Tính toán phát thải khí thải và ứng dụng hệ mô hình TAPM-AERMOD mô phỏng ô nhiễm không khí từ hệ thống bến cảng tại Thành phố Hồ Chí Minh

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ: 97 
CHUYÊN SAN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT & MÔI TRƯỜNG, TẬP 2, SỐ 2, 2018 
Tính toán phát thải khí thải và ứng dụng 
hệ mô hình TAPM-AERMOD mô phỏng 
ô nhiễm không khí từ hệ thống bến cảng tại 
Thành phố Hồ Chí Minh 
 Vũ Hoàng Ngọc Khuê, Phạm Thị Nguyệt Thanh, Hồ Quốc Bằng, 
Nguyễn Thoại Tâm, Nguyễn Thị Thúy Hằng 
Tóm tắt— Hệ thống cảng thành phố Hồ Chí 
Minh gồm 34 cảng có phát thải khí thải, đóng vai trò 
là cửa ngõ của miền Nam (bao gồm cả Đông Nam Bộ 
và Đồng bằng sông Cửu Long) trong các hoạt động 
xuất khẩu và nhập khẩu. Hoạt động cảng biển là 
lĩnh vực đóng góp một lượng lớn khí thải vào bầu 
khí quyển Thành phố Hồ Chí Minh (TP. HCM). 
Mục đích của nghiên cứu này là (i) tính toán thải 
lượng các chất ô nhiễm không khí từ hoạt động cảng 
của TP.HCM sử dụng mô hình SPD-GIZ như oxit 
lưu huỳnh (SOX), oxit nitơ (NOX), bụi mịn (PM2.5, 
PM10), hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), cacbon 
monoxit (CO) từ các hoạt động như tàu biển (Ocean 
going vessels-OGVs), tàu lai dắt (Harbor Crafts-
HC), phương tiện phục vụ bốc dỡ hàng hóa (Cargo 
handling equipment-CHE) và phương tiện giao 
thông tại cảng (Heavy trucks-HVs); (ii) Sử dụng mô 
hình mô phỏng chất lượng không khí TAPM-
AERMOD để đánh giá ảnh hưởng hoạt động cảng 
đến chất lượng không khí khu vực lân cận; (iii) dựa 
trên kết quả mô phỏng đề xuất các giải pháp giảm 
phát thải và giảm nhẹ mức độ ô nhiễm. Các kết quả 
kiểm kê phát thải khí thải cho thấy tổng lượng phát 
thải tại cảng là khí NOX và SOX chủ yếu từ OGVs và 
CHE do sử dụng nhiên liệu là dầu nặng và dầu 
Diesel có hàm lượng lưu huỳnh cao. Kết quả cho 
thấy rằng thời gian lúc tàu neo đậu là thời gian phát 
thải chiếm cao nhất (chiếm trên 90% tổng phát thải 
từ OGVs). 
 Từ khóa—Ô nhiễm không khí cảng biển 
TP.HCM, kiểm kê phát thải, TAPM, AERMOD 
Ngày nhận bản thảo: 27-8-2018; Ngày chấp nhận đăng: 
10-12-2018; Ngày đăng: 31-12-2018. 
Vũ Hoàng Ngọc Khuê, Viện Môi Trường và Tài Nguyên, 
ĐHQG-HCM (e-mail: vhnk1304@gmail.com ) 
Phạm Thị Nguyệt Thanh, Ủy ban Nhân dân Phường 6, 
Quận 10, TP.HCM (e-mail: nguyetthanhpham93@gmail.com) 
Hồ Quốc Bằng, Viện Môi Trường và Tài Nguyên, ĐHQG-
HCM (e-mail: quocbang@yahoo.com) 
Nguyễn Thoại Tâm, Viện Môi Trường và Tài Nguyên, 
ĐHQG-HCM (e-mail: thoaitam1986@gmail.com ) 
Nguyễn Thị Thúy Hằng, Viện Môi Trường và Tài Nguyên, 
ĐHQG-HCM (e-mail: hangnguyen6769@gmail.com) 
1 GIỚI THIỆU 
ảng biển và hệ thống cảng biển là đầu mối 
giao thông quan trọng của mỗi Quốc gia, của 
mỗi vùng lãnh thổ và địa phương, là trung tâm 
thương mại, trung tâm công nghiệp và dịch vụ 
Hàng hải. Sự hình thành và phát triển các cảng 
biển có quan hệ mật thiết với sự phát triển kinh tế 
của vùng hấp dẫn và các địa phương có cảng. Hệ 
thống cảng TP.HCM vẫn giữ vai trò quan trọng 
trong hệ thống cảng biển Việt Nam. Theo quy 
hoạch được phê duyệt, công suất của hệ thống 
cảng TP.HCM sẽ đạt khoảng 105 – 132 triệu 
tấn/năm; năm 2030 khoảng 160 – 271 triệu tấn/năm 
[1]. 
Bên cạnh các tác động tích cực đối với sự phát 
triển kinh tế xã hội, quá trình xây dựng và hoạt 
động của các cảng biển cũng gây ra nhiều tác 
động tiêu cực nếu không được quan tâm đầy đủ sẽ 
ảnh hưởng xấu đến môi trường vùng cảng và thậm 
chí cả vùng biển của đất nước. Việc nghiên cứu 
cảnh báo các tác động tiêu cực đối với môi trường 
xung quanh của quá trình xây dựng và khai thác 
các cảng biển là cơ sở quan trọng để đưa ra các 
giải pháp phòng ngừa và giảm thiểu các tác động 
đó đảm bảo cho sự phát triển kinh tế cũng như xã 
hội được bền vững. [2] 
Nghiên cứu của Cục Đường thủy nội địa Việt 
Nam cho thấy tại các cảng đường thủy trên toàn 
quốc ngày càng có những tác động xấu, nghiêm 
trọng đến môi trường. Trong khi đó, việc xử lý ô 
nhiễm môi trường trên thực tế đang bị xem nhẹ, 
gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động và để 
C 
98 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL: 
 SCIENCE OF THE EARTH & ENVIRONMENT, VOL 2, ISSUE 2, 2018 
lại hậu quả lâu dài cho hoạt động giao thông vận 
tải (GTVT) và môi trường sống. [3] 
Nghiên cứu đánh giá hệ thống cảng thuộc 
TP.HCM gồm 34 cảng. Mục tiêu của nghiên cứu 
này là: (i) Tính toán phát thải khí thải từ hoạt 
động cảng; (ii) Đánh giá tác động ô nhiễm không 
khí từ cảng đến khu vực xung quanh; (iii) Nghiên 
cứu xây dựng giải pháp giảm ô nhiễm không khí 
đặc biệt là giảm hạn chế hàm lượng SO2 trong 
nguồn nhiên liệu cho tàu biển. 
2 PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU 
2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu: 
Tính toán và mô phỏng các chất ô nhiễm không 
khí như: oxit lưu huỳnh (SOX), oxit nitơ (NOX), 
bụi mịn (PM2.5, PM10), hợp chất hữu cơ dễ bay 
hơi (NMVOC), cacbon monoxit (CO) từ hoạt 
động của các loại tàu thuyền, các phương tiện bốc 
dỡ hàng hóa và phương tiện giao thông trong cảng 
của các cảng biển tại TP.HCM. Các hoạt động 
phát thải từ bến cảng là Tàu biển (Ocean going 
vessels-OGVs); Tàu lai dắt (Harbor Crafts-HC); 
Phương tiện phục vụ bốc dỡ hàng hóa (Cargo 
handling equipment-CHE) và Phương tiện giao 
thông tại cảng (Heavy trucks-HVs). 
2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 
34 cảng biển của hệ thống cảng Thành phố 
Hồ Chí Minh có phát sinh khí thải, Hình 1 thể 
hiện vị trí các khu vực Cảng tại TP.HCM. [4] 
Theo hướng dẫn của cơ quan Hợp tác phát 
triển Cộng hòa Liên bang Đức (GIZ) thì khi tính 
toán phát thải khí thải từ cảng thì cần tính phát 
thải cho các hoạt động phát sinh khi từ bến cảng 
cả phần trên đất liền khu vực cảng và cả khu vực 
có hoạt động phát thải bề mặt nước trong phạm vi 
trước cảng 500 m và sau cảng 500 m [5, 6], như 
thể hiện trong Hình 2. Nếu khu vực có nhiều bến 
cảng thì tiến hành tính phát thải một số cảng đại 
diện, sau đó dựa vào công suất của các cảng còn 
lại để tính phát thải theo quy tắc tam suất. Vì vậy, 
trong nghiên cứu này các bến cảng sau được tính 
phát thải chi tiết đó là bến cảng Cát Lái, Tân cảng 
Hiệp Phước, bến cảng Tân Thuận 1, bến cảng Tân 
Thuận 2, bến cảng Sài Gòn Hiệp Phước và bến 
cảng Nhà Rồng Khánh Hội. 
Hình 1. Vị trí hệ thống cảng Thành phố Hồ Chí Minh 
Hình 2. Phạm vi tính toán phát thải cảng biển. Màu đỏ là khu vực 
cảng trên đất liền, phần ca rô màu nâu là phát thài trên mặt nước. 
2.2 Phương pháp nghiên cứu 
Phương pháp tính phát thải khí thải có nhiều 
phương pháp khác nhau để tiến hành kiểm kê phát 
thải cho bến cảng [6]. Nghiên cứu ứng dụng hệ 
mô hình SMOKE để tính toán và mô phỏng phát 
thải cháy rừng, sau đó ứng dụng mô hình CMAQ 
để mô phỏng lan truyền ô nhiễm không khí [7]. 
Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh để tính toán 
phát thải trên một đơn vị diện tích khu vực, áp 
dụng tính cho Bang California, đây là một phương 
pháp ước lượng phát thải cho quy mô lớn châu lục 
hay khu vực. Tuy nhiên kết quả của phương pháp 
này chưa được kiềm chứng có độ chính xác cao 
hay không [8]. Mỗi phương pháp phụ thuộc thời 
gian, tài chính và năng lực khác nhau, các phương 
pháp có thể được thay đổi tùy theo điều kiện dữ 
liệu đầu vào có được. Trong một số trường hợp, 
việc kiểm kê phát thải có thể được phát triển bằng 
cách sử dụng dữ liệu ngoại suy [9]. Để tính toán 
lượng phát thải khí cho hệ thống cảng TP.HCM, 
tác giả thực hiện đã sử dụng phương pháp của Cơ 
quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ - US EPA [10], 
cụ thể như sau: 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ: 99 
CHUYÊN SAN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT & MÔI TRƯỜNG, TẬP 2, SỐ 2, 2018 
- Đối với tàu biển (OGVs): Theo hướng dẫn 
US EPA (2009) đề xuất một cách tiếp cận tính 
phát thải khí trong cảng bằng công thức: 
E = P * LF *A * EF [8] 
Trong đó: 
E: Lượng phát thải khí thải (g), 
P: Công suất động cơ chính (kW), 
LF: Hệ số tải động cơ chính (%), 
A: Thời gian hoạt động (h), 
EF: Hệ số phát thải (g/kWh). Hệ số phát 
thải được tham khảo từ hướng dẫn của Cơ 
quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA, 2009). 
Hệ số tải của động cơ chính được tính bằng 
công thức: LF = (AS / MS)3 [3] 
Trong đó: 
 LF: Hệ số tải của động cơ chính; 
AS: Tốc độ thực tế (hải lý); 
MS: Tốc độ tối đa (hải lý). 
- Đối với từng loại hoạt động 
 Khí thải được tính toán cho từng loại được sử 
dụng công thức: 
E = N * P * LF * A * EF [8] 
Trong đó: 
E: Tải lượng phát thải (g), 
P: Công suất máy chính (kW), 
LF: Hệ số tải của động cơ chính (%), 
N: Số thiết bị; 
EF: Hệ số phát thải (g/kWh); 
A: Thời gian hoạt động (giờ). 
Số liệu: 
- Đối với phương tiện bốc dỡ hàng hóa 
(CHE): thu thập dữ liệu gồm loại phương tiện 
(cần cẩu cố định (gantry crane), xe nâng (forklift), 
đầu kéo, xe cẩu (reach stacker), cần cẩu di động 
(crane)), số lượng, năm sản xuất, công suất động 
cơ (kW), hệ số tải (%), thời gian hoạt động (h), hệ 
số phát thải (g/kWh) (Bảng 1). 
Bảng 1. Ví dụ thông tin cần thu thập từ bến cảng cho CHE 
 Tên CHE 
Loại 
CHE 
Số 
lượng 
Cấp 
phát 
thải 
Tuổi 
máy 
CHE 1 Gottwald 1 Crane 1 0 10 
CHE 2 PPM 1 
Reach 
Stacker 
1 0 15 
CHE 3 
KOMATSU 
16 
Forklift 1 0 17 
- Đối với các phương tiện giao thông trong 
cảng (Heavy trucks): chủ yếu là xe tải nặng và xe 
tải nhẹ. Các dữ liệu thu thập bao gồm: số lượng, 
chiều dài đoạn đường chạy trong cảng (km), thời 
gian xe chạy trong cảng (h), vận tốc xe chạy 
(km/h) bằng hình thức phỏng vấn trực tiếp tại 
cảng (Bảng 2). 
Bảng 2. Ví dụ thông tin cần thu thập từ bến cảng cho xe tải 
trong cảng 
Xe tải 
Số 
lượng 
Khoảng 
cách xe 
chạy 
(km) 
Tốc độ 
trung 
bình 
(km/h) 
Thời 
gian 
chạy 
(h) 
Xe tải nhẹ 3936 0,45 9,0 1,10 
Xe tải nặng 15000 0,43 8,6 1,25 
- Đối với tàu biển: các dữ liệu hoạt động của 
cảng được sử dụng trong các tính toán bao gồm 
tên của OGV, ngày đến, ngày khởi hành, danh 
mục hàng hóa (tàu chở container, tàu chở hàng xá, 
tàu chở hàng đóng kiện, tàu chở khách), GRT 
(trọng lượng), DWT (tải trọng), nhiên liệu chạy 
máy, v.v... Một số dữ liệu thu thập được trong quá 
trình phỏng vấn như thời gian và tốc độ của RSZ 
(khu vực giảm vận tốc), thời gian và tốc độ của 
chế độ Maneuver (tàu vào cảng), thời gian và tốc 
độ, thời gian hotelling (tàu neo tại cảng) v.v 
(Bảng 3). 
Bảng 3. Thông tin thu thập cho một số OGVS tại cảng 
Thông tin tàu 
Nhiên liệu Vận hành 
Tên tàu Loại tàu 
Số 
lượng 
Động cơ 
chính 
Động cơ 
phụ 
Mode 
Thời 
gian 
từng 
Mode 
Vận tốc 
thực tế 
từng mode 
(knots) 
Vận tốc 
thường 
(knots) 
Vận tốc 
tối đa 
(knots) 
Công 
suát 
động cơ 
chính 
(kW) 
HUNG CUONG 
168 
Container_Ship 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
RSZ 0,60 2,16 11,3 11,8 30900 
HUNG CUONG 
168 
Container_Ship 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Maneuver 0,53 0,539 11,3 11,8 30900 
HUNG CUONG 
168 
Container_Ship 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Hotel 66,50 0 11,3 11,8 30900 
100 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL: 
 SCIENCE OF THE EARTH & ENVIRONMENT, VOL 2, ISSUE 2, 2018 
Thông tin tàu 
Nhiên liệu Vận hành 
Tên tàu Loại tàu 
Số 
lượng 
Động cơ 
chính 
Động cơ 
phụ 
Mode 
Thời 
gian 
từng 
Mode 
Vận tốc 
thực tế 
từng mode 
(knots) 
Vận tốc 
thường 
(knots) 
Vận tốc 
tối đa 
(knots) 
Công 
suát 
động cơ 
chính 
(kW) 
HOA BINH 36 General_Cargo 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
RSZ 0,60 2,16 7,7 9,4 980 
HOA BINH 36 General_Cargo 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Maneuver 0,53 0,539 7,7 9,4 980 
HOA BINH 36 General_Cargo 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Hotel 155,50 0 7,7 9,4 980 
THINH 
CUONG 
VICTORY 
Cruise_Ship 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
RSZ 0,60 2,16 7,9 8,7 39600 
THINH 
CUONG 
VICTORY 
Cruise_Ship 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Maneuver 0,53 0,539 7,9 8,7 39600 
THINH 
CUONG 
VICTORY 
Cruise_Ship 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Hotel 23,50 0 7,9 8,7 39600 
VINH Bulk_Carrier 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
RSZ 0,60 2,16 10,2 10,8 8000 
VINH Bulk_Carrier 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Maneuver 0,53 0,539 10,2 10,8 8000 
VINH Bulk_Carrier 1 
SSD RO 
2,7%S 
RO 
2,7%S 
Hotel 18,50 0 10,2 10,8 8000 
Nguồn: Thu thập tại cảng Sài Gòn, 2017
2.3 Phương pháp mô phỏng khí tượng TAPM 
Mô hình TAPM là một mô hình thuộc Tổ chức 
Nghiên cứu Công nghiệp và Khoa học của Úc – 
Common wealth Scientific and Industrial 
Research Organisation (CSIRO). Mô hình này 
được dùng để mô phỏng điều kiện khí tượng và 
nồng độ ô nhiễm không khí trong không gian 3 
chiều. Đây cũng là một trong hai chức năng chính 
của mô hình. Vì vậy mô hình có thể sử dụng như 
một công cụ hỗ trợ khí tượng cho các mô hình lan 
truyền chất ô nhiễm không khí, đặc biệt là tập tin 
khí tượng đầu vào cho mô hình AERMOD. Mô 
hình TAPM đã được ứng dụng nhiều nơi trên thế 
giới như nghiên cứu “Mô hình hoá không khí 
trong đô thị lâu năm, độ phân giải cao: xác minh 
các dự báo TAPM về khói bụi và các hạt bụi ở 
Melbourne, Úc” [11]. Nghiên cứu của Ashok và 
CS về ứng dụng mô hình TAPM để kiểm kê phát 
thải các chất gây ô nhiễm bang Victoria và khu vực 
cảng Phillip, kết quả TAPM được hiệu chỉnh và 
kiểm định có kết quả khá tốt, và kết quả kiểm mô 
phỏng khí tượng có hệ số tương quan khá tốt [12]. 
2.4 Mô hình lan truyền ô nhiễm không khí 
AERMOD 
Mô hình AERMOD - The AMS/EPA 
Regulatory Model (AERMOD) được đặc biệt thiết 
kế để hỗ trợ cho chương trình quản lý của Cục 
Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US-EPA). Mô hình 
gồm 3 thành phần: AERMOD (Mô hình phân tán 
AERMIC), AERMAP (Công cụ địa hình của 
AERMOD) và AERMET (Công cụ khí tượng của 
AERMOD). Từ năm 1991, mô hình AERMOD đã 
được phát triển bởi Cơ quan Khí tượng và Cục 
Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ. Một nhóm các nhà 
khoa học (gọi tắt là AERMIC) đã hợp tác xây 
dựng mô hình AERMOD. AERMOD được sử 
dụng chính thức vào 9/12/2005 sau 14 năm nghiên 
cứu và hoàn thiện. 
Mô hình AERMOD gồm một loạt các lựa chọn 
cho việc mô phỏng chất lượng không khí tác động 
bởi các nguồn thải, xây dựng các lựa chọn phổ 
biến cho nhiều ứng dụng. 
Hình 3. Số liệu đầu vào, các bước và nội dung thực hiện 
mô hình AERMOD. 
AERMET xử lý các dữ liệu khí tượng bề mặt 
và trên các tầng khác nhau, cho phép tính các 
tham số đặc trưng của khí quyển theo mô hình 
Monin – Obukhov. Tập tin khí tượng gồm hai loại 
tập tin sau: surface met data file (*.sam) là các số 
liệu quan trắc được ghi nhận sau mỗi giờ bao gồm 
các loại dữ liệu sau: hướng gió, vận tốc gió, nhiệt 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ: 101 
CHUYÊN SAN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT & MÔI TRƯỜNG, TẬP 2, SỐ 2, 2018 
độ không khí, độ ẩm, áp suất khí quyển, lượng 
mưa, độ che phủ của mây, bức xạ mức trời; file 
upper air met data file (*.ua) là dữ liệu được quan 
trắc 2 lần trong ngày vào lúc 0 GMT (7:00 LST) 
và 12 GMT (19:00 LST) bao gồm dữ liệu về độ 
cao xáo trộn. AERMAP được tích hợp các mô 
hình có liên quan tới địa hình, ảnh hưởng của vệt 
khói khi tiếp xúc với bề mặt đồi núi. AERMET 
kết hợp dữ liệu từ WebGIS để tạo ra tập tin địa 
hình cho mô hình. Từ những dữ liệu trên, 
AERMOD sẽ đưa ra kết quả mô phỏng dưới dạng 
hình ảnh không gian 2 chiều, 3 chiều và xuất ra 
thông qua Google Earth, giúp người dùng dễ dàng 
nhận thấy những tác động của khí thải lên khu vực 
khảo sát. 
* Để thực hiện mô hình AERMOD ta cần phải 
chuẩn bị các số liệu đầu vào cho mô hình như mô 
tả trong Hình 3 là các bước và nội dung thực hiện 
mô hình AERMOD. 
2.5 Phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định mô 
hình 
Các công thức thống  ... ng Tân cảng Hiệp Phước 
(TCSG) 
Trong đó, khí thải từ hoạt động của OGV và 
CHE chiếm 98% tổng lượng khí thải SOx tại cảng 
và tương tự NOx chiếm 87%, bụi (PM2.5 và PM10) 
chiếm 95% so với tổng phát thải từng chất ô 
102 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL: 
 SCIENCE OF THE EARTH & ENVIRONMENT, VOL 2, ISSUE 2, 2018 
nhiễm của các hoạt động. Nguyên nhân OGV và 
CHE phát thải khí thải chiếm trên 87% trong hoạt 
động cảng cho hầu hết các chất ô nhiễm không 
khí là do sử dụng nhiên liệu DO và dầu nặng với 
hàm lượng lưu huỳnh cao. Ngoài ra, OGV vẫn 
chạy động cơ phụ trong khoảng thời gian lưu lại 
tại cảng, phát thải từ các động cơ này nhỏ nhưng 
trong thời gian dài vận hành động cơ nên phát thải 
là khá lớn. Số liệu phát thải đầu vào cho mô hình 
AERMOD trình bày trong Bảng 4, đơn vị là 
g/s.m2. 
Bảng 4. Tỉ lệ phát thải trên 1 đơn vị diện tích của 34 cảng 
thuộc TP.HCM năm 2016 
Chất ô nhiễm Phát thải [g/s/m2] 
NOx 0,00067614 
CO 0,00013144 
PM2.5 0,00004628 
PM10 0,00004972 
SOx 0,00030400 
Kết quả cho thấy rằng phát thải từ tàu 
container là lớn nhất (chiếm 50 % tổng phát thải 
từ hoạt động của tàu biển). Vì vậy, khi đề xuất 
phương pháp giảm thiểu phát thải sẽ tập trung vào 
nguồn thải từ hoạt động của tàu biển. 
Nhìn chung, phát thải từ hoạt động của tàu lai 
dắt hầu hết là từ tàu kéo, do tàu kéo là phương 
tiện phổ biến để dắt các tàu biển lớn cặp cảng và 
sử dụng nhiên liệu dầu nặng (Heavy Fuel Oil) để 
chạy máy nên phát thải lớn nhất là CO2, NOx và 
SOx. 
- Kết quả phát thải của phương tiện bốc dỡ hàng 
hóa 
Trong các loại phương tiện bốc dỡ hàng hóa 
thì cần cầu là nguồn phát thải lớn nhất (chiếm 
55 %), xe đầu kéo (20 %), xe cẩu (10 %), xe nâng 
(10 %) và cổng cẩu hay còn gọi là cần cẩu ngang 
(chiếm 5 %). Các loại phương tiện này chủ yếu 
phát thải CO2, NOx và CO. 
- Kết quả phát thải của phương tiện giao thông 
Từ biểu đồ trên cho thấy, phát thải từ nguồn 
giao thông trong cảng là do hoạt động của xe tải 
nặng, chủ SOx, NOx, N2O và CO2. Trong đó cảng 
Tân Cảng Cát Lái phát thải lớn nhất, do chức năng 
chính của cảng Tân Cảng Cát Lái là cảng 
container nên thu hút nhiều lượt xe ra vào cảng 
(khoảng 20.000 xe/ngày ra vào cảng). 
3.2 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình khí 
tượng TAPM 
Nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng khí tượng, 
hiệu chỉnh và kiểm định kết quả mô hình khí 
tượng TAPM thông qua giá trị đo đạc khí tượng 
thực tế tại trạm Tân Sơn Hòa TP.HCM từ ngày 
01/02/2017 đến ngày 15/4/2017 (Hình 7). Kết quả 
hiệu chỉnh và kiểm định mô hình khí tượng có giá 
trị R2 là 0,64 là phù hợp với giá trị quan trắc để 
làm đầu vào cho mô hình mô phỏng lan truyền ô 
nhiễm không khí AERMOD (Hình 8). 
Hình 7. So sánh nhiệt độ mô phỏng và quan trắc tại 
trạm Tân Sơn Hòa từ tháng 2 đến tháng 4 năm 2018 
Hình 8. Kiểm định nhiệt độ mô phỏng và quan trắc tại 
trạm Tân Sơn Hòa từ tháng 2 đến tháng 4 năm 2018 
3.3 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình lan 
truyền ô nhiễm không khí AERMOD 
Hiệu chỉnh và kiểm định kết quả mô hình 
AERMOD thông qua giá trị đo đạc chất lượng 
không khí thực tế tại cảng Tân Thuận tháng 
05/2017. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô 
hình AERMOD trung bình 8,92 % (dao động từ 4-
13,84 %), đủ điều kiển để mô phỏng làn truyền ô 
nhiễm hệ hống cảng TP.HCM. Kết quả xuất ra từ 
mô hình mô phỏng lan truyền ô nhiễm không khí 
AERMOD trong các hình bên dưới là kết quả cao 
nhất cho 1 giờ, trung bình 24 giờ và trung bình 
năm trên mặt đất. Sau đó so sánh kết quả mô 
phỏng với quy chuẩn Việt Nam cho các chất ô 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ: 103 
CHUYÊN SAN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT & MÔI TRƯỜNG, TẬP 2, SỐ 2, 2018 
nhiễm trong không khí xung quanh (Quy chuẩn 
Việt Nam QCVN 05:2013/BTNMT). 
3.4 Kết quả mô hình lan truyền ô nhiễm không 
khí AERMOD 
- Kết quả mô hình lan truyền ô nhiễm không khí 
AERMOD cho CO 
Hình 9. Bản đồ lan truyền CO cao nhất 1 giờ trong năm từ 
mô hình AERMOD 
Hình 10. Bản đồ lan truyền CO trung bình 24 giờ trong 
năm từ mô hình AERMOD 
Kết quả nồng độ mô phỏng cho CO có nồng 
độ cao nhất phân bố theo hướng Tây Bắc và Đông 
Nam, nồng độ trung bình 1 giờ cao nhất đạt 1.018 
µg/m3 (Hình 9) tại vị trí sát mặt đất của CO có giá 
trị thấp hơn so với QCVN 05:2013/BTNMT cho 
phép là 30.000 µg/m3. Trung bình 24 giờ cao nhất 
đạt 242 µg/m3 (Hình 10). 
- Kết quả mô hình lan truyền ô nhiễm không khí 
AERMOD cho SO2. Với SO2 chiếm 95-97% nồng 
độ SOx [10] 
Hình 11. Bản đồ nồng độ cao nhất 1 giờ SOx trong năm từ 
mô hình AERMOD 
Hình 12. Bản đồ lan truyền SOX trung bình 24 giờ từ mô 
hình AERMOD 
Hình 13. Bản đồ lan truyền SOX trung bình năm từ mô 
hình AERMOD 
Kết quả nồng độ cao nhất ngay trong khu vực 
cảng Tân Thuận theo hướng Tây Bắc và Đông 
Nam trung bình 1 giờ là 3.921 µg/m3 (Hình 11) 
cao hơn gấp 11 lần (so QCVN 05:2013/BTNMT 
cho phép là 350 µg/m3) và nồng độ lớn nhất 24 
giờ là 400 µg/m3 (Hình 12) cao hơn gấp 3,1 lần 
(so QCVN 05:2013/BTNMT cho phép là 125 
µg/m3). Tuy nhiên, SO2 có nồng độ trung bình 
năm là 10-30 µg/m3 (Hình 13) đạt QCVN 
05:2013/BTNMT cho phép là 50 µg/m3. Vậy, 
104 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL: 
 SCIENCE OF THE EARTH & ENVIRONMENT, VOL 2, ISSUE 2, 2018 
nồng độ SO2 phát thải ngay tại vị trí cảng khá lớn, 
nhưng nồng độ trung bình năm thấp hơn tiêu 
chuẩn cho phép, do đó cũng không ảnh hưởng lớn 
tới sức khỏe của người dân xung quanh. 
- Kết quả mô hình lan truyền ô nhiễm không khí 
AERMOD NOx 
Hình 14. Bản đồ lan truyền NOX trung bình cao 24 giờ 
trong năm từ mô hình AERMOD 
Kết quả nồng độ NOx cao nhất là 549 µg/m3 
(điểm xuất hiện nồng độ cao nhất là trong khu vực 
cảng) theo hướng Tây Bắc và Đông Nam, nồng độ 
khu vực bên ngoài cảng 100-300 µg/m3 (Hình 14). 
Kết quả chỉ ra rằng nồng độ NO2 lớn nhất 1 giờ 
trên mặt đất của cảng có nồng độ cao hơn QCVN 
05:2013/BTNMT cho phép là 200 µg/m3. Và 
nồng độ trung bình 24 giờ, trung bình năm đều 
nhỏ hơn so với QCVN 05:2013/BTNMT. 
- Kết quả mô hình lan truyền ô nhiễm không khí 
AERMOD cho PM2.5 
Hình 15. Bản đồ lan truyền PM2.5 trung bình 24 giờ từ 
mô hình AERMOD 
Kết quả nồng độ cao nhất theo hướng Tây Bắc, 
Đông Nam và Đông Bắc của cảng Tân Thuận có 
nồng độ trung bình 24 giờ là 10 µg/m3 (Hình 15), 
thấp hơn so với QCVN 05:2013/BTNMT cho 
phép là 50 µg/m3. 
Số liệu khí tượng được sử dụng để chạy mô 
hình AERMOD là số liệu đầu ra của mô hình khí 
tượng TAPM. Số liệu khí tượng này được mô 
hình TAPM chạy cho nguyên 1 năm 2017. Mô 
hình TAPM có chức năng xuất file khí tượng cao 
không định dạng *.sfc và file khí tượng bề mặt 
*.pfl. Sau khi chạy mô hình TAPM thì có chức 
năng xuất số liệu khí tượng từ định dạng *.cdf 
sang khí tượng *.sfc và *.pfl như trên một cách tự 
động. Cách làm này cũng đã thực hiện trong khá 
nhiều nghiên cứu trước do nhóm của Hồ Quốc 
Bằng thực hiện thành công [13-15]. 
3.5 Đề xuất giải pháp 
Hoạt động của tàu biển là một trong những 
nguồn nhân tạo ảnh hưởng đáng kể vào sự ô 
nhiễm không khí. Chất lượng của tàu biển Việt 
Nam thường không cao, nhiều phương tiện đã quá 
cũ, lạc hậu, hiệu suất đốt cháy nhiên liệu thấp và 
chưa có hệ thống xử lý khí thấp. Hiện Việt Nam 
có trên 1.700 tàu vận tải, cùng với số lượng tàu cá 
khoảng gần 130 nghìn tàu, tương ứng với lượng 
nhiên liệu xăng dầu tiêu thụ khoảng gần 4 triệu 
tấn/năm. 
Hạn chế hàm lượng SO2 trong nguồn nhiên 
liệu cho tàu biển. Thay thế năng lượng thân thiện 
môi trường, sử dụng công nghệ xử lý thay thế làm 
sạch, lọc khí thải của tàu thuyền để giảm thiểu ô 
nhiễm hoặc sử dụng xác tác. Nếu sử dụng dầu có 
hàm lượng lưu huỳnh khoảng 0,1 % có thể giảm 
thiểu bụi (các phân tử nhỏ) từ khoảng 80-90 %, 
SO2 khoảng 80-90 % và NOx khoảng 5-6 %. 
Giảm thời gian tàu lưu tại cảng và sử dụng 
nguồn điện cung cấp năng lượng cho các loại tàu 
sẽ giảm được phát thải đáng kể do các tàu thường 
sử dụng máy phát điện để cung cấp điện cho tàu, 
ngay cả trong lúc cập cảng. Có các chính sách, 
văn bản quy phạm pháp luật, quy định, quy chuẩn 
nhà nước cho các tàu cá và tàu vận tải về giảm 
thiểu phát thải khí thải. 
Triển khai đầy đủ công ước Biển của Liên 
Hiệp Quốc theo Marpol Annex 6, nghĩa là các tàu 
phải chuyển sang chế độ dùng nhiên liệu sạch khi 
vào khu vực cảng. Tổ chức đào tạo nhân lực, nâng 
cao nhận thức về giảm thiểu khí thải từ tàu biển 
và biến đổi khí hậu. 
Giảm thời gian các phương tiện giao thông vào 
cảng để giảm lượng phát thải khi các phương tiện 
trong trình kiểm soát trước khi ra vào cảng. Cụ thể 
là cảng có hệ thống cung cấp điện cho tàu khi 
đang chờ tại cảng, tránh tàu chạy động cơ phụ 
phục vụ nấu ăn và thắp sáng. 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ: 105 
CHUYÊN SAN KHOA HỌC TRÁI ĐẤT & MÔI TRƯỜNG, TẬP 2, SỐ 2, 2018 
4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
4.1 Kết luận 
Nghiên cứu đã ứng dụng thành công mô hình 
tính toán phát thải của dự án SPD-GIZ vào điều 
kiện Việt Nam để tính toán phát thải cho hệ thống 
cảng tại Thành phố Hồ Chí Minh. 
Theo kết quả kiểm kê khí thải thì nguồn thải từ 
hoạt động của các tàu lớn và các phương tiện bốc 
dỡ hàng hóa là nguyên nhân chính gây nên ô 
nhiễm không khí trong cảng. Do tàu dùng nguyên 
liệu dầu biển nặng (Marine oil) hoặc dầu DO với 
hàm lượng lưu huỳnh cao và trong khoảng thời 
gian lưu lại tại cảng, tàu phải sử dụng máy phát 
điện, chạy động cơ phụ. 
Mô phỏng lan truyền ô nhiễm không khí từ mô 
hình AERMOD cho thấy rằng hầu hết các chất ô 
nhiễm không khí vượt QCVN 05:2013/BTNMT 
thường là trong khu vực cầu cảng. Điều này có thể 
ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân làm việc trong 
khu vực cảng và những khu vực xung quanh như 
nhà dân gần các cảng. 
4.2 Kiến nghị 
Qua tính toán phát thải, đề tài đã nghiên cứu 
và đề xuất mốt số biện pháp nhằm hạn chế hàm 
lượng SO2 trong nguồn nhiên liệu cho tàu biển. 
Thay thế năng lượng thân thiện môi trường, sử 
dụng xác tác hoặc chạy bằng điện. Nếu sử dụng 
dầu có hàm lượng lưu huỳnh khoảng 0,1% có thể 
giảm thiểu bụi (các phân tử nhỏ) từ khoảng 80-
90%, SO2 khoảng 80-90% và NOx khoảng 5-6%. 
Và đề xuất chính phủ quan tâm đến việc phát thải 
ô nhiễm không khí từ cảng biển, đặc biệt là có 
chính sách hay chế tài đối với các tàu đã cũ và hết 
niên hạn sử dụng, thực thi đầy đủ công ước Biển 
của Liên Hiệp Quốc theo Marpol Annex 6. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Minh Tuấn, “Cảng biển TPHCM: Đầu tư trọng tâm, trọng 
điểm”. 
ung/1141/cang-bien-tphcm-dau-tu-trong-tam-trong-
diem.vlr 
[2] Hà Xuân Chuẩn, “Các tác động môi trường trong quá trình 
xây dựng và khai thác cảng biển”,Tạp chí Khoa học Công 
nghệ Hàng hải, Số 17, Tháng 4,2009. 
[3] Thanh Huyền, “Báo động tình trạng ô nhiễm môi trường” 
2009. 
nhiem-moi-truong-75568/ 
[4] Bộ GTVT, “Danh mục cảng biển, bến cảng khu vực đông 
nam bộ (nhóm 5) giai đoạn đến năm 2020”, Quyết định số 
1745/QĐ-BGTVT ngày 03 tháng 8 năm 2011 của Bộ 
trưởng Bộ Giao thông vận tải. 
[5] Võ Thị Thanh Hương và cộng sự, “Tính toán phát thải các 
chất ô nhiễm không khí và mô hình hoá chất lượng không 
khí cảng Sài Gòn, Việt Nam”, Tạp chí phát triển Khoa 
học và Công nghê, Tập 16, Số M1, 2013. 
[6] GIZ, “Best Practices on Environmental Management – 
Indicator 1”. Sustainable Port Development in the 
ASEAN Region project, 2015. 
[7] Li Pan, Hyun Cheol Kim, Pius Lee, Rick Saylor, YouHua 
Tang, Daniel Tong, Barry Baker, Shobha Kondragunta, 
Chuanyu Xu, Mark G. Ruminski , Weiwei Chen, Jeff 
Mcqueen and Ivanka Stajner, “Evaluating a fire smoke 
simulation algorithm in the National Air Quality Forecast 
Capability (NAQFC) by using multiple observation data 
sets during the Southeast Nexus (SENEX) field 
campaign”, Geosci, 2017. Model Dev. Discuss., 
https://doi.org/10.5194/gmd-2017-207 
[8] Bryan N.Duncana, Ana I.PradosabL, N.LamsalacYangLiu, 
David G.Streetse, “Satellite data of atmospheric pollution 
for U.S. air quality applications: Examples of applications, 
summary of data end-user resources, answers to FAQs, 
and common mistakes to avoid”, Atmospheric 
Environment, Volume 94, September 2014, Pages 647-
662 
[9] Chris Taylor, “Streamlined Emissions Inventory: Bangkok 
Port Rapid Transport Assessment”, Technical report for 
GIZ, 2011. 
[10] US EPA, “Current Methodologies in Preparing Mobile 
Source Port-Related Emission Inventories”, 2009. 
[11] Peter Hurley, Mary Edwards and Ashok Luhar, 
“Evaluation of TAPM V4 for several meteorological and 
air pollution datasets”, First Published in Air Quality & 
Climate Change, 43-3, 19-24, 2005. 
[12] Ashok Luhar, Ian Galbally, Mark Hibberd Simon 
Bentley, "Meteorological and Dispersion Modelling Using 
TAPM for Wagerup”, CSIRO Atmospheric Research, 
2005. Technical report. 62 pages. 
[13] B. Alfoldy và cộng sự, “Measurements of air pollution 
emission factors for marine transportation in SECA, 
Atmos”. Meas. Tech., 6, 2013, 1777–1791. 
[14] Hồ Quốc Bằng và cộng sự, Ứng dụng mô hình TAPM 
xây dựng dữ liệu khí tượng phục vụ mô phỏng lan truyền 
ô nhiễm không khí, Viện Tài nguyên và Môi trường, 2015. 
[15] Lý Thu Ba, “Ứng dụng mô hình TAPM xây dựng dữ liệu 
khí tượng phục vụ mô phỏng lan truyền ô nhiễm không 
khí”, 2016. Luận văn thạc sỹ 2016. Viện Môi trường và 
Tài nguyên, ĐHQG TP.HCM. 
106 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL: 
 SCIENCE OF THE EARTH & ENVIRONMENT, VOL 2, ISSUE 2, 2018 
Air emission inventory and application 
TAPM-AERMOD models to study air 
quality from 34 ports in Ho Chi Minh City 
Vu Hoang Ngoc Khue1,*, Pham Thi Nguyet Thanh2, Ho Quoc Bang1, 
Nguyen Thoai Tam1, Nguyen Thi Thuy Hang1 
1 Institute for Environment and Resources – VNU-HCM 
2 People's Committee of Ward 6, District 10, Ho Chi Minh City 
*Corresponding email: vhnk1304@gmail.com 
Received: 27-8-2018; Accepted: 10-12-2018; Published: 31-12-2018 
Abstract—The port system of Ho Chi Minh City 
including 34 ports, serves as the gateway to the 
South (including the South East and the Mekong 
Delta) in export and import activities. In which 
contribute a huge amount of pollutants to the 
atmosphere in Ho Chi Minh City. The objective of 
this study is to: (i) Calculating air emissions from 
ports system in Ho Chi Minh city using the SPD-
GIZ model which emits a large amount of air 
pollutants such as sulfur oxide (SOX), nitrogen oxide 
(NOX), fine dust (PM2.5, PM10), volatile organic 
compounds (VOC), carbon monoxide (CO) from 
large ships (Ocean going vessels - OGVs), towing 
ships (Harbor Crafts - HCs), cargo handling 
equipment (Cargo handling equipment - CHE) and 
other vehicles (Heavy trucks – HVs); (ii) Using 
dispersion model TAPM-AERMOD to assess the 
impact of port operations to air quality in surouding 
port area; (iii) Proposing abatement measures based 
on the results of simulation to reduce emissions/ air 
pollution levels. The results of emission inventory 
show that the total port emissions are largely NOX 
and SOX mainly from large ships (OGVs) and cargo 
handling equipment (CHE) due to the use of heavy 
oil and diesel which have high sulfur content. The 
results show that the time at which a mooring boat is 
the most time consuming (accounting for over 90% 
of total emissions from OGVs). 
Index Terms—Air pollution in ports HCMC, air emissions inventory, TAPM, AERMOD