XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN

TÓM TẮT

Nghiên cứu trình bày việc xây dựng một hệ thống thông tin giám sát chất lượng không khí tại huyện Đồng Hỷ (Thái Nguyên) dưới dạng trang web mô phỏng, sử dụng dữ liệu từ các trạm quan trắc môi trường. Hệ thống cho phép hiển thị các chỉ số ô nhiễm không khí như PM2.5, PM10, NO₂, SO₂ và tiếng ồn, đồng thời cung cấp các biểu đồ phân tích xu hướng và cảnh báo khi vượt ngưỡng. Mặc dù không kết nối với dữ liệu thời gian thực, hệ thống sử dụng dữ liệu mô phỏng và các công cụ thiết kế web (HTML, CSS, JS) để minh họa tính năng giám sát môi trường hiệu quả, thân thiện với người dùng. Nghiên cứu góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng và đề xuất hướng phát triển hệ thống quản lý môi trường ứng dụng công nghệ số.

Từ khóa: Hệ thống thông tin môi trường, ô nhiễm không khí, Đồng Hỷ, giám sát môi trường, dữ liệu mô phỏng.

1. MỞ ĐẦU

Ô nhiễm không khí là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng nhất hiện nay, đặc biệt tại các đô thị và khu công nghiệp ở Việt Nam. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ô nhiễm không khí là nguyên nhân gây ra khoảng 7 triệu ca tử vong mỗi năm trên toàn cầu và được xếp vào nhóm nguy cơ môi trường lớn nhất đối với sức khỏe con người (WHO, 2018; WHO, 2021).

Tại Việt Nam, tình trạng ô nhiễm không khí ngày càng gia tăng, chủ yếu do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp, đô thị hóa, giao thông và khai thác tài nguyên. Theo thống kê của IQAir (2024), nồng độ bụi mịn PM2.5 trung bình tại Việt Nam đạt 45,4 µg/m³ – cao gấp 9 lần ngưỡng khuyến nghị của WHO. Đặc biệt, tỉnh Thái Nguyên là một trong những địa phương có mức độ ô nhiễm cao do tập trung nhiều khu công nghiệp và hoạt động khai khoáng, trong đó huyện Đồng Hỷ chịu ảnh hưởng lớn từ các nhà máy xi măng và khai thác khoáng sản.

Tuy nhiên, công tác giám sát chất lượng không khí ở cấp địa phương vẫn còn hạn chế do thiếu hệ thống thông tin trực tuyến, cập nhật và dễ tiếp cận. Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường (2015), để đảm bảo việc bảo vệ môi trường hiệu quả, các địa phương cần xây dựng hệ thống giám sát chất lượng không khí liên tục, kết hợp phân tích, cảnh báo và phổ biến thông tin tới cộng đồng. Trong tài liệu “Hướng dẫn xây dựng hệ thống thông tin môi trường” (Bộ TN&MT, 2020), việc ứng dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là công nghệ web và dữ liệu môi trường thời gian thực, được nhấn mạnh như một giải pháp bền vững trong quản lý và cảnh báo ô nhiễm.

Việc xây dựng hệ thống thông tin quản lý môi trường không khí ứng dụng công nghệ web mang lại nhiều lợi ích thiết thực như: cung cấp dữ liệu theo thời gian thực, tích hợp biểu đồ, bản đồ ô nhiễm, phát hành cảnh báo đến người dân và hỗ trợ các cơ quan chức năng trong ra quyết định nhanh chóng. Theo Tạ Quang Cường & Lê Thị Thanh Thủy (2020), mô hình hệ thống thông tin môi trường kết hợp web-GIS và cảm biến là xu hướng thiết yếu trong tương lai để quản lý ô nhiễm hiệu quả hơn ở cấp địa phương.

Từ những yêu cầu thực tiễn nêu trên, nghiên cứu này được thực hiện nhằm xây dựng một hệ thống thông tin mô phỏng quản lý chất lượng không khí tại huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên. Hệ thống cung cấp dữ liệu theo thời gian, hỗ trợ hiển thị biểu đồ, bảng phân loại AQI và khuyến cáo sức khỏe. Đây được xem là bước thử nghiệm ban đầu hướng đến việc ứng dụng thực tế tại địa phương trong tương lai.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

• Thu thập dữ liệu: Sử dụng số liệu từ các trạm quan trắc môi trường tại Đồng Hỷ (PM2.5, PM10, NO₂, SO₂, tiếng ồn).
• Phân tích dữ liệu: Xử lý số liệu mô phỏng, xây dựng biểu đồ, cảnh báo AQI.
• Thiết kế hệ thống: Phát triển giao diện web bằng HTML, CSS, JavaScript; dữ liệu hiển thị được lấy từ file tĩnh định dạng CSV/JSON.
• Chức năng chính: Hiển thị dữ liệu ô nhiễm theo thời gian và địa điểm, cảnh báo vượt ngưỡng, gợi ý biện pháp bảo vệ sức khỏe.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả thu thập và xử lý dữ liệu

Dữ liệu chất lượng không khí được thu thập từ 5 trạm quan trắc đặt tại các vị trí đại diện trên địa bàn huyện Đồng Hỷ, bao gồm:

• KK1: Giữa nhà máy xi măng Quang Sơn và La Hiên
• KK2: Gần cầu Đồng Thu (xã Quang Sơn)
• KK3: Trung tâm thị trấn Sông Cầu
• KK4: Khu hành chính huyện Đồng Hỷ
• KK5: Gần khu khai thác khoáng sản Trại Cau

Các trạm ghi nhận chỉ số ô nhiễm như PM2.5, PM10, NO₂, SO₂ và tiếng ồn. Dữ liệu được thu thập định kỳ hàng tháng trong năm 2023, sau đó chuẩn hóa và tổng hợp phục vụ mô phỏng hệ thống.

Nguồn dữ liệu sử dụng bao gồm 5 trạm quan trắc, với các chỉ số ô nhiễm chính: PM2.5, PM10, NO₂, SO₂ và tiếng ồn. Kết quả mô phỏng từ dữ liệu năm 2023 cho thấy:

• Tại trạm KK1, nồng độ PM2.5 trung bình > 85 µg/m³, vượt xa ngưỡng an toàn theo quy chuẩn Việt Nam (≤ 50 µg/m³).
• Chỉ số AQI tại một số khu vực đạt mức 151–200, tương ứng mức “Xấu” – ảnh hưởng sức khỏe rõ rệt đến mọi đối tượng, đặc biệt nhóm nhạy cảm.
• Tiếng ồn tại KK5 dao động từ 70–85 dB, vượt ngưỡng khuyến cáo của WHO (tối đa 65 dB ban ngày), ảnh hưởng đến sức khỏe tâm lý và giấc ngủ.

Ngoài dữ liệu thực tế, nhóm nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng dữ liệu thời gian thực dựa trên dữ liệu lịch sử, kết hợp yếu tố thời tiết, hoạt động giao thông và công nghiệp địa phương.

3.2. Phân loại chất lượng không khí theo AQI

Hệ thống mô phỏng kết quả AQI theo từng chỉ tiêu. Dưới đây là bảng phân loại AQI theo PM2.5, phản ánh ngưỡng ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng:

Bảng 1. Phân loại AQI theo PM2.5 (tương tự áp dụng cho PM10, NO₂, SO₂ và tiếng ồn)

3.3. Thiết kế và triển khai hệ thống thông tin

Hệ thống thông tin được phát triển dưới dạng trang web mô phỏng, không kết nối trực tiếp với cơ sở dữ liệu thời gian thực, nhưng đảm bảo mô phỏng đầy đủ các chức năng cần thiết.

Các chức năng chính bao gồm:

• Hiển thị dữ liệu chất lượng không khí (theo địa điểm và thời gian)
• Trình bày biểu đồ, bảng phân loại AQI
• Cảnh báo ô nhiễm khi vượt ngưỡng cho phép
• Cung cấp khuyến nghị sức khỏe

3.4. Giao diện người dùng và quản trị viên

Giao diện thân thiện, không yêu cầu đăng nhập để sử dụng, bao gồm:

• Trang cảnh báo ô nhiễm: Hiển thị khi AQI vượt ngưỡng
• Trang biện pháp bảo vệ sức khỏe: Đưa ra hướng dẫn cho cộng đồng
• Trang tin tức sự kiện: Cập nhật thông tin liên quan đến môi trường
• Giao diện quản trị (mô phỏng): Cho phép thêm, chỉnh sửa, xóa dữ liệu; thiết lập cảnh báo

Hình 1. Giao diện trang chủ và bản đồ Đồng Hỷ
 

Hình 2. Giao diện lựa chọn địa điểm và thời gian

Hình 3. Biểu đồ nồng độ PM2.5 theo từng trạm

Hình 4. Trang cảnh báo ô nhiễm

Hình 5. Trang hướng dẫn và bảo vệ sức khỏe

Hình 6. Thông tin liên hệ

4. KẾT LUẬN

Từ quá trình nghiên cứu, xây dựng và thử nghiệm hệ thống thông tin giám sát chất lượng không khí tại huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên, nhóm tác giả rút ra các kết luận chính sau:

Hệ thống đã mô phỏng thành công một nền tảng trực tuyến, cung cấp các chức năng cơ bản như hiển thị dữ liệu chất lượng không khí, cảnh báo khi vượt ngưỡng, phân tích xu hướng và đề xuất biện pháp bảo vệ sức khỏe. Giao diện người dùng đơn giản, dễ sử dụng, có thể truy cập bằng máy tính hoặc thiết bị di động.

Tính năng cảnh báo và phân loại AQI được tích hợp trực quan, giúp người dùng nhận biết ngay mức độ ô nhiễm và có phản ứng kịp thời. Bảng phân loại AQI được thể hiện theo từng chỉ số, liên kết với nội dung khuyến nghị sức khỏe.

Phần giao diện quản trị viên mô phỏng cho phép thao tác thêm/xóa/sửa dữ liệu, quản lý cảnh báo và cập nhật nội dung hướng dẫn sức khỏe. Dù không kết nối với cơ sở dữ liệu thời gian thực, giao diện vẫn đáp ứng tốt mục tiêu mô phỏng hệ thống.

Giá trị ứng dụng thực tiễn cao: Hệ thống có thể mở rộng kết nối với API trạm quan trắc thực tế, tích hợp bản đồ GIS và gửi cảnh báo qua email/SMS để phục vụ triển khai thực tế trong tương lai.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• Bộ Tài nguyên và Môi trường (2015). Quy trình giám sát chất lượng không khí và bảo vệ môi trường. Hà Nội.
• Bộ Tài nguyên và Môi trường (2020). Hướng dẫn xây dựng hệ thống thông tin môi trường. Hà Nội.
• Tạ Quang Cường & Lê Thị Thanh Thủy (2020). Xây dựng hệ thống thông tin quản lý chất lượng không khí. NXB ĐHQG Hà Nội.
• World Health Organization (WHO) (2018). Air Pollution and Health. Geneva.
• IQAir (2024). Vietnam Air Quality Overview Report. https://www.iqair.com/