê Thanh Phúc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM TÓM TẮT Thành phố Hồ Chí Minh là thành phố năng động và là trung tâm văn hóa chính trị lớn nhất nước,có kinh tế phát triền nhanh nhất đóng góp GDP hàng đầu cho đất nước với số lượng dân số khoảng 10triệu dân chưa kể người dân nhập cư về làm tại các khu công nghiệp góp phần phát triển của thành phố, bên cạnh đó cũng là thành phố có môi trường ô nhiễm nhất làm gây ra các bệnh như ung thư và các bệnh về hô hấp, đồng thời bên cạnh đó còn có khả năng gây ra bệnh vô sinh do khói bụi khí thải từ hoạt động công nghiệp và khí thải từ phương tiện giao thông vận tải trong đó có khí thải từ xe mô tô và xe gắn máy. Theo lộ trình thì chính phủ sẽ kiểm soát khí thải xe gắn máy tại Đà Nẵng năm 2018 và các thành phố trực thuộc trung ương khác bao gồm Hà Nội, TP HCM, Hải Phòng và Cần Thơ vào năm 2019 theo tiêu chuẩn khí thải Euro 2. Nhằm tạo nguồn tài liệu tham khảo,bài báo này trình bày khảo sát thực tế đối với tình hình ô nhiễm do khí thải của hai hãng xe gắn máy phổ biến là Yamaha, Honda tạo ra và góp ý các biện pháp kỹ thuật cho các xe tham gia khảo sát để giảm thiểu lượng khí gây ô nhiễm. Từ khóa: Ô nhiễm môi trường, xe máy, phương tiện giao thông, khí thải, khảo sát thực nghiệm. ABSTRACT Ho Chi Minh City is a big city that contributesalarge part of GDP for the country. The population is 10 million people excluding the immigration. Ho Chi Minh City is facingthe matter of pollution. Emissions from vehicles such as cars and motorcycles take important part of pollution that causes cancer, respiratory diseases and infertility. The government is planning to control the motorcycle emissions at Danang in 2018 and the other cities including Hanoi, Ho Chi Minh City, Hai Phong and Can Tho in 2019 by Euro II emission standards. This paper presents a survey on environmental pollution due to emission from two popular motorcycle manufacturers Yamaha and Honda. The results also suggest technical method reduce polluted emissions. Keywords: pollution, motorcyles, exhaust, transports, experimental investigation. 1. Giới thiệu Từ thực tế ở nước ta lượng xe gắn máy lượng xe gắn máy đăng ký lên đến 7,2 triệu xe, chiếm khoảng 95% tổng lượng xe cơ giới, xe chưa kể các xe môtô gắn máy nhập cư. gắn máy có thể coi là loại phương tiện phổ Xe gắn máy sử dụng động cơ đốt trong cháy biến nhờ tính năng cơ động và giá thành rẻ cưỡng bức, với phản ứng hóa học giữa Oxy (không phù hợp với điều kiện kinh tế ở Việt Nam. khí) và Hydrocacbon (Xăng). Trong điều kiện lý Nhưng nó cũng là tác nhân trực tiếp gây ô tưởng phản ứng này chỉ sinh ra chất thải là CO2, nhiễm môi trường, đặc biệt là thành phố Hồ H O và N .Tuy nhiên thực tế, trong thành phần khí Chí Minh, nơi tập trung đông dân cư với 2 2 thải có rất nhiều chất độc hại khác như oxit nitơ
2. (NO, NO2, gọi chung là NOx), monoxit là nguyên nhân gây ra ô nhiễm không khí và ảnh carbon (CO), các hydrocarbure chưa cháy hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người. hoàn toàn (HC) và một ít SO2. Các chất này 2. Nội dung nghiên cứu Các loại xe khảo sát: 2.1. Các điều kiện thực hiện Hãng Honda: Wave Alpha, Super Dream, Các loại xe tham gia thử nghiệm tập trung Wave RSX, Future 125 FI,Vision,Lead, Air Blade vào 2 hãng lớn, thông dụng nhất tại Việt 125cc. Nam là Honda và Yamaha. Trong đó có cả các xe số và xe tay ga với dung tích buồng Hãng Yamaha: Sirius FI , Exciter RC, Jupiter MX, Jupiter FI, Sirius V, Sirius R, Taurus cháy khác nhau và có hệ thống cung cấp SR, Nozza, Nouvo FI SX, Luvias FI, Nouvo RC, nhiên liệu là xăng và dùng bộ chế hòa khí và Mio Classico. xe dùng hệ thống phun xăng điện tử FI. Quá trình thực hiện là sử dụng thiết bị 2.2.Thiết bị kiểm tra khí xả động cơ xăng Model: MGT5 của hãng MAHA, Đức kiểm tra khí xả động cơ xăng Model: MGT5 của hãng MAHA, để đo Đo kiểm tra thực tế Máy kiểm tra khí thải động cơ Xăng được lấy kết quả khí thải của xe mô tô, gắn máy dùng để phân tích hồng ngoại của khí thải động cơ khu vực thành Phố Hồ Chí Minh. Xăng. Sự kiểm soát các giá trị khí thải CO/CO /HC là thực sự cần thiết để việc thiết lấp Bảng 1.1 thể hiện tỷ lệ phần trăm khí xả 2 của ô tô và xe máy theo tiêu chuẩn Euro. động cơ tối ưu cho các vấn đề vận hành chẩn đoán động cơ. Bảng 1. Tỷ lệ phần trăm khí xả của ô tô và xe máy Ngoài việc thiết lập chính xác các nồng độ khí thải, giá trị Lamda và chỉ số Oxy là đặc biệt Phương tiện lắp động cơ quan trọng cho các xe du lịch với sự biến đổi xúc tác và hệ số Lamda. Thành cháy cưỡng bức phần gây Một phần mềm đặc biệt được phát triển cho Ô tô Mô tô, xe ô nhiễm máy kiểm tra khí thải động cơ Xăng mà tất cả các máy trong khí giá trị đo quan trọng được hiển thị trên màn hình. thải Ngoài ra để chẩn đoán đơn giản quá trình đo đã Mức Mức Mức Mức 1 Mức 2 được ghi nhận với sự hướng dẫn sử dụng dựa trên 1 2 3 các yêu cẩu của dữ liệu hiện hành được thiết lập. CO (% 4,5 3,5 3,0 4,5 Phần mềm cũng thông báo các dữ liệu liên thể tích) quan đến thiết bị như thời gian thay lọc, thời gian hiệu chuẩn hay các giới hạn về dữ liệu liên quan. HC (ppm 2.3. Phần mềm R thể tích): Năm 1996, hai nhà thống kê học Ross Ihaka và Động cơ 1200 800 600 1500 1400 Robert Gentleman thuộc Trường đại học Auckland, 4 kỳ New Zealand phát hoạ một ngôn ngữ mới cho phân tích thống kê mà họ đặt tên là R [3]. Sáng kiến này Động cơ 2 7800 7800 7800 10000 7800 được rất nhiều nhà thống kê học trên thế giới tán kỳ thành và tham gia vào việc phát triển R. Cho đến nay, qua chưa đầy 20 năm phát triển, Chú thích: càng ngày càng có nhiều nhà thống kê học, toán Mức 1: tương ứng với Euro 2 học, nghiên cứu trong mọi lĩnh vực đã chuyển sang sử dụng R để phân tích dữ liệu khoa học. Mức 2: tương ứng với Euro 3 Mức 3: tương ứng với Euro 4
3. Vậy R là gì? Nói một cách ngắn gọn, R là CO (% thể tích) một phần mềm sử dụng cho phân tích thống 4.50 4.5 kê và vẽ biểu đồ. Thật ra, về bản chất, R là 4.50 ngôn ngữ máy tính đa năng, có thể sử dụng 4.50 cho nhiều mục tiêu khác nhau, từ tính toán 4.50 đơn giản, toán học giải trí (recreational mathematics), tính toán ma trận (matrix), đến 4.49 4.49 các phân tích thống kê phức tạp. Vì là một 4.49 ngôn ngữ, cho nên người ta có thể sử dụng R 4.49 để phát triển thành các phần mềm chuyên 4.49 môn cho một vấn đề tính toán cá biệt 4.49 Vì thế, những ai làm nghiên cứu khoa học, 4.48 nhất là ở các nước còn nghèo khó như nước Thực nghiệm Tiêu chuẩn ta, cần phải học cách sử dụng R cho phân tích thống kê và đồ thị. 3. Kết quả và thảo luận Hình 1. Đồ thị thành phần CO từ thực nghiệm so 3.1.Kết quả với tiêu chuẩn Euro Kết quả khảo sát từ thực tế ở bảng 2 với Chú thích: số lượng 298 xe gắn máy được đo ở tốc độ Thực nghiệm là giá trị CO (% thể tích) đo cầm chừng. được từ thực nghiệm. Bảng 2. Bảng kết quả khảo sát Tiêu chuẩn là giá trị CO (% thể tích) theo tiêu chuẩn Euro 2. Hàm lượng khí xả HC (ppm) Tổng CO (%) HC 1520 1500 (ppm) 1500 Số lượng xe kiểm 298 298 1480 tra (chiếc) 1460 1433.2 1440 GTTB (mean) 4.49 1433.2 1420 Như vậy: theo tiêu chuẩn khí thải Euro 2 1400 dành cho xe gắn máy thì: Tỷ lệ xe đạt tiêu 1380 chuẩn khí thải 105/298 = 35,23%. Thực nghiệm Tiêu chuẩn Kết quả ở bảng 3 và bảng 4 so sánh hàm lượng khí thải của từng hãng xe giữa xe dùng Hình 2. Đồ thị thành phần HC từ thực nghiệm so hệ thống phun xăng điện tử và sử dụng bộ với tiêu chuẩn Euro chế hòa khí, từ đó ta rút ra được mức độ tiết Chú thích: kiệm nhiên liệu cũng như lượng khí thải của các loại xe của từng hãng. Thực nghiệm là giá trị HC (ppm) đo được từ thực nghiệm. Tiêu chuẩn là giá trị HC (ppm) theo tiêu chuẩn Euro 2.
4. Bảng 3. So sánh thành phần khí CO và HC Bảng 4. So sánh thành phần khí CO và HC trong trong khí xả xe gắn máy phun xăng điện tử khí xả xe gắn máy phun xăng điện tử và xe sử dụng và xe sử dụng bộ chế hòa khí của hãng bộ chế hòa khí của hãng Yamaha Honda Hàm lượng khí xả Hàm lượng khí xả Yamaha Yamaha FI Honda BCHK Honda FI BCHK CO HC CO HC CO HC CO HC (%) (ppm) (%) (ppm) (%) (ppm) (%) (ppm) Số 29 74 Số 59 107 lượng lượng xe xe GTTB 3.59 1319.52 4.86 1377.89 GTTB 4.14 1204.42 4.72 1604.47 (mean) (mean) CO(% thể tích) CO(% thể tích) 6 4.86 6 5 4.86 3.59 5 4 3.59 4 3 3 2 2 1 1 0 Yamaha FI Yamaha BCHK 0 Yamaha FI Yamaha BCHK Hình 5. Đồ thị thành phần CO giữa Yamaha FI và BCHK Hình 3. Đồ thị thành phần CO giữa Honda FI và BCHK HC (ppm) HC (ppm) 1400 1377.89 1400 1380 1377.89 1380 1360 1360 1340 1319.52 1340 1320 1319.52 1320 1300 1300 1280 1280 Yamaha FI Yamaha BCHK Yamaha FI Yamaha BCHK Hình 6. Đồ thị thành phần HCgiữa Yamaha FI và Hình 4. Đồ thị thành phần HCgiữa Honda BCHK FI và BCHK
5. Thông qua các số liệu thống kê, kết quả Ưu điểm: so sánh cho thấy hệ số phát thải trung bình - Kết cấu khá đơn giản (mean) của CO, HC của xe dùng hệ thống - Tuổi thọ cao phun xăng điện tử (FI) nhỏ hơn rất nhiều so - Hoạt động ổn định ở tất cả các chế độ động với xe sử dụng bộ chế hòa khí, nguyên nhân cơ vv chủ yếu do các xe sử dụng hệ thống phun Nhược điểm: xăng điện tử (FI) nên tối ưu hóa được quá - Luôn tạo ra hỗn hợp hòa khí giàu xăng trình phun nhiên liệu và cháy hoàn toàn, do - Xe chạy lâu năm sẽ rất hao xăng đó thành phần độc hại HC và CO trong khí - Hòa khí không đồng đều trước khi đưa vào thải giảm. xy lanh. Về mặt kinh tế thì xe phun xăng điện tử  Bộ tiết kiệm xăng (FI) tiết kiệm nhiên liệu hơn so với xe sử dụng bộ chế hòa khí. Để động cơ hoạt động với hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu cần cải thiện hỗn hợp nhiên liệu và 3.2. Giải pháp kỹ thuật tỷ lệ hỗn hợp hòa khí đúng tỷ lệ. Từ nguyên lý hoạt Thông qua kết quả khảo sát đã cho chúng động và cấu tạo của bộ chế hòa khí ta sẽ cải tiến ta thấy được kết quả về tiết kiệm nhiên liệu hỗn hợp hòa khí bằng cách gắn vào họng hút của cũng như về hệ số phát thải khí thải của xe của chế hòa khí một lò xo gia tốc. Và cung cấp dung bộ chế hòa khí cao hơn hẳn so với xe sử thêm không khí do không khí bị kéo dãn khi qua lò dụng hệ thống phun xăng điện tử (FI). Vì thế xo bằng một van tiết lưu. Vậy bộ tiết kiệm xăng của biện pháp đưa ra là chế tạo bộ tiết kiệm xăng chúng ta bao gồm một lò xo gia tốc gắn trong họng trên xe gắn máy sử dụng bộ chế hòa khí. hút và một van tiết lưu. Bộ tiết kiệm xăng bao gồm một lò xo gia tốc được gắn trong họng nạp làm tăng vận tốc hỗn hợp hòa khí và một van tiết lưu cung cấp thêm dòng khí vào họng do lượng không khí bị kéo giãn do đi qua lò xo gia tốc.Với bộ tiết kiệm xăng tiết kiệm theo nguyên lý cải tiến hệ thống nạp hay cải thiện hỗn hợp hòa khí đi vào động cơ giúp nâng cao hiệu suất cháy từ đó tiết kiêm nhiên liệu và giảm lượng khí độc hại ra môi trường. Với kết quả thử nghiệm tiết kiệm được khoảng 20% nhiên liệu và lượng khí độc hại (CO, HC) giảm đi 1: Bộ chế hòa khí; 2: Lò xo tăng áp; đáng kể so với khi không lắp bộ tiết kiệm 3: Họng nạp; 4: Van tiết lưu; 5:Ống dẫn khí nối van xăng. họng nạp. động với hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên Hình 7. Bộ chế hòa khí đã được gắn bộ tiết liệu cần cải thiện hỗn hợp nhiên liệu và tỷ lệ hỗn hợp hòa khí đúng tỷ lệ. Từ nguyên lý hoạt động và cấu tạo của bộ chế hòa khí ta sẽ cải tiến hỗn hợp hòa khí bằng cách gắn vào họng hút của của chế hòa khí một lò xo gia tốc. Và cung cấp thêm không khí do không khí bị kéo dãn khi qua lò xo bằng một van tiết lưu. Vậy bộ tiết kiệm xăng của chúng ta bao gồm một lò xo gia tốc gắn trong họng hút và một van tiết lưu.  Ưu nhược điểm của bộ tiết kiệm xăng Hình 8. Bộ tiết kiệm xăng lắp trên xe Wave S110
6.  Kết quả thử nghiệm khi gắn bộ tiết kiệm xăng trên xe. KM/L 70 63.69 62.50 64.52 63.57 60 52.63 53.76 54.05 53.48 50 40 30 20 10 0 Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Không gắn bộ TKX Có gắn bộ TKX Hình 9. Đồ thị tiêu hao nhiên liệu trước và sau gắn bộ tiết kiệm xăng. % CO xe sử dụng bộ tiết xăng và không sử dụng bộ tiết kiệm xăng %CO 12 10 10 9.5075 10 9.28 8.75 8 6 3.92 4 2.33 1.9025 2 0.83 0.53 0 0 15 30 45 TB Có dùng bộ TKX V(km/h) Không dùng bộ TKX Hình 10. Đồ thị so sánh CO % HC xe sử dụng bộ tiết xăng và không sử dụng bộ tiết kiệm xăng
7. 3000 2848 %HC 2500 2000 1810.5 1500 1065.125 921.75 1000 867 624.5 451.5 385 478 483 500 0 0 15 30 45 TB V Có dùng bộ TKX Không dùng bộ TKX Hình 11. Đồ thị so sánh HC  Đánh giá: nhiều so với lượng HC quy định là 1500 (ppm). Điều đó giảm được một lượng lớn khí thải độc hại Qua kết quả của việc chế tạo bộ tiết kiệm xăng, đã giảm được thành phần khí ra môi trường. thảiCO và HC đã giảm xuống đáng Qua đó đem lại lợi nhuận về kinh tế, đồng thời kể,CO=1,9025% thấp hơn với lượng CO quy cũng góp phần vào việc giảm tác hại về ô nhiễm đinh là 4,5%, HC=1065,125(ppm) nhỏ hơn môi trường. Kết luận lý khí thải như dùng bộ lọc khí thải, luân hồi khí thải Vì vậy chúng ta nên sử dụng xe gắn máy có Lượng khí thải gây ô nhiễm của xe gắn hệ thống phun xăng điện tử FI để giảm thiểu ô máy xấp xỉ gấp 10 lần so với một chiếc ô tô nhiễm môi trường và tiết kiệm được nhiên liệu. có dung tích lớn gấp 20 lần. Qua việc khảo sát cho thấy lượng xe đạt tiêu chuẩn khí thải Đồng thời cần có cơ chế cho người dân có điều còn thấp, cần cải tiến động cơ tạo có tỉ lệ hỗn kiện sử dụng ô tô để giảm thiểu ô nhiễm môi trường hợp hòa khí hợp lý, cũng như tăng cường xử và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân.
8. TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Bùi Văn Ca, Khí xả động cơ ô tô 1-2, Nhà xuất bản Đà Nẵng, 2005. [2]Phạm Minh Tuấn, Khí thải động cơ và ô nhiễm môi trường, NXB Khoa học và kỹ thuật. [3]Chau Thuy Pham, Takayuki Kameda, Akira Toriba, Kazuichi Hayakawa, Polycyclic aromatic hydrocarbons and nitropolycyclic aromatic hydrocarbons in particulates emitted by motorcycles, Volume 183, December 2013, Pages 175-183, Kanazawa University, Japan. [4] MGT 5 Ford/Five Gas Tester with Hand Terminal Operating Manual, MaHa, 2003. [5] Lê Anh Tuấn, Xây dựng chu trình thử nghiệm khí thải và tiêu hao nhiên liệu đặc trưng cho xe máy ở Hà Nội (HMDC driving cycle) và bộ dữ liệu hệ số phát thải cho xe máy, Đề tài cấp thành phố, Viện Cơ khí động lực, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2009. [6] Duong Vu Huy, Pham Tuan Minh, Pham Van The, Tran Quang Vinh, Nguyen The Lương, Evaluate the emission from some domestically assembled car brands in Vietnam, Department of Internal Combustion Engine, Hanoi University of Technology, Vietnam, 2005. [7] H.D. Tung, H.Y. Tong, W.T. Hung, N.T.N. Anh, Development of emission factors and emission inventories for motorcycles and light duty vehicles in the urban region in Vietnam, Science of the Total Environment Vol 409, p 2761–2767, 2011. [8] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến, Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong, NXB Giáo dục, 1994. [9] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ Sở Thiết Kế Máy, NXB Đại học quốc gia Tphcm,2008. [10] Văn Thị Bông, Huỳnh Thanh Công, Lý Thuyết Động Cơ Đốt Trong, NXB Đại học quốc gia Tphcm, 2005. [11] Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng, Nhiệt Kỹ Thuật, NXB Giáo dục, 1999. Thông tin liên hệ tác giả chính (người chịu trách nhiệm bài viết): Họ tên: Võ Thành Nhân Đơn vị: Trung Tâm Đăng Kiểm Xe Cơ Giới 5006V. Điện thoại: 0937262525 Email: nhanmap80@gmail.com
9. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2017-2018 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.