Kết quả nổi bật

  • Ảnh hưởng của than dùng trong sinh hoạt vào lượng phát thải đã giảm trên diện rộng, nhưng vẫn chiếm 29% tổng lượng phát thải PM2,5 sơ cấp do đốt than vào năm 2014.
  • Nồng độ PM2,5 trong không khí xung quanh tăng từ năm 1974 đến 2014, trong khi nồng độ PM2,5 trong nhà giảm trong cùng thời kỳ
  • Năm 1974: than trong sinh hoạt chỉ chiếm 15% tổng tiêu thụ năng lượng nhưng chiếm 25% số ca tử vong sớm. Năm 2014, than chỉ chiếm 2,9% trong sinh hoạt, nhưng tổng số ca tử vong sớm đã tăng lên 34%.
  • Số người chết sớm tính trên một đơn vị than tiêu thụ trong sinh hoạt cao gấp 40 lần so với trong sản xuất điện và công nghiệp

Dịch trên biểu đồ: Energy: Năng lượng; Emissions: Khí thải; Exposures: Phơi nhiễm; Deaths: tử vong; Indoor: Trong nhà; Outdoor: Ngoài trời

Ý nghĩa:

Thay thế than sử dụng trong sinh hoạt bằng năng lượng sạch có thể cải thiện chất lượng không khí, đặc biệt là chất lượng không khí trong nhà, qua đó cải thiện sức khỏe của người dân.

Nhóm tác giả tại Trung Quốc đã mô hình hóa những đóng góp theo từng ngành của việc sử dụng than đối với khí thải, nồng độ PM2,5 ngoài trời và trong nhà, phơi nhiễm và kết quả sức khỏe ở Trung Quốc từ năm 1970 đến năm 2014. Họ đã chỉ ra rằng vào năm 2014, việc sử dụng than trong sinh hoạt chỉ chiếm 2,9% tổng năng lượng sử dụng nhưng lại đóng góp tới 34% số ca tử vong ở người trẻ liên quan đến phơi nhiễm PM2,5, từ đó cho thấy tác động về cơ bản được tăng lên cùng với hậu quả nhân quả. Số người chết sớm tính trên một đơn vị than tiêu thụ trong sinh hoạt cao gấp 40 lần so với trong sản xuất điện và công nghiệp. Phát thải PM2,5 sơ cấp để lại hậu quả sức khỏe lớn hơn các tiền chất khí dung thứ cấp, và tiếp xúc trong nhà lần lượt chiếm 97% và 91% tổng số ca tử vong sớm do phơi nhiễm PM2,5 từ đốt than trong năm 1974 và 2014.

I. Phương pháp nghiên cứu

1) Tính toán năng lượng và phát thải

Dữ liệu về tiêu thụ than trong sinh hoạt ở nông thôn được tính toán bằng cách nội suy và ngoại suy dữ liệu từ một cuộc khảo sát toàn quốc ở Trung Quốc. Dữ liệu về tiêu thụ than trong sinh hoạt ở thành thị được thu thập từ niên giám thống kê của Shen và các cộng sự. Những loại than dùng trong các nhà máy điện và công nghiệp bao gồm than bitum, than antraxit, và than nấu ăn, và những loại than dùng trong sinh hoạt bao gồm than bitum, than tổ ong và than antraxit. 

Lượng phát thải PM2,5, PM10 sơ cấp (vật chất dạng hạt có đường kính khí động học nhỏ hơn 10 μm), BC (carbon đen), OC (carbon hữu cơ), SO2, NOx, NH3 (amoniac) và CO (carbon monoxide) từ quá trình đốt than được tính bằng cách nhân lượng than tiêu thụ với hệ số phát thải (Emission Factor – EF) tương ứng.

2) Nồng độ PM2,5 trong không khí xung quanh và trong nhà

Để mô hình hóa nồng độ PM2,5 trong không khí xung quanh, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình WRF / Chem phiên bản 3.5 (mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết kết hợp với hóa học). Mô hình áp dụng cơ chế hóa học RADM2 (mô hình lắng đọng axit trong khu vực, phiên bản 2) và cơ chế tạo khí dung MADE/SORGAM (mô hình động lực học aerosol cho Châu Âu/mô hình aerosol hữu cơ thứ cấp).

3) Tiếp xúc với PM2,5 và tử vong sớm

Mức độ phơi nhiễm của con người với PM2,5 được đánh giá dựa trên nồng độ PM2,5 trong không khí xung quanh và trong nhà và thời gian mỗi người ở trong nhà (trong nhà bếp, phòng khách và phòng ngủ hoặc môi trường vi mô khác) và ngoài trời trong mua cần sưởi (mùa lạnh) và mùa không cần sưởi (mùa nóng).

Tác động đến sức khỏe của việc tiếp xúc lâu dài với PM2,5 trong không khí xung quanh và trong nhà được tính toán qua số ca tử vong sớm do 5 bệnh, đó là ALRI (nhiễm trùng đường hô hấp dưới cấp tính) ở trẻ em dưới 5 tuổi, LC (ung thư phổi), IHD (bệnh tim thiếu máu cục bộ), đột quỵ (bệnh mạch máu não) và COPD (bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính).

4) Phân tích độ không chắc chắn (uncertainty)

Sự không chắc chắn khi tiếp xúc với PM2,5 trong nhà và ngoài trời bao gồm cả sự không chắc chắn về nồng độ PM2,5 và thời gian mọi người ở trong nhà và ngoài trời. 

Kết quả phân tích độ không đảm bảo cho thấy sự khác biệt lớn từ lượng khí thải đến tác động đến sức khỏe, chủ yếu là kết quả tính toán EF, lập mô hình PM2,5 xung quanh, tính toán PM2,5 trong nhà và mối quan hệ liều lượng – phản ứng đối với tính toán tử vong sớm.

II. Kết quả và thảo luận

1) Tiêu thụ và phát thải than đã thay đổi đáng kể

Tiêu thụ than hàng năm tăng 8,8 lần từ 0,35 Pg (47% tổng tiêu thụ năng lượng) năm 1970 lên 3,47 Pg năm 2014 (73%) do sự mở rộng nhanh chóng của các ngành xây dựng cơ sở hạ tầng và sản xuất. Trong giai đoạn này, tổng dân số tăng 63% và tiêu thụ than trong sinh hoạt tăng nhẹ từ 0,13 Pg lên 0,15 Pg, do tác động tổng hợp của gia tăng dân số, đô thị hóa và chuyển đổi năng lượng trong sinh hoạt. So với các ngành khác, tốc độ tăng trưởng tiêu thụ than trong sinh hoạt chậm hơn nhiều, và tỷ lệ đóng góp tương đối của năng lượng dùng trong sinh hoạt vào tổng sử dụng năng lượng giảm xuống chỉ còn 7,5% trong năm 2014. Trong khi đó, tiêu thụ năng lượng tái tạo, khí đốt (khí tự nhiên, khí hóa lỏng, và khí sinh học) và xăng dầu đã tăng đáng kể lần lượt 40, 41 và 11 lần từ năm 1970 đến năm 2014.

Đốt than tạo ra nhiều chất ô nhiễm không khí, bao gồm PM2,5 sơ cấp là sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn; OC và BC là các thành phần của bụi mịn sơ cấp; SO2 từ lưu huỳnh bị oxy hóa; và NOx là sản phẩm của quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao. Những chất này là thành phần chính hoặc tiền chất của PM2,5 trong không khí. Năm chất ô nhiễm này có xu hướng thay đổi theo thời gian khác nhau. Phát thải PM2,5 sơ cấp từ than thường thay đổi theo mức tiêu thụ than và bị ảnh hưởng bởi việc lắp đặt các thiết bị loại bỏ bụi mịn. Phát thải SO2 và NOx lần lượt giảm từ khoảng năm 2006 và 2011 nhờ các biện pháp khử lưu huỳnh và nitơ do hai lần sửa đổi quy chuẩn khí thải quốc gia. 

Nhìn chung, đóng góp tương đối của than vào lượng phát thải không tăng nhanh như đóng góp tuyệt đối do mức phát thải từ các nguồn không phải than còn tăng nhanh hơn. Ví dụ, do sự gia tăng nhanh chóng của phương tiện giao thông có động cơ, lượng phát thải NOx từ giao thông vận tải đã tăng khoảng 30 lần từ 0,16 Tg / năm năm 1970 lên 4,57 Tg / năm vào năm 2014. Đến năm 2014, đóng góp tương đối của than vào tổng lượng phát thải SO2, NOx, PM2,5 sơ cấp, BC và OC do con người tạo ra là lần lượt là 60%, 54%, 43%, 32% và 42%, đều dẫn đầu trong các loại năng lượng khác nhau. 

Mặc dù đóng góp của than dùng trong sinh hoạt vào lượng phát thải đã giảm trên diện rộng, nhưng nó vẫn chiếm 29% tổng lượng phát thải PM2,5 sơ cấp do đốt than vào năm 2014. Mức giảm này chậm hơn nhiều so với mức giảm đóng góp của than dùng trong sinh hoạt vào tổng lượng tiêu thụ than do không có thiết bị xử lý khí thải cho bếp ăn dùng trong sinh hoạt.

2) Than dùng trong sinh hoạt đóng góp đáng kể vào sự phơi nhiễm PM2,5

Nồng độ PM2,5 trong không khí xung quanh tăng từ năm 1974 đến 2014, trong khi nồng độ PM2,5 trong nhà giảm trong cùng thời kỳ. Mức PM2,5 trong nhà từ các nguồn không phải than giảm đáng kể từ 145 ± 72 μg / m3 năm 1974 xuống 42 ± 39 μg / m3 năm 2014, chủ yếu do giảm tiêu thụ nhiên liệu sinh khối ở các hộ gia đình nông thôn. Điều này được xác nhận bởi các xu hướng chuyển đổi năng lượng ở nông thôn với sự giảm nhanh chóng của nhiên liệu sinh khối. Trong khi đó, nồng độ PM2,5 trong nhà liên quan đến việc đốt than giảm với tốc độ chậm hơn nhiều, từ 46 ± 37 μg / m3 trong năm 1974 xuống 37 ± 21 μg / m3 vào năm 2014. Trên thực tế, nồng độ PM2,5 trong nhà từ quá trình đốt than trong các nhà máy điện và công nghiệp đã tăng 267% do nồng độ PM2,5 xung quanh tăng từ các nguồn này và sự khuếch tán từ ngoài trời vào trong nhà. Mặc dù tỷ lệ đóng góp tương đối của than dùng trong sinh hoạt đối với nồng độ PM2,5 trong nhà liên quan đến quá trình đốt than giảm từ 94% xuống 72% trong giai đoạn nghiên cứu, nhưng nguồn đốt than trong nhà vẫn chiếm ưu thế trong năm 2014 do sự phát thải trực tiếp của PM2,5 từ bếp gia đình. Đóng góp tương đối của than dùng trong sinh hoạt đối với PM2,5 trong nhà đã tăng từ 23% vào năm 1974 lên 34% vào năm 2014. Ngoài lượng than tiêu thụ, lượng phát thải từ sinh hoạt còn bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng dân số và chuyển đổi loại năng lượng.

3) Ảnh hưởng của than trong sinh hoạt được phóng đại từ năng lượng đến ảnh hưởng đến sức khỏe

Than sử dụng trong sinh hoạt lại đóng một vai trò rất khác. Mặc dù chỉ chiếm một phần khá nhỏ trong tổng năng lượng và lượng than được sử dụng, đóng góp của than trong sinh hoạt đã bị phóng đại dọc con đường nhân quả trong sử dụng năng lượng, phát thải PM2,5 sơ cấp, nồng độ PM2,5 trong không khí trong nhà và nguy cơ tử vong sớm. Ví dụ, sử dụng than trong sinh hoạt chỉ chiếm 15% tổng tiêu thụ năng lượng nhưng chiếm 25% số ca tử vong sớm vào năm 1974. Năm 2014, mặc dù đóng góp của than trong sinh hoạt vào tổng sử dụng năng lượng giảm xuống chỉ còn 2,9%, nhưng đóng góp của nó vào  tổng số ca tử vong sớm đã tăng lên 34%.

III. Ý nghĩa

Nhóm tác giả đã chứng minh các tác động đáng kể đến sức khỏe của khí thải than trong sinh hoạt khi so sánh ảnh hưởng của việc sử dụng than trong các ngành khác ngoài sử dụng than sinh hoạt bằng cách tính đến yếu tố phơi nhiễm trong nhà. Tầm quan trọng của phát thải than trong sinh hoạt càng được khẳng định thông qua tiềm năng giảm thiểu rủi ro cao của việc giảm sử dụng than trong sinh hoạt. Chúng ta biết rằng độc tính của PM2,5 phụ thuộc vào thành phần và kích thước của nó. Do đó, ảnh hưởng đến sức khỏe của PM2,5 từ các nguồn khác nhau có thể khác nhau. Thật không may, quan hệ liều lượng – phản ứng của các chế phẩm riêng lẻ không có sẵn, khiến chúng ta không thể tính toán các tác động đến sức khỏe của PM2,5 từ các nguồn khác nhau. Các nghiên cứu trong tương lai đang được đề xuất để giải quyết vấn đề này. 

Thay thế than sử dụng trong sinh hoạt bằng năng lượng sạch có thể cải thiện chất lượng không khí, đặc biệt là chất lượng không khí trong nhà, qua đó cải thiện sức khỏe của người dân. Do đó, các nỗ lực trong tương lai nhằm giảm sử dụng than trong sinh hoạt nên là trọng tâm chính của các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí ở Trung Quốc. Trên thực tế, một đánh giá về chiến dịch sưởi ấm sạch đang diễn ra với mục tiêu thay thế than sinh hoạt ở Bắc Kinh, Thiên Tân và 26 thành phố xung quanh đã cho thấy những lợi ích sức khỏe đáng kể trong việc giảm mức độ phơi nhiễm của dân số với PM2,5. Tuy nhiên, việc sử dụng than để nấu ăn ở các vùng miền nam Trung Quốc (nơi không dùng than để sưởi ấm) đã bị bỏ qua. Việc ước tính chi phí của các phương án giảm phát thải khác nhau cũng sẽ rất quan trọng trong hỗ trợ đưa ra quyết định nhằm giảm thiểu các tác động sức khỏe liên quan đến ô nhiễm không khí.

Đọc nghiên cứu bản đầy đủ tại: Coal Is Dirty, but Where It Is Burned Especially Matters