Nghiên cứu xác định xu thế lắng đọng axit tại các trạm thuộc mạng lưới giám sát lắng đọng axit vùng Đông Á (EANET)

61
TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 1 - Tháng 3/2017
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH XU THẾ LẮNG ĐỌNG AXIT
TẠI CÁC TRẠM THUỘC MẠNG LƯỚI GIÁM SÁT
LẮNG ĐỌNG AXIT VÙNG ĐÔNG Á (EANET)
Ngô Thị Vân Anh, Dương Hồng Sơn, Nguyễn Thị Hằng Nga,
Lê Văn Linh, Lê Ngọc Cầu, Trần Thị Diệu Hằng
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
Tóm tắt: Với chuỗi số liệu quan trắc lắng đọng ướt trong 15 năm (2000-2014) của 54 trạm giám 
sát lắng đọng axit thuộc Mạng lưới EANET, xu thế biến đổi của lắng đọng axit được xác định bằng 
phương pháp kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-Kendall. Kết quả chỉ ra rằng, lắng đọng của 
ion H+ và nss-SO
4
2- nhìn chung có cùng xu thế giảm trên toàn vùng Đông Á, ngoại trừ một số ít trạm 
ở khu vực Đông Nam Á là có xu thế tăng. Như vậy, có thể nhận thấy rằng, hiện tượng mưa axit nói 
chung đã có xu thế giảm trên hầu khắp vùng Đông Á. Tuy nhiên, đối với lắng đọng ion NO
3
- lại có hai 
xu thế rõ rệt: Xu thế giảm ở khu vực Đông Bắc Á và xu thế tăng ở khu vực Đông Nam Á. 
Từ khóa: Lắng đọng axit, xu thế, Seasonal Mann-Kendall, EANET.
1. Mở đầu
Lắng đọng axit là một hiện tượng đã được 
phát hiện từ lâu song được chú ý nhiều nhất 
từ khoảng những năm 1980 cho đến nay do 
tác hại của chúng gây ra ở nhiều quốc gia, khu 
vực trên thế giới. Lắng đọng axit được tạo 
thành trong điều kiện khí quyển ô nhiễm do 
sự phát thải quá mức các khí SO
2
, NO
x
 từ các 
nguồn thải công nghiệp và có khả năng lan xa 
tới hàng trăm, hàng nghìn kilomet. Bởi vậy, có 
thể nguồn phát thải sinh ra từ quốc gia này 
nhưng lại có thể ảnh hưởng tới nhiều quốc 
gia lân cận do sự chuyển động quy mô lớn của 
chúng trong khí quyển. Lắng đọng axit có thể 
gây ra những hậu quả nghiêm trọng như: Làm 
hư hại mùa màng, giảm năng suất cây trồng, 
phá hủy rừng cây, đe dọa cuộc sống của các 
loài sinh vật, phá hoại các công trình kiến trúc, 
xây dựng, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức 
khỏe của con người. Những tác động G êu cực 
này thường kéo dài và khó khắc phục. Bởi vậy, 
lắng đọng axit là vấn đề mang I nh khu vực, 
cần sự quan tâm và chung tay giải quyết của 
các quốc gia.
Năm 1999, Mạng lưới giám sát lắng đọng 
axit vùng Đông Á (EANET) được thành lập gồm 
9 quốc gia trong đó có Việt Nam. Đến nay, 
EANET đã có 13 quốc gia thành viên và phát 
triển được hệ thống 58 trạm giám sát lắng 
đọng ướt. Các trạm này tuân thủ hướng dẫn 
kỹ thuật chung của EANET và đảm bảo chất 
lượng/kiểm soát chất lượng (QA/QC) theo quy 
định của EANET. Các trạm giám sát lắng đọng 
axit của mạng EANET chính thức cung cấp số 
liệu từ năm 2000 đến nay. Với chuỗi số liệu 15 
năm (2000-2015), việc nghiên cứu đánh giá 
hiện trạng cũng như xu thế thay đổi của mức 
độ lắng đọng axit trong khu vực Đông Á là rất 
quan trọng giúp chúng ta có cái nhìn khái quát 
về w nh trạng lắng đọng axit cũng như đánh giá 
hiệu quả của các biện pháp giảm phát thải ô 
nhiễm không khí trong thời gian qua.
Bài báo này sẽ giới thiệu kết quả đánh giá 
xu thế biến đổi của lắng đọng axit ướt tại các 
trạm thuộc Mạng lưới giám sát lắng đọng axit 
vùng Đông Á (EANET), dựa trên phương pháp 
I nh toán kiểm nghiệm xu thế phi tham số 
Seasonal Mann-Kendall. Việc áp dụng phương 
pháp I nh toán xu thế này khác với phương 
pháp bình phương tối thiểu mà các nghiên 
62 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 1 - Tháng 3/2017
cứu trước đây đã dùng, kết hợp với việc kiểm 
nghiệm mức ý nghĩa của xu thế và biểu diễn 
kết quả đến từng điểm trạm là những đóng 
góp mới của bài báo này.
2. Số liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1. Nguồn số liệu quan trắc
Hiện nay, trong số 58 trạm quan trắc lắng 
đọng axit của EANET có 54 trạm đáp ứng yêu 
cầu về số liệu theo quy định của EANET (yêu 
cầu về sự đầy đủ tổng lượng mưa (total precip-
itaB on-TP), thời gian mưa liên tục (precipita-
B on coverage length-PCL) và chất lượng của số 
liệu (data quality ojecB ve-DQO)). Số liệu trung 
bình tháng mức độ lắng đọng ướt (mmol/
m2) của 3 ion: H+, nss-SO
4
2- (SO
4
2- có nguồn 
gốc không phải từ muối biển), NO
3
- thu thập 
từ 54 trạm của mạng EANET sẽ được sử dụng 
để đánh giá xu thế. Đây là 3 ion quan trọng 
thể hiện mức độ lắng đọng axit bởi bản chất 
của mưa axit là do sự có mặt của axit H
2
SO
4
 và 
HNO
3
 trong nước mưa. Chuỗi số liệu được thu 
thập liên tục trong 15 năm (2000-2015).
2.2. Phương pháp kiểm nghiệm phi tham số 
Seasonal Mann-Kendall
Kiểm nghiệm phi tham số Seasonal Mann-
Kendall nhằm xác định xu thế của một chuỗi 
số liệu (tập mẫu) đã được sắp xếp theo trình 
tự thời gian. Phương pháp này so sánh độ 
lớn tương đối của các phần tử của chuỗi chứ 
không xét chính giá trị của các phần tử. Điều 
này giúp tránh được xu thế giả tạo do một 
vài giá trị cực trị cục bộ gây ra nếu sử dụng 
phương pháp ~ nh toán xu thế tuyến ~ nh bằng 
bình phương tối thiểu thông thường. Một ưu 
điểm nữa của phương pháp này là không cần 
quan tâm việc tập mẫu tuân theo luật phân 
bố nào. Các công thức ~ nh toán đã áp dụng 
với phương pháp này được mô tả ngắn gọn 
dưới đây.
Giả sử có chuỗi số liệu trình tự thời gian 
theo tháng (xi
1
, xi
2
,, xi
n
) với xi biểu diễn số 
liệu tại thời điểm i cho các năm từ 1, 2 n. 
Giá trị thống kê Mann-Kendall tại tháng i 
(Si) được ~ nh như sau:
Trong đó,
Sgn(xij – xik)= 1 khi xij – xik >0
 0 khi xij – xik =0
 -1 khi xij – xik <0
Giá trị thống kê Mann-Kendall của tất cả 
các tháng (S’) được ~ nh như sau:
Trong đó, m là số các tháng trong 1 năm, 
m= 12.
với VAR(S’) là phương sai của S’, được ~ nh 
bởi:
và VAR (Si) là phương sai của Si, được ~ nh 
theo công thức sau:
Trong đó, g
i
 là số nhóm trong trong tháng 
thứ i và t
ip
 là số phần tử thuộc nhóm p trong 
tháng thứ i.
Z
SK
 có phân bố chuẩn chuẩn hóa N(0,1). Giá 
trị Z
SK
 dương thể hiện chuỗi có xu thế tăng, âm 
thể hiện chuỗi có xu thế giảm. Do Z € N(0,1) 
nên việc kiểm nghiệm chuỗi có xu thế hay 
không trở nên đơn giản.
Trong nghiên cứu này, các giá trị xu thế 
được chỉ ra với mức ý nghĩa 5% (p<0,05), nghĩa 
là xác suất phạm sai lầm loại 1 là 5%.
Seasonal Mann-Kendall là phương pháp 
kiểm nghiệm phi tham số, xác định xu thế đối 
với chuỗi số liệu có sự biến thiên theo mùa. 
Phương pháp này được lựa chọn sử dụng 
trong nghiên cứu là do bản chất của mức độ 
( )
i in 1 n
i ij ik
k 1 j k 1
S sgn x x
−
= = +
= −∑∑
m
i
i=1
S = S′ ∑
( )
( )
SK
S -1
if S >0
VAR S'
Z = 0 if S |=0
S +1
if S <0
VAR S'
G'





′
′
′
′
′



m
i
i=1
VAR(S ) = VAR(S )′ ∑
( ) ( )( ) ( )( )
ig
i i i i ip ip ip
p 1
1
VAR S n n 1 2n 5 t t 1 2t 5
18 =
 
= − + − − + 
 
∑
63
TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 1 - Tháng 3/2017
lắng đọng ướt axit phụ thuộc vào lượng mưa 
và mức độ ô nhiễm không khí, vì vậy nó bị ảnh 
hưởng bởi yếu tố mùa. 
3. Kết quả và phân $ ch
Kết quả xác định xu thế lắng đọng ướt của 
các ion H+, nss-SO
4
2-, NO
3
- được thể hiện qua 
chỉ số Z (Bảng 1) và giá trị p thể hiện mức ý 
nghĩa của chỉ số Z xác định được.
Bảng 1. Xu thế biến đổi của lắng đọng ướt trong giai đoạn 2000-2015
TT Tên trạm Tên quốc gia H+ NO
3
- nns-SO
4
2-
Z p Z p Z p
1 Phnom Penh Campuchia 0,28 0,000 0,23 0,002 0,09 0,233
2 Guanyinqiao Trung Quốc -0,02 0,775 0,17 0,046 0,08 0,353
3 Haifu Trung Quốc -0,41 0,000 0,17 0,069 -0,20 0,051
4 Jinyunshan Trung Quốc 0,20 0,001 0,29 0,000 -0,09 0,129
5 Shizhan Trung Quốc -0,25 0,000 -0,24 0,000 -0,38 0,000
6 Weishuiyuan Trung Quốc 0,13 0,194 -0,17 0,080 -0,30 0,002
7 Jiwozi Trung Quốc -0,10 0,148 -0,14 0,052 0,00 1,000
8 Hongwen Trung Quốc -0,02 0,663 -0,06 0,283 -0,12 0,035
9 Xiaoping Trung Quốc -0,13 0,023 0,05 0,404 0,02 0,758
10 Zhuxiandong Trung Quốc -0,06 0,483 -0,21 0,127 -0,25 0,075
11 Xiang Zhou Trung Quốc -0,01 0,742 0,02 0,616 -0,13 0,018
12 Jakarta Indonesia 0,21 0,000 0,00 0,975 0,01 0,838
13 Serpong Indonesia -0,20 0,001 -0,06 0,282 0,00 0,937
14 Kototabang Indonesia 0,12 0,035 0,15 0,012 0,19 0,001
15 Bandung Indonesia -0,18 0,003 0,08 0,153 0,11 0,072
16 Maros Indonesia 0,07 0,480 -0,02 0,791 0,02 0,860
17 Rishiri Nhật Bản 0,30 0,000 0,11 0,064 0,03 0,622
18 Ochiishi Nhật Bản -0,03 0,630 0,08 0,265 -0,04 0,547
19 Tappi Nhật Bản -0,04 0,501 0,08 0,221 0,04 0,501
20 Sado-seki Nhật Bản -0,02 0,773 0,10 0,108 0,05 0,358
21 Happo Nhật Bản -0,17 0,003 0,03 0,654 -0,15 0,008
22 Ijira Nhật Bản -0,14 0,015 -0,15 0,011 -0,19 0,001
23 Oki Nhật Bản 0,09 0,120 0,09 0,112 0,01 0,818
24 Banryu Nhật Bản 0,02 0,658 0,01 0,862 0,00 0,976
25 Yusuhara Nhật Bản 0,02 0,682 -0,01 0,884 0,01 0,815
26 Hedo Nhật Bản -0,05 0,353 -0,01 0,909 -0,03 0,622
27 Ogasawara Nhật Bản -0,08 0,162 -0,02 0,679 -0,04 0,493
28 Tokyo Nhật Bản -0,18 0,041 -0,09 0,284 -0,07 0,434
29 PetalingJaya Malaysia -0,04 0,476 0,16 0,004 -0,02 0,753
30 TanahRata Malaysia -0,04 0,525 -0,02 0,783 0,07 0,205
31 DanumValley Malaysia -0,13 0,166 0,02 0,775 -0,03 0,734
32 Kuching Malaysia -0,16 0,083 -0,02 0,792 0,17 0,069
64 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 1 - Tháng 3/2017
33 Ulaanbaatar Mông Cổ 0,20 0,006 -0,06 0,431 -0,07 0,362
34 Terelj Mông Cổ -0,20 0,004 -0,16 0,020 -0,18 0,008
35 Yangon Myanma -0,43 0,000 -0,07 0,567 -0,01 0,897
36 MetroManila Philipin -0,27 0,000 0,04 0,537 -0,06 0,382
37 LosBanos Philipin -0,06 0,333 0,22 0,000 -0,07 0,285
38 Mt,Sto,Tomas Philipin -0,01 0,887 0,03 0,752 0,05 0,518
39 Kanghwa Hàn Quốc 0,07 0,226 -0,05 0,355 -0,11 0,061
40 Cheju Hàn Quốc -0,32 0,000 -0,09 0,108 -0,13 0,020
41 Imsil Nga -0,08 0,175 0,07 0,238 -0,03 0,582
42 Mondy Nga -0,07 0,270 -0,25 0,000 -0,27 0,000
43 Listvyanka Nga -0,11 0,058 -0,20 0,000 -0,02 0,704
44 Irkutsk Nga 0,08 0,196 -0,15 0,007 -0,05 0,391
45 Primorskaya Nga -0,03 0,644 0,09 0,140 -0,11 0,069
46 Bangkok Thái Lan -0,16 0,005 0,08 0,165 -0,19 0,001
47 Samutprakarn Thái Lan -0,37 0,000 -0,17 0,031 -0,34 0,000
48 Pathumthani Thái Lan -0,08 0,144 0,10 0,089 -0,15 0,008
49 Chiang Mai Thái Lan -0,15 0,033 -0,05 0,444 0,00 0,974
50 Nakhon Ratcha-
sima
Thái Lan -0,21 0,014 -0,12 0,168 -0,10 0,203
51 Hà Nội Việt Nam 0,01 0,833 0,27 0,000 0,15 0,009
52 Hòa Bình Việt Nam -0,24 0,000 0,27 0,000 0,02 0,706
53 Cúc Phương Việt Nam -0,15 0,172 -0,02 0,820 -0,04 0,699
54 Đà Nẵng Việt Nam -0,52 0,000 -0,08 0,500 -0,08 0,500
Ghi chú: chỉ số Z dương/âm thể hiện xu thế tăng/giảm.
thể hiện mức ý nghĩa p<0,1; thể hiện mức ý nghĩa p<0,05
a) Xu thế lắng đọng ion H+
Tổng lượng lắng đọng của ion H+ có xu 
hướng giảm rõ rệt theo thời gian ở hầu khắp 
các trạm trên toàn vùng. Trong 54 trạm, có 
24 trạm (chiếm khoảng 44%) được phát hiện 
có xu thế biến đổi thỏa mãn mức ý nghĩa 5% 
(p<0,05), trong đó phần lớn (18 trạm) có xu 
hướng giảm theo thời gian,và chỉ có 6 trạm 
có xu hướng tăng, cụ thể là Phnom Penh 
(Campuchia), Jinyunshan (Trung Quốc), 
Jakarta và Kototabang (Indonesia), Rishiri 
(Nhật Bản), Ulaanbaatar (Mông Cổ) (Hình 1a).
b) Xu thế lắng đọng ion nss-SO
4
2-
Tương tự như ion H+, mức lắng đọng ion 
nss-SO
4
2- cũng có xu thế giảm ở hầu khắp 
các trạm theo thời gian. Trong 54 trạm quan 
trắc, chỉ có 14 trạm thỏa mãn mức ý nghĩa 
5% (p<0,05), trong đó có 12 trạm có xu thế 
giảm và chỉ có 2 trạm có xu thế tăng, cụ thể là 
Kotobang (Indonesia) và Hà Nội (Việt Nam) 
(Hình 1b).
c) Xu thế lắng đọng ion NO
3
-
Trong 15 trạm thỏa mãn mức ý nghĩa 5%, 
8 trạm có xu hướng giảm và 7 trạm có xu 
hướng ngày càng tăng là Phnom Penh (Campu-
chia), Guanyinqiao (Trung Quốc), Kototabang 
(Indonesia), PetalingJaya (Malaysia), 
LosBanos (Philippin), Hà Nội, Hòa Bình (Việt 
Nam). Khác với 2 ion H+ và nss-SO
4
2-, lắng đọng 
của ion NO3- có 2 xu thế rõ rệt: Xu thế giảm ở 
khu vực Đông Bắc Á và xu thế tăng ở khu vực 
Đông Nam Á (Hình 1c). 
65
TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 1 - Tháng 3/2017
Có thể nhận thấy trong giai đoạn 2000-
2015, mức lắng đọng của 2 ion H+ và nss-SO
4
2- 
có cùng xu thế giảm trên hầu hết các trạm, 
ngoại trừ một số trạm ở khu vực Đông Nam Á 
có xu hướng tăng. Tuy nhiên, xu thế lắng đọng 
ion NO
3
- lại thể hiện 2 xu hướng khác biệt: Xu 
thế giảm ở hầu hết các trạm thuộc khu vực 
Đông Bắc Á và xu thế tăng ở các trạm thuộc 
khu vực Đông Nam Á. 
 a) I on H+ b) Ion nss-SO
4
2-
c) Ion NO
3
-
Ghi chú: Xu thế tăng/giảm ứng với hình 
tam giác hướng lên/xuống. Với giá trị xu thế 
thỏa mãn mức ý nghĩa p<0,05 thì tam giác 
được tô đặc.
Hình 1. Xu thế lắng đọng của các ion H+ (a), 
nss-SO
4
2- (b), NO
3
- (c) 
tại các trạm giám sát axit EANET
4. Kết luận
Trong bài báo này, nhóm tác giả đã sử 
dụng phương pháp kiểm nghiệm phi tham số 
Seasonal Mann-Kendall để đánh giá xu 
thế thay đổi mức độ lắng đọng của 3 ion 
đại diện cho P nh axit trong nước mưa: H+, 
nss-SO
4
2-, NO
3
- trong giai đoạn 2000-2015. Đây 
là phương pháp xác định xu thế đã được sử 
66 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Số 1 - Tháng 3/2017
Tài liệu tham khảo
1. Network Center for EANET, Data Report on the Acid Deposi on in the East Asian Region 2000-
2014.
2. Network Center for EANET, Asia Center for Air Pollu on Research (ACAP), Review on the State 
of Air Pollu on in East Asia (February 2015).
3. Phan Văn Tân (2005), Các phương pháp thống kê trong khí hậu, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Sen, P.K., Es mates of the Regression Coeffi cient Based on Kendall’s Tau, Journal of the Ameri-
can Sta s cal Associa on, 63(324) (1968) 1379-1389.
5. Viện Khí tượng Thủy văn (2002), Hỏi đáp về lắng đọng axit, NXB Nông nghiệp.
6. h: p://www.eanet.asia
7. h: p://vsp.pnnl.gov/help/Vsample/Design_Trend_Seasonal_Kendall.htm
RESEARCH ON ACID DEPOSITION TREND IN SITES UNDER ACID
DEPOSITION MONITORING NETWORK IN EAST ASIA (EANET)
Ngo Thi Van Anh, Duong Hong Son, Nguyen Thi Hang Nga,
Le Van Linh, Le Ngoc Cau, Tran Thi Dieu Hang
Vietnam Ins= tute of Meteorology, Hydrology and Climate change
Abstract: Regarding the 15-year data series (2000-2014) of 54 acid deposi on monitoring sites 
within EANET network, the variable trend of acid deposi on is iden fi ed by Seasonal Mann-Kendall 
method. The deposi ons of both H+ and nss-SO
4
2- is decreasing all over East Asia region in general, 
except for a few sites in South East Asia which present the increasing trend. Though acid rain phenom-
enon has probably declined in almost region. However, the NO
3
- deposi on shows decreasing fi gure in 
North East Asia but increasing in South East Asia. 
Keywords: acid deposi on, trend, Seasonal Mann-Kendall, EANET.
dụng rộng rãi trên thế giới, tuy nhiên ở Việt 
Nam thì còn khá hạn chế, đặc biệt trong lĩnh 
vực nghiên cứu môi trường. Với nghiên cứu 
này, đây là lần đầu = ên phương pháp Sea-
sonal Mann-Kendall được sử dụng để nghiên 
cứu xác định xu thế trong lĩnh vực môi trường 
không khí tại Việt Nam. 
Kết quả cho thấy, với chuỗi số liệu 15 
năm, phương pháp này đã xác định được xu 
thế giảm lắng đọng của 2 ion H+, nss-SO
4
2- nói 
chung trên hầu khắp vùng Đông Á. Đối với lắng 
đọng ion NO
3
- xác định được hai xu thế rõ rệt: 
Xu thế giảm ở khu vực Đông Bắc Á và xu thế 
tăng ở khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, do 
chuỗi số liệu chưa đủ dài nên mức có ý nghĩa 
của phân | ch thống kê của một số trạm chưa 
cao, như vậy có thể ảnh hưởng tới việc đánh 
giá xu thế của toàn vùng. 
Trong tương lai khi có chuỗi số liệu đủ dài 
(20 - 30 năm), nhóm tác giả sẽ = ếp tục nghiên 
cứu ứng dụng phương pháp Seasonal Mann-
Kendall để đánh giá xu thế thay đổi mức độ 
lắng đọng axit cho vùng Đông Á. Đồng thời, 
sẽ xác định thêm độ lớn xu thế chuỗi (Sen’s 
slope) - xu thế tăng/giảm theo cách ước lượng 
của Sen, P.K. Điều này vô cùng quan trọng để 
đưa ra cái nhìn chính xác hơn về diễn biến, độ 
lớn thay đổi và xu thế lắng đọng axit.