Lấp đầy khoảng trống dữ liệu ô nhiễm không khí

BVR&MT – Tích hợp các công nghệ mới như cảm biến và vệ tinh vào hệ thống quan trắc truyền thống sẽ giúp chính quyền và người dân có được thông tin đầy đủ và kịp thời hơn về chất lượng không khí.

Dữ liệu ở những nơi chưa biết

Cứ mỗi buổi chiều và buổi sáng đi học qua góc đường Bà Triệu ở quận Hai Bà Trưng (Hà Nội), Linh Chi lại ngẩng đầu nhìn lên tấm biển điện tử báo chỉ số chất lượng không khí AQI. Cô bé không biết quá nhiều về các chất ô nhiễm, nhưng hiểu rằng nếu con số hiện lên trên nền màu xanh lá cây nghĩa là lúc đó không khí tốt cho sức khỏe, còn nếu là màu cam hoặc đỏ thì phải nhanh chóng đi về và hạn chế các hoạt động ngoài trời. Bố của Linh Chi là một nhà nghiên cứu về mô hình chất lượng không khí và phơi nhiễm. Anh đã dạy cho cô con gái 8 tuổi của mình những điều căn bản về việc theo dõi ô nhiễm không khí.

Để biết những vấn đề ô nhiễm mà cộng đồng quan tâm, anh cùng một người bạn trong Mạng lưới không khí sạch Việt Nam đã lái xe quanh nhiều quận huyện ở Hà Nội nhằm tìm kiếm những nguồn gây ô nhiễm. Họ nhìn thấy những nhà máy, xe tải hạng nặng, công trình xây dựng, chợ dân sinh nằm đan xen với các khu dân cư truyền thống, trường học, công viên và khu đô thị mới. Không chỉ theo dõi bằng đôi mắt, họ còn mang theo một vài cảm biến chất ô nhiễm dạng hạt (PM) và dạng khí (NO2, VOC, SO2, CO, O3) để xem xét các chỉ số tăng giảm đột biến thế nào khi đi khỏi những địa điểm khác nhau.

Anh cho biết so với nhiều nơi trên thế giới, mật độ các trạm đo ô nhiễm không khí ở Việt Nam còn khá mỏng, ngay cả ở những đô thị lớn. Với diện tích gần 3300 km2, Hà Nội chỉ có 2 trạm quan trắc tiêu chuẩn và khoảng 10 trạm quan trắc tự động do nhà nước quản lý. Mặc dù các trạm truyền thống này là tiêu chuẩn vàng để đánh giá mức độ ô nhiễm không khí và phơi nhiễm của con người với các chất gây ô nhiễm mà họ hít thở, nhưng các thiết bị này thường đắt đỏ và đòi hỏi vận hành phức tạp nên được triển khai rất ít, không đủ độ phủ để đại diện cho cả vùng rộng lớn.

Vì vậy, những người quan tâm đến môi trường như anh đã chuyển sang các công nghệ đo chất lượng không khí chi tiết hơn. Những công cụ này bao gồm các cảm biến di động đeo được trên người, những thiết bị đo chất lượng không khí chi phí thấp có thể dễ dàng lắp đặt trên mái nhà hoặc cột điện, và thậm chí là những mạng lưới vệ tinh đo ô nhiễm không khí có thể giám sát ô nhiễm không khí trên toàn cầu.

Chỉ trong vòng 3 năm, Việt Nam đã chứng kiến sự bùng nổ của các mạng lưới quan trắc không khí sử dụng cảm biến. Các thiết bị có kích thước nhỏ gọn, chi phí thấp, và vận hành đơn giản khiến bất kì ai cũng có thể mua về để lắp đặt. Khác với các mạng lưới quan trắc chuẩn của nhà nước, bất kì ai cũng có thể đóng góp dữ liệu ô nhiễm không khí theo thời gian thực để cộng đồng cùng theo dõi. Có thể kể đến những ứng dụng nước ngoài nổi bật như AirVisual, Air Matters, Air Quality, Windy; hay các ứng dụng nội địa đang được các đơn vị trong nước tự phát triển, bao gồm PAM Air, tMonitor, Puritrak, FAIRnet…

Dữ liệu mới đầy đủ hơn, dễ theo dõi hơn đã bắt đầu làm thay đổi nhận thức về ô nhiễm không khí, khiến chúng trở nên “hữu hình” hơn với tất cả mọi người. Họ bắt đầu có thói quen kiểm tra tình hình chất lượng không khí mỗi khi ra khỏi nhà, và quan tâm đến những giải pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Được trang bị công nghệ mới, các nhà nghiên cứu cũng thêm sức mạnh để giải quyết những vấn đề ô nhiễm không khí quan trọng. Họ có thể kết hợp công nghệ cảm biến với công nghệ vệ tinh để thu được bức tranh lớn về việc phơi nhiễm với không khí bẩn, sau đó so sánh nó với dữ liệu sức khỏe từ các khu vực để hiểu sự chênh lệch chất lượng không khí đã ảnh hưởng đến các cộng đồng cụ thể như thế nào.

Trên thực tế, những kết quả này đã được thực hiện và công bố. Cuối tháng 8 vừa qua, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Thị Trang Nhung (Trường Đại học Y tế Công cộng) và TS. Nguyễn Thị Nhật Thanh (Trường Đại học Công nghệ – Đại học Quốc gia Hà Nội) đã “gán” được nồng độ phơi nhiễm bụi PM2.5 trung bình năm cho tất cả lưới điểm của mọi quận, huyện, thị xã trên địa bàn Hà Nội.

Họ chỉ ra rằng nồng độ PM2,5 của Hà Nội cao hơn từ 1,1 – 1,5 lần so với mức quy chuẩn của Việt Nam và gấp từ 2,8 – 3,9 lần so với mức không khí sạch khuyến nghị của WHO. Ngay cả Ba Vì, nơi không khí được xem là “sạch” nhất cũng đã bị ô nhiễm. Kết hợp với dữ liệu sức khỏe, các nhà khoa học ước tính rằng ô nhiễm không khí đã khiến cho tuổi thọ trung bình của người dân thủ đô giảm đi khoảng 2,49 năm, trong đó cứ 100.000 người dân thì sẽ có 35,5 người tử vong vì ô nhiễm bụi PM2,5.

TS. Trang Nhung cho biết dữ liệu chi tiết theo không gian đã giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa phơi nhiễm các chất ô nhiễm và ảnh hưởng tới sức khỏe. Ví dụ, họ có thể tìm thấy tỷ lệ nhập viện hoặc mắc bệnh tim mạch, hô hấp gia tăng ở những khu vực có nồng độ PM cao hơn. Dữ liệu tốt hơn khiến những ước tính của họ ít bị thiên vị hơn, tránh trường hợp đánh giá quá cao hoặc quá thấp các nguy cơ sức khỏe.

Trong khi đó, TS. Nhật Thanh tỏ ra hào hứng khi sử dụng những dữ liệu vệ tinh để khám phá những nguồn thải địa phương chưa từng biết đến trước đây, chẳng hạn như xem xét khu vực nào có nồng độ NO2 cao để tìm ra nguyên nhân tại sao hoặc dự báo thay đổi nồng độ trong 1-3 ngày tới. Điều này có thể là thách thức nếu sử dụng các cách tiếp cận truyền thống do các chất ô nhiễm như NO2 bị khuếch tán nhanh chóng.

Các dữ liệu quan trắc mới cũng cho phép phát hiện nguồn gây ô nhiễm hoặc đánh giá tác động của chúng một cách nhanh chóng. Cách đây vài năm khi mạng lưới cảm biến mới xuất hiện, một nhóm bạn trẻ Hà Nội trước khi đi du lịch tình cờ phát hiện một điểm tím bất thường trên bản đồ hiển thị AQI ở điểm đo tại Đà Lạt. Họ xôn xao lên diễn đàn hỏi liệu đây có phải do cảm biến hỏng hay cháy rừng. Ngay lập tức, một đội phóng viên đã tìm đến tận nơi và thông tin lại rằng bãi rác Cam Ly của thành phố đang bốc âm ỉ nhiều ngày khiến một vài người dân xung quanh phải tạm di dời do khó thở trong khi chính quyền vẫn đang nỗ lực dập cháy.

Giờ đây, những vụ ô nhiễm không khí cục bộ kiểu này có thể được cộng đồng giám sát liên tục. PAM Air, mạng lưới cảm biến quan trắc chất lượng không khí lớn nhất Việt Nam hiện nay cho biết họ đã tích hợp những tính năng cảnh báo và dự báo ô nhiễm tự động lên ứng dụng của mình.

Đại diện quản lý mạng lưới này cho biết những hiện tượng chỉ số AQI cao bất thường rất thường gặp ở Hà Nội và các tỉnh miền Bắc, đặc biệt vào chiều tối trong những đợt cao điểm đốt rơm rạ vào tháng 5-6 hoặc tháng 10-12, do nhiều nơi vẫn chưa có biện pháp triệt để ngăn chặn đốt rơm rạ. Tình trạng này đã kéo dài nhiều năm. Thậm chí, để lôi kéo sự tham gia của cộng đồng vào việc theo dõi tiến độ xử lý nguồn phát thải, PAM Air còn thử nghiệm một tính năng mới cho phép người dùng chụp và tải ảnh các điểm đốt gần trạm đo lên mạng lưới.

Dùng công nghệ để đổi mới cách vận động chính sách

Một trong những câu hỏi mà nhiều người thường đặt ra là liệu các mạng lưới quan trắc bằng cảm biến và vệ tinh này có thay thế được các hệ thống quan trắc truyền thống đã có của nhà nước? Và liệu thông tin về chất lượng không khí từ các mạng lưới cảm biến có giá trị hoặc bị ràng buộc pháp lý?

Trả lời câu hỏi này, trong hội thảo chia sẻ kinh nghiệm ứng dụng công nghệ cảm biến trong giám sát chất lượng không khí ngày 30/9 vừa qua*, TS. Andrea Clements, nhà nghiên cứu vật lý thuộc Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) chỉ ra rằng điều này hiện khó có thể xảy ra vì cảm biến chất lượng không khí nói chung không cung cấp dữ liệu chính xác như các trạm quan trắc chuẩn. Trên thực tế, mức độ sai khác có thể lên tới 50%.

“Việc sử dụng cảm biến có thể mất nhiều thời gian hơn để phân tích tính xác thực của dữ liệu. Có thể cần sử dụng một số phương pháp làm sạch dữ liệu và hiệu chỉnh dữ liệu trước có thể đạt độ tin cậy nhất định đủ để dùng cho các công tác quản lý nhà nước. Bên cạnh đó, nhiệt độ, độ ẩm và những thay đổi theo mùa cũng có thể dễ dàng ảnh hưởng đến hiệu suất của cảm biến”, cô nói.

Mặc dù không thích hợp cho việc giám sát theo quy định (regulatory monitoring) nhưng US EPA cho rằng công nghệ cảm biến vẫn có vị trí và ưu thế riêng khi được sử dụng cho những mục đích không theo luật định và mang tính chất cung cấp thông tin như truyền thông, giáo dục, bổ sung dữ liệu, theo dõi xu hướng, nghiên cứu, nâng cao nhận thức cùng nhiều hoạt động phục vụ cộng đồng khác.

Do vậy, họ tìm cách khuyến khích việc nghiên cứu phát triển và áp dụng những công nghệ mới này. US EPA tạo điều kiện cho các tổ chức đánh giá các thiết bị cảm biến – bao gồm cả việc cho phép đặt cảm biến cạnh các trạm quan trắc tiêu chuẩn (co-location) để hiệu chỉnh – cũng như đưa ra các nghiên cứu và khuyến nghị giúp nâng cao chất lượng dữ liệu

“Rất nhiều nhà sản xuất cảm biến đang tìm kiếm cách đáng giá hiệu suất cảm biến”, TS. Clements nói. Một số cố gắng mô tả hiệu suất này thông qua những kiểm nghiệm ngoài môi trường hoặc trong phòng thí nghiệm được kiểm soát, tuy nhiên không phải nhà sản xuất nào cũng thử nghiệm thiết bị theo cùng quy trình hoặc báo cáo thông tin theo những phương thức giống nhau, và điều này có thể thực sự gây nhầm lẫn cho người tiêu dùng, những người chỉ đang cố gắng tìm ra cảm biến nào sẽ tốt nhất cho ứng dụng cụ thể của họ.
Do đó, cơ quan quản lý này đã cố gắng trở thành người dẫn dắt câu chuyện bằng cách cung cấp hai báo cáo gợi ý các quy trình đánh giá vận hành, tiêu chí và các giá trị mục tiêu cho cảm biến cho ozone (O3) và bụi mịn (PM2,5). Việc thực hiện các quy trình này là hoàn toàn tình nguyện và nó cũng không cấu thành các giấy chứng nhận hay chứng thực từ US EPA. Tuy nhiên, nó đặt ra một khung sườn mềm cho các công nghệ cảm biến.

“Ý tưởng ở đây là có thể loại bỏ phần nào các cảm biến không cung cấp dữ liệu tốt và giúp mọi người có một khuôn khổ nhất quán để so sánh kết quả hiệu suất. Các nhà sản xuất không bắt buộc phải tuân thủ, nhưng chúng tôi thực sự hy vọng rằng họ sẽ áp dụng hướng dẫn và lời khuyên này vào các thiết bị của họ và sau đó phát hành các báo cáo này cho công chúng để cộng đồng có thêm thông tin về những cảm biến có sẵn, giúp người tiêu dùng hiểu về các giá trị đo từ các hệ thống khác nhau để từ đó chủ động đưa ra những lựa chọn”, TS. Clements cho biết.

Mặc dù thông tin từ các cảm biến chi phí thấp không có hiệu lực pháp lý như các thiết bị giám sát theo quy định, nhưng cùng có thể được sử dụng như chỉ dấu cho những quyết sách của chính quyền. TS. Clements nói rằng họ bắt đầu có xu hướng tích hợp cả hai hệ thống dữ liệu.

Chẳng hạn, ở góc độ pháp lý, mỗi khu vực hành chính đều cần đặt một số lượng trạm chuẩn nhất định để theo dõi tình hình ô nhiễm không khí ở địa phương, từ đó có cơ sở đưa ra những quyết sách ảnh hưởng đến các hoạt động công nghiệp, môi trường hoặc dân sinh. Trên thực tế, đã có một số cơ quan quản lý ở tiểu bang tại Mỹ dùng những cảm biến chi phí thấp để sàng lọc, tìm ra nơi họ thực sự muốn đặt các trạm đo đắt tiền sau đó.

Sean Khan, Giám đốc chương trình toàn cầu về Hệ thống giám sát chất lượng không khí cho mọi người (GEMS) của Chương trình môi trường Liên hợp quốc (UNEP) cho biết ở những nước đang phát triển, người dân và chính quyền đang kết hợp với nhau dùng dữ liệu cảm biến và vệ tinh “để đổi mới cách vận động chính sách”.

Tại thủ đô Addis Ababa của Ethiopia vào giữa năm 2019, chính quyền chuẩn bị ban hành lệnh hạn chế đối với việc lưu thông xe tải hạng nặng (>3,5 tấn) trong thành phố từ 6:30 sáng đến 8:00 tối. Các nhà khoa học cộng đồng đã nhanh chóng sử dụng cảm biến để đo dữ liệu chất lượng không khí liên tục trong 1 tháng trước và sau khi “cấm xe tải” để chỉ ra rằng đỉnh ô nhiễm vào buổi sáng mỗi ngày đã thực sự biến mất khi lệnh cấm được áp dụng. Điều này đã củng cố các quyết định đồng tình với lệnh hạn chế.

Tương tự, ở thủ đô Nairobi của Kenya vào tháng 9 vừa qua, khi UNEP làm việc với các nhà quảng cáo, nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và chính quyền địa phương để thử nghiệm truyền dữ liệu AQI trực tiếp lên các bảng quảng cáo số treo trên những cây cầu đi bộ qua đường. Ngay lập tức, một chiến dịch hastag# xuất hiện trên Twitter. Mọi người nói về những gì họ thấy và phản hồi về cảm nhận của họ về không khí xunh quanh. Lượng truy cập trên các kênh tin tức và phương tiện truyền thông lớn đến mức nó đã thực sự dẫn đến một cam kết xây dựng cơ sở hạ tầng trên toàn quốc để hiển thị các dữ liệu ô nhiễm không khí bằng cách sử dụng những trạm cơ sở của doanh nghiệp viễn thông.

“Không ai nói có với chính sách công mà không có một chồng dữ liệu để củng cố nó”, các nhà vận động chính sách thường nói. Ở Việt Nam, dữ liệu cảm biến cũng bắt đầu được đưa vào trong quá trình ra chính sách. Năm 2019, khi nhóm nghiên cứu của TS. Lý Bích Thủy, một nhà khoa học môi trường tại Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặt các cảm biến đo PM2,5 và CO trong nhiều tháng ở gần bếp than tổ ong để xem xét tác động đến sức khỏe con người, họ đã khẳng định được rằng khói độc từ bếp than tổ ong tạo ra nguy cơ ung thư ở mức trung bình cho cả người đứng gần và đứng xa bếp than.

Kết quả này sau đó đã trở thành bằng chứng mạnh mẽ khiến Sở TN&MT Hà Nội vận động chính quyền đưa ra được chính sách xóa bỏ toàn bộ bếp than tổ ong trên địa bàn Hà Nội. Sau một năm rưỡi hành động, tính đến giữa năm 2021, Hà Nội đã xóa bỏ được khoảng 96,23% số bếp than tổ ong và chỉ còn khoảng 2.000 bếp than cần giải quyết.

Trên cơ sở bước tiến thành công này, chính quyền Hà Nội cũng đang đặt hàng một số nghiên cứu đánh giá các nguồn phát thải cố định và di động khác để phục vụ cho việc xây dựng Kế hoạch quản lý chất lượng không khí của địa phương trong những năm tới.

Chính sách có “làm khó” công nghệ?

Sean Khan đánh giá cao sự tham gia của công nghệ cảm biến và vệ tinh của Việt Nam vào việc giám sát chất lượng không khí. Ông ngỏ ý đưa Việt Nam vào các dự án thí điểm của GEMS Air về tích hợp dữ liệu toàn cầu và hỗ trợ phát triển các báo cáo hướng dẫn đánh giá chất lượng cảm biến như US EPA đã làm.

Tuy nhiên, trong bối cảnh giám sát chất lượng không khí ở Việt Nam, các nhà vận động chính sách trong nước lại có một lo ngại gần kề hơn mà họ cho rằng “có thể làm cản trở bước tiến” của việc phát triển và áp dụng công nghệ cảm biến/vệ tinh sắp tới.

Cụ thể, trong Dự thảo Nghị định thực hiện Luật Bảo vệ môi trường sắp tới (cập nhật ngày 21/09/2021), các quy định đang áp đặt những yêu cầu kỹ thuật và quản lý chặt chẽ – vốn chỉ dành cho những hệ thống giám sát theo quy định, dùng cho quản lý nhà nước – lên tất cả các mạng lưới quan trắc cảm biến/vệ tinh trong xã hội, kể cả những mạng lưới dùng cho mục đích quan trắc phục vụ cộng đồng.

TS. Hoàng Dương Tùng, Chủ tịch Mạng lưới không khí sạch Việt Nam (VCAP), cho rằng điều này sẽ ảnh hưởng đến việc phát triển các mạng lưới quan trắc nội địa và mạng lưới từ cộng đồng. Đây vốn không phải là những ngành kinh doanh, hoạt động có điều kiện. Nếu các đơn vị trong nước phải chịu những ràng buộc pháp lý chặt chẽ, trong khi nhà nước lại không thể áp dụng những quy định đó với các mạng lưới quan trắc quốc tế theo dõi tình hình chất lượng không khí ở Việt Nam thì vô hình chung sẽ tạo ra một bức tường bất bình đẳng, cản trở động lực đầu tư và ứng dụng tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực này.

Do vậy, nhóm vận động chính sách trong đó có VCAP hi vọng rằng các quy định pháp luật sắp tới sẽ cởi mở hơn để khuyến khích đổi mới sáng tạo và áp dụng công nghệ trong lĩnh vực quan trắc chất lượng không khí, trong khi các cơ quan quản lý có thể xem xét những kinh nghiệm quốc tế để hướng dẫn, hỗ trợ các bên tham gia có được chất lượng dữ liệu quan trắc tốt hơn.

Hồng Hạnh