Sử dụng cảm biến để cải thiện tình trạng ô nhiễm khí thải

Ứng dụng cảm biến để phát hiện các phương tiện gây ô nhiễm cao, từ đó đưa ra những biện pháp giảm thiểu tình trạng ô nhiễm do khí thải phương tiện gây ra là giải pháp đang cho thấy những kết quả tích cực.

Báo động về tình trạng khí thải do phương tiện gây ra

Một nghiên cứu mới đây của Đại học London cho thấy ô nhiễm không khí ở các thành phố lớn nhất thế giới có liên quan đến tỷ lệ tử vong sớm, trong đó châu Á là khu vực đặc biệt bị ảnh hưởng bởi mức độ ô nhiễm không khí cao với New Delhi (Ấn Độ) và Dhaka (Bangladesh) ghi nhận lượng phát thải hạt mịn ở mức gấp hơn 10 lần quy định của Tổ chức Y tế thế giới (WHO).

Năm 2021, ước tính tỷ lệ tử vong của 40.000 trẻ em dưới 5 tuổi có liên quan trực tiếp đến ô nhiễm không khí PM2.5. Các quốc gia ở Đông Á, Đông Nam Á và Nam Á là những khu vực có nồng độ PM2.5 trung bình hàng năm cao nhất tính theo dân số.

Ô nhiễm không khí có nhiều nguyên nhân gây ra, tuy nhiên, theo nghiên cứu của Đại học Công nghệ Sydney, ô tô được xác định là nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí ở các thành phố và là nguồn phát thải độc hại chủ yếu ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong các thành thị.

Ô nhiễm không khí tác động và làm trầm trọng thêm nhiều bệnh tật, từ hen suyễn đến ung thư, bệnh phổi và bệnh tim. "Khói thải ô tô chứa các khí độc như carbon monoxide (CO), oxit nitơ (NOx) và các chất dạng hạt gây ung thư phổi, suy tim, hen suyễn và các bệnh khác", đồng tác giả nghiên cứu, GS. John Zhou của Đại học Công nghệ Sydney cho biết.

Tình trạng khí thải của các phương tiện trong môi trường đô thị trên toàn thế giới đang đặt ra tình trạng báo động với những tác động lớn đến khí hậu và con người, do đó, việc phát hiện và kiểm soát vấn đề này là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Hồng Kông - mô hình tiêu biểu về giảm thiểu ô nhiễm khí thải

Hồng Kông, được xếp vào hàng trung bình về tình trạng ô nhiễm không khí trên toàn cầu, đã cải thiện được đáng kể chất lượng không khí bằng cách sử dụng các cảm biến ven đường được vận hành từ xa để xác định các phương tiện thải ra khí thải có mức độ ô nhiễm cao, đồng thời yêu cầu chủ sở hữu của những phương tiện đó khắc phục và sửa chữa chúng.

Cụ thể, để xác định các phương tiện có mức khí thải có nồng độ độc hại cao, Hồng Kông đã lắp đặt các cảm biến trên các đoạn đường cao tốc sử dụng tia hồng ngoại và tia cực tím để phát hiện các chất ô nhiễm không khí như CO, NOx từ khí thải của các phương tiện đi qua.

Một camera ghi lại biển số xe để có thể thông báo cho chủ sở hữu của những phương tiện này. Thay vì nhận các hình thức phạt bằng tiền, họ sẽ phải sửa chữa phương tiện của mình và vượt qua cuộc kiểm tra khí thải theo quy định. Chỉ sau khi vượt qua bài kiểm tra các phương tiện đó mới được phép sử dụng trở lại.

Nghiên cứu mới đây của Đại học Công nghệ Sydney đã chứng minh sự thành công của mô hình này trong việc giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Theo đó, trong khoảng thời gian từ năm 2014 - 2018, hơn 16.000 phương tiện đã được phát hiện, 96% trong số này sau đó đã được sửa chữa và vượt qua bài kiểm tra khí thải theo yêu cầu. Chỉ 1,4% số xe không đạt yêu cầu và 2,3% số xe không tham gia thực hiện kiểm tra, 558 giấy phép phương tiện sau đó đã bị hủy bỏ.

Năm 2015, sau một năm triển khai, các số liệu từ một chương trình giám sát độc lập cho thấy nồng độ trung bình của CO và NOx tại các địa điểm ven đường cũng đã giảm lần lượt 26% và 27% so với mức năm 2012. Trong khi đó, lượng khí thải CO và NOx từ giao thông đường bộ đã giảm lần lượt 50% và 34% trong giai đoạn 2012 - 2015.

Việc nhắm mục tiêu vào một phần nhỏ các phương tiện có chất thải cao là một phương pháp hiệu quả làm giảm đáng kể chi phí và thời gian sửa chữa cho cả chính phủ và chủ phương tiện, so với các phương pháp khác như lấy mẫu thụ động hoặc kiểm tra định kỳ. Nó cũng có thể giúp chủ phương tiện phát hiện sớm các hư hỏng của các bộ phận liên quan đến khí thải trên xe của họ để khắc phục sớm nhằm ngăn ngừa các hỏng hóc lớn.

Nghiên cứu cũng cho thấy, tỷ lệ phương tiện cần phải sửa chữa đối với xe chạy bằng xăng và khí hóa lỏng LPG lần lượt là 13% và 63%. Tỷ lệ phát thải gây độc hại trong nhóm xe taxi và xe buýt cao hơn nhiều so với phương tiện cá nhân. Các chất phát thải cao nhất có mức phát thải cao hơn 10 lần so với quy định đối với CO và NOx.

Hồng Kông cũng đã thực hiện một chương trình sửa chữa thí điểm trên 600 xe taxi LPG được chọn. Sau khi sửa chữa, tỷ lệ khí thải giảm từ 63% xuống còn 7%. Gần 90% các sửa chữa cần thiết liên quan đến bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều và cảm biến oxy.

Từ thực tế đó, chính quyền Hồng Kông đã cung cấp 150 triệu USD tài trợ cho Cục Bảo vệ Môi trường Hồng Kông để hỗ trợ cho việc thay thế các bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều và cảm biến oxy trong các đội xe taxi và xe buýt. Sửa chữa các lỗi động cơ không chỉ giảm lượng khí thải mà còn cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu.

Từ mô hình của Hồng Kông có thể thấy chất lượng không khí đô thị sẽ được cải thiện một cách hiệu quả nếu những phương tiện phát thải cao nhanh chóng được xác định để sửa chữa và khắc phục.

Yuhan Huang đồng tác giả nghiên cứu của Đại học Công nghệ Sydney cho rằng, mô hình này nên được áp dụng rộng rãi ở các quốc gia khác trên thế giới vì nó có chi phí tương đối thấp và cung cấp một cách nhanh chóng và đơn giản để làm giảm thiểu ô nhiễm khí thải một cách hiệu quả.

"Tôi nghĩ đây là một ý tưởng đặc biệt hay và phù hợp đối với các thành phố lớn, nơi vấn đề ô nhiễm không khí do giao thông vận tải gây ra đang có những tác động nghiêm trọng", Yuhan Huang nhấn mạnh.

Huang cũng cho biết thêm, hiện nay, một số quốc gia châu Âu cũng đang thử nghiệm sử dụng cảm biến bên đường để theo dõi ô nhiễm của phương tiện giao thông, nhưng Hồng Kông là quốc gia đầu tiên sử dụng chúng cho mục đích thực thi và đạt hiệu quả rõ rệt.

Việc kiểm soát khí thải các phương tiện đang sử dụng là rất quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí đô thị và đang được toàn thế giới chú ý trong những năm gần đây. Mô hình này của Hồng Kông có thể đóng vai trò như một mô hình mẫu cho các siêu đô thị và các thành phố thuộc bất kỳ quy mô nào trên toàn thế giới có thể học hỏi kinh nghiệm để cải thiện tình trạng ô nhiễm không khí do giao thông đường bộ gây ra./.