Ảnh: VAST

Sáng 2/2, bầu trời Hà Nội bị bao phủ trong một bức màn mù đặc. Chỉ số chất lượng không khí (AQI) ở Hà Nội lúc bấy giờ là 257, đưa thủ đô trở thành địa điểm đứng đầu thế giới về ô nhiễm không khí.

Ô nhiễm không khí đang là một trong những vấn đề môi trường cấp thiết nhất hiện nay, đặc biệt tại các đô thị lớn như Hà Nội và TPHCM, nơi nồng độ bụi mịn PM2.5 và PM10 vượt ngưỡng cho phép của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Trong bối cảnh đó, việc theo dõi tình trạng môi trường thông qua hệ thống quan trắc được xem là một giải pháp quản lý quan trọng.

Hiện nay, các thiết bị đo hàm lượng bụi tự động, liên tục đang ngày càng trở nên phổ biến, giúp cung cấp dữ liệu một cách liên tục và chính xác. Thách thức lớn nhất trong việc kiểm định/ hiệu chuẩn chúng là đảm bảo tính đồng nhất giữa thiết bị đo và thiết bị chuẩn về mặt kỹ thuật và dữ liệu. Việc kiểm định/ hiệu chuẩn thiết bị đo hàm lượng bụi trong môi trường không khí xung quanh (tự động, liên tục) phụ thuộc vào từng nguyên lý đo khác nhau. Chẳng hạn như nguyên lý cân trọng lượng, suy giảm tia Beta, tán xạ ánh sáng, quang phổ hay cân bằng dao động vi lượng giảm dần (TOEM).

Điều này đặt ra nhu cầu nghiên cứu và phát triển một hệ thống chuẩn đo lường hàm lượng bụi, áp dụng phương pháp mô phỏng dựa trên điều kiện thực tế của môi trường vào trong phòng thí nghiệm, phục vụ các cơ quan quản lý trong quá trình kiểm định/ hiệu chuẩn.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, TS. Dương Thành Nam và các nhà khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển công nghệ cao (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) đã triển khai đề tài “Nghiên cứu, chế tạo Hệ thống chuẩn phục vụ kiểm định/hiệu chuẩn thiết bị đo bụi trong môi trường không khí” (ManDust).

Theo thông tin từ Trung tâm Thông tin - Tư liệu (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), ManDust được thiết kế và chế tạo theo nguyên lý phối, trộn và hút dòng chảy (khí, bụi) theo nguyên lý đẳng động học (isokinetic) với 4 khối chính: Khối tạo dòng khí sạch, khô; Khối phân tán bụi PM; Tháp trộn với các đầu hút mẫu đẳng động học; Khối đầu ra. Đặc biệt, thiết kế tháp trộn bụi được tối ưu hóa để ngăn chặn thất thoát hạt và đảm bảo sự phân phối đồng đều của hạt PM trong tháp. Hàm lượng bụi được kiểm soát trong khoảng (0 ÷ 2.000) µg/m3, phù hợp với các thiết bị đo bụi thông thường trên thị trường ở Việt Nam.

Với tốc độ dòng chảy và mức độ hỗn loạn trong tháp trộn được kiểm soát và duy trì ở mức thấp để mô phỏng điều kiện lấy mẫu bụi ở trạng thái tĩnh lặng (v < 0,5 m/s). Thiết bị chuẩn và thiết bị cần kiểm định/ hiệu chuẩn đặt bên ngoài tháp, mẫu bụi được lấy qua các đầu lấy mẫu đẳng động lực để hạn chế và đảm bảo tính đồng nhất của hạt bụi (vận tốc và mật độ) giữa bên trong và bên ngoài tháp trộn, giữa các thiết bị tham chiếu và thiết bị cần kiểm định/ hiệu chuẩn là như nhau và đại diện. Thiết kế thẳng đứng của tháp trộn kết hợp với đầu lấy mẫu đẳng động lực và ống lấy mẫu thẳng (không uốn cong) đảm bảo rằng tổn thất do bám dính hoặc thất thoát hạt bụi là không đáng kể. Phần mềm điều khiển hệ thống ManDust được lập trình với nhiều tính năng hữu ích, bao gồm cài đặt cấu hình, vận hành, đo lường, tính toán và lưu trữ dữ liệu giúp người dùng dễ dàng quản lý các thông số, theo dõi quá trình vận hành và thu thập dữ liệu một cách thuận tiện.

ManDust không chỉ phù hợp để kiểm định hoặc hiệu chuẩn các thiết bị đo hàm lượng bụi PM, mà còn có thể được áp dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như đánh giá hiệu suất và đảm bảo chất lượng của các thiết bị đo chất lượng không khí trong môi trường ngoài trời, trong nhà và môi trường làm việc. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng trong các nghiên cứu liên quan đến sức khỏe con người.

Theo đó, việc làm chủ công nghệ trong quá trình thiết kế và chế tạo hệ thống chuẩn hàm lượng bụi bởi nhóm nghiên cứu là hết sức quan trọng, không chỉ trong lĩnh vực quan trắc môi trường mà còn trong quản lý đo lường. "Theo thống kê của Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, Việt Nam hiện có hơn 20 tổ chức thực hiện kiểm định/ hiệu chuẩn trong lĩnh vực hóa lý. Tuy nhiên, việc chưa có một hệ thống chuẩn hàm lượng bụi chất lượng đã dẫn đến sự thiếu hụt về năng lực kiểm định hoặc hiệu chuẩn các thiết bị đo bụi như PM2.5 và PM10 trong môi trường không khí xung quanh", các nhà khoa học cho biết.

Các nhà khoa học đã đăng tải kết quả nghiên cứu trong bài báo “Hệ thống chuẩn nồng độ khối lượng bụi (ManDust) - Thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đầu ra của tháp trộn bụi PM” được đăng tải trên Tạp chí Môi trường; bài báo “Facility for aerosol monitoring instruments (ManDust): design and fabrication of a versatile diffuser tower with isokinetic sampling probes” được đăng tải trên tạp chí Instrumentation Science & Technology. Đồng thời, nhóm nghiên cứu đã đăng ký 03 sản phẩm sở hữu trí tuệ, bao gồm giải pháp hữu ích, kiểu dáng công nghiệp và nhãn hiệu, và được Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn.

Nhóm nghiên cứu cho biết họ sẽ tiếp tục hoàn thiện và cải tiến thiết kế, đồng thời tiến hành phân tích và đánh giá chi tiết các đặc tính đo lường của ManDust, qua đó nâng cao chất lượng và độ tin cậy của hệ thống.