Nghiên cứu, chế tạo thành công hệ thống đo lường hàm lượng bụi

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 TP. Hồ Chí Minh, nơi nồng độ bụi mịn PM2.5 và PM10 vượt xa ngưỡng cho phép của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) - mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường, hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Việc quan trắc và đo lường chính xác nồng độ bụi là quan trọng để bảo vệ sức khỏe và duy trì môi trường trong lành và bền vững.

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).

Do đó, nghiên cứu và phát triển 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 là cần thiết, phục vụ các cơ quan quản lý trong quá trình kiểm định/ hiệu chuẩn. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng thiết bị đo bụi phù hợp, cung cấp dữ liệu chính xác về nồng độ bụi, từ đó góp phần tính toán và đưa ra chỉ số chất lượng không khí chính xác cho cộng đồng.

Trước thực trạng đó, các nhà khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao công nghệ, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã đề xuất và được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt thực hiện đề tài "Nghiên cứu, chế tạo Hệ thống chuẩn phục vụ kiểm định/ hiệu chuẩn thiết bị đo bụi trong môi trường không khí". Hệ thống cho phép điều chỉnh hàm lượng bụi PM trong phạm vi rộng và thực hiện các thử nghiệm đánh giá sự phân bố đồng đều và độ ổn định của bụi PM trong điều kiện kiểm soát.

Chia sẻ với báo chí, Tiến sỹ Dương Thành Nam, Chủ nhiệm đề tài cho biết, Hệ thống chuẩn đo lường hàm lượng bụi được thiết kế và chế tạo theo nguyên lý phối, trộn và hút dòng chảy (khí, bụi) theo nguyên lý đẳng động học 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. Trong đó, 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.

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 giữa bên trong và bên ngoài tháp trộn, giữa các thiết bị tham chiếu và thiết bị cần kiểm định, hiệu chuẩn. 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.

Đặc biệt, phần mềm điều khiển Hệ thống chuẩn đo lường hàm lượng bụi 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. Hệ thống chuẩn đo lường hàm lượng bụi không chỉ phù hợp để kiểm định 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 làm việc, cả ngoài trời lẫn trong nhà.

Tiến sỹ Dương Thành Nam chia sẻ, kết quả nghiên cứu đã được công bố trong 4 bài báo trên tạp chí quốc tế và Việt Nam. Đồng thời, nhóm nghiên cứu đã đăng ký 3 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. Ngoài ra, Hệ thống này đã nhận chứng nhận Bản quyền tác giả từ Cục Bản quyền tác giả, là bước tiến quan trọng trong việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ và ghi nhận đóng góp sáng tạo của nhóm nghiên cứu.