Công nghệ mới: Bổ sung dữ liệu cho ô nhiễm không khí

Tích hợp các dữ liệu từ cảm biến và vệ tinh vào hệ thống quan trắc truyền thống không chỉ giúp chính quyền và người dân có được thông tin đầy đủ và kịp thời hơn về chất lượng không khí.

Cùng với các trạm quan trắc truyền thống, công nghệ vệ tinh và cảm biến đưa ra bức tranh đầy đủ hơn cả về không gian và thời gian về chất lượng không khí. | Ảnh minh họa: Environ. Sci

Khi dữ liệu dẫn đường

Trong vòng ba năm qua, 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 mọi người có thể theo dõi tình trạng ô nhiễm không khí theo thời gian thực.

Không chỉ những hệ thống nổi bật của nước ngoài như AirVisual, Air Matters, Air Quality, Windy mà các cảm biến nội địa như PAM Air, tMonitor, Puritrak, FAIRnet... bắt đầu lan tỏa ở hai thành phố lớn như Hà Nội, TPHCM.

Vấn đề ô nhiễm không khí ngày một trở nên "hữu hình” hơn với tất cả mọi người, đặc biệt sau sau báo cáo về nguy cơ rủi ro với sức khỏe do phơi nhiễm bụi PM2.5 vào cuối tháng 8 do nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Y tế Công cộng và Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện.

Theo kết quả này thì nồng độ PM2,5 của Hà Nội cao hơn từ 1,1 - 1,5 lần so với quy chuẩn của Việt Nam và đây có thể là nguyên nhân khiến tuổi thọ trung bình của người dân thủ đô giảm đi khoảng 2,49 năm, trong đó cứ 100.000 người dân thì có 35,5 người tử vong vì ô nhiễm bụi PM2,5.

Vì vậy, lắp đặt cảm biến tại nhà là một phương tiện hữu hiệu để người dân có thể nắm bắt được chất lượng không khí quanh nơi mình sống và cũng là gợi ý để họ đặt vấn đề với các cơ quan quản lý môi trường cải thiện tình trạng ô nhiễm và cùng nhau tìm ra giải pháp.

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*, ông 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 “để đổi mới cách vận động chính sách”.

Tại thủ đô Addis Ababa của Ethiopia, vào giữa năm 2019, chính quyền ban hành lệnh hạn chế đối với việc lưu thông xe tải hạng nặng (>3,5 tấn) vào nội đô từ 6 giờ 30 sáng đến 8 giờ 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# đã 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.


Bảng hiển thị chất lượng không khí ở một con đường tại thủ đô Nairobi, Kenya, tháng 9/2021 | Ảnh: UNEP

"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 nâng cao nhận thức và vận động 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 ở gần bếp than tổ ong để xem xét tác động đến sức khỏe con người, họ thấy rằng, cùng với mức nền không khí xung quanh, phơi nhiễm với khói độc từ bếp than tổ ong đã tạo ra nguy cơ ung thư ở mức trung bình cho cả người đứng gần và đứng xa bếp.

Kết quả này sau đó đã tác động đến Sở TN&MT Hà Nội, giúp họ có thêm động lực để vận động chính quyền xóa bỏ toàn bộ bếp than tổ ong trên địa bàn Hà Nội. Sau một năm rưỡi hành động, 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, tính đến giữa năm 2021.

Hiểu đúng về giá trị dữ liệu từ cảm biến

Tuy nhiên, có một câu hỏi đặt ra là liệu thông tin về chất lượng không khí từ các mạng lưới cảm biến chi phí thấp thực sự có giá trị như các trạm của nhà nước không?

Tại tọa đàm, TS. Andrea Clements, nhà nghiên cứu thuộc Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) khẳng định rằng độ chính xác của thông tin từ cảm biến chi phí thấp hiện nay không thể so sánh được với các trạm quan trắc chuẩn. Trên thực tế, mức độ sai khác có thể lên tới 50%. Để loại bỏ sự sai khác này, cần sử dụng một số phương pháp làm sạch dữ liệu và hiệu chỉnh dữ liệu.

Vậy thông tin từ hệ thống cảm biến tự lắp đặt này có phản ánh đúng thực tế ô nhiễm của môi trường? Không trả lời ngay trực tiếp vào câu hỏi này, TS. Andrea Clements đã kể một câu chuyện của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ khi họ nhận định: dù không thích hợp cho việc giám sát theo quy định (regulatory monitoring) nhưng công nghệ cảm biến vẫn có vị trí và ưu thế riêng để phục vụ cho những mục đích khác 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.

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 quy trình gợi ý (guidebook) cho nhà sản xuất trong việc kiểm tra vận hành, cách đo đạc và các thông số mục tiêu cho cảm biến Ozone và bụi mịn PM2,5.

“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." TS. Clements nói. "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”

Cô cho rằng, 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. Hiện tại Mĩ bắt đầu có xu hướng tích hợp cả hai hệ thống dữ liệu.

Đây là cách làm mà Việt Nam có thể học tập, khi tận dụng được thế mạnh của cả hệ thống trạm chuẩn của nhà nước lẫn mạng lưới cảm biến giá rẻ. 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 chuẩn.

Chính sách có “làm khó” công nghệ?

Sự đồng hành của các trạm quan trắc chuẩn của nhà nước và các mạng lưới cảm biến cộng đồng sẽ đem lại lợi ích cho người dân – những người cần thông tin về chất lượng môi trường mình sống; nhà khoa học – những người cần dữ liệu bổ sung cho nghiên cứu về chất lượng không khí; nhà quản lý – những người cần có dữ liệu liên tục để điều chỉnh chính sách môi trường.


Theo dõi chất lượng không khí trên quy mô ASEAN và toàn cầu bằng dữ liệu trạm chuẩn, trạm cảm biến, vệ tinh và học máy | Nguồn: aqicn.org

Tuy nhiên, những điều sắp diễn ra với việc quan trắc và theo dõi chất lượng không khi ở cả ba góc nhìn này có nguy cơ gặp phải rào cản: trong Dự thảo Nghị định thực hiện Luật Bảo vệ môi trường sắp tới (cập nhật ngày 21/9/2021), 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 tư nhân và các 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 không thể áp dụng những quy định tương tự với các mạng lưới quan trắc quốc tế 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 ô nhiễm không khí.

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./.

____________

Chú thích:

*Hội thảo trực tuyến “Ứng dụng công nghệ cảm biến trong giám sát chất lượng không khí” do Trung tâm Sống và Học tập vì Môi trường và Cộng đồng (Live&Learn), Đối tác Không khí sạch Châu Á - Thái Bình Dương (APCAP-UNEP), Mạng lưới không khí sạch Việt Nam (VCAP) và báo Khoa học & Phát triển/Tạp chí Tia Sáng đồng tổ chức ngày 30/9/2021. Tài liệu hội thảo (1)