TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA CÔNG NGHỆ ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA VI NHỰA TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN TẠI VŨNG TÀU Ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi Trường
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Các sản phẩm nhựa (plastics) ngày càng phổ biến từ những năm 1940 và đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế cũng như đời sống hàng ngày của người dân trên thế giới Tuy nhiên, với mức tiêu thụ dự kiến đạt đến 12 tỷ tấn vào năm 2025, việc gia tăng sử dụng nhựa đã gây ra áp lực lớn đối với môi trường và hệ sinh thái của Trái đất.
Mỗi năm, ước tính có từ 4,8 đến 12,7 triệu tấn rác thải nhựa được thải trực tiếp ra môi trường, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái biển Dự kiến, đến năm 2025, tổng lượng rác thải nhựa trong đại dương sẽ chiếm tới một phần ba tổng sản lượng cá, đe dọa nguồn lợi thủy sản toàn cầu Phần lớn rác thải nhựa biển (80%) bắt nguồn từ đất liền, được đưa ra đại dương qua các con đường như hoạt động du lịch, đánh bắt thủy hải sản, cũng như rác thải sinh hoạt và công nghiệp theo các dòng sông chảy ra biển.
Hầu hết các loại nhựa đều khó phân hủy hoặc phân hủy chậm, kéo dài từ hàng trăm đến hàng nghìn năm trong môi trường tự nhiên, gây tác động tiêu cực đến các hệ sinh thái biển và đại dương Dưới tác động của sóng, nhiệt độ, tia UV và yếu tố môi trường khác, các mảnh nhựa lớn dần bị vỡ vụn thành các mảnh nhỏ hơn, trôi nổi trong đại dương Các hạt nhựa có kích thước dưới 5 mm gọi là vi nhựa (microplastics), gồm hai nhóm chính: vi nhựa sơ cấp được sản xuất với kích thước cố định cho ngành công nghiệp, như microbeads trong mỹ phẩm; và vi nhựa thứ cấp hình thành từ quá trình phân hủy các loại nhựa bằng các tác nhân vật lý, hóa học như microfilm, microfragment, microfiber Vi nhựa phổ biến trong môi trường biển, trôi nổi trên mặt nước hoặc lắng đọng trong trầm tích toàn cầu Nhiều nghiên cứu ghi nhận sự xuất hiện của vi nhựa trong cơ thể của cá, rùa, chim biển, sinh vật phù du và trong ruột các loài sinh vật hai mảnh vỏ, gây ảnh hưởng nghiêm trọng qua chuỗi thức ăn đến nhiều loài, bao gồm con người Ngoài ra, vi nhựa còn có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng, PCBs, gây tác động có hại lên các loài động vật và hệ sinh thái biển.
Việt Nam đứng thứ 4 thế giới về lượng rác thải nhựa thải ra môi trường biển, với khoảng 18.000 tấn mỗi năm, sau Trung Quốc, Philippines và Indonesia Các nghiên cứu mới đây cho thấy môi trường nước các kênh rạch gần nhà máy trên sông Sài Gòn bị ô nhiễm nặng bởi các hạt vi nhựa có nguồn gốc từ lĩnh vực dệt may Mức độ nhiễm vi nhựa trong cát biển tại Vũng Tàu và Gò Công, Tiền Giang, khá cao, chủ yếu bao gồm các loại nhựa Polyethylene và Polypropylene Tình trạng ô nhiễm vi nhựa đang đe dọa hệ sinh thái biển và sức khỏe cộng đồng tại Việt Nam.
Nghiên cứu về nhiễm bẩn hạt vi nhựa trong trầm tích đáy biển còn hạn chế, đặc biệt tại các vũng vịnh ven biển – những môi trường chuyển tiếp quan trọng giữa đất liền và biển, nơi tích lũy rác thải nhựa từ đất liền trước khi bị gió, sóng và dòng hải lưu đưa ra đại dương Các nghiên cứu sơ bộ tại các bãi biển Vũng Tàu cho thấy dấu hiệu nhiễm bẩn rác thải nhựa trong trầm tích, nhưng chưa có quy trình tách và phân loại vi nhựa phù hợp với điều kiện Việt Nam Trong nghiên cứu này, phương pháp phân tích hạt vi nhựa trong trầm tích và nước biển được đề xuất và thử nghiệm tại hai bãi biển Bãi Dâu và Bãi Sau – những điểm nóng ô nhiễm rác thải nhựa gây ảnh hưởng tiêu cực tới người dân và hệ sinh thái biển địa phương.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Đánh giá thành phần và đặc tính của vi nhựa là bước quan trọng để hiểu rõ mức độ đe dọa của ô nhiễm vi nhựa đối với môi trường biển ở Vũng Tàu Ngoài ra, việc xác định lượng vi nhựa hàng năm trong biển Vũng Tàu giúp định hướng các biện pháp kiểm soát hiệu quả hơn Xử lý vi nhựa đã tồn tại trong môi trường là yếu tố then chốt trong chiến lược giảm thiểu ô nhiễm, trong đó các nghiên cứu đang tập trung vào việc sử dụng vi sinh vật có khả năng phá vỡ các polyme vi nhựa tổng hợp Một số loài vi khuẩn và nấm có khả năng phân hủy sinh học, giúp phá vỡ các chất hóa học như polystyrene, polyester polyurethane và polyethylene, mở ra các phương pháp xử lý thân thiện với môi trường.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra, những nội dung sau đây được thực hiện:
Tổng quan về vi nhựa
Tổng quan về hệ sinh thái biển
Đánh giá các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam và vi nhựa
Đánh giá ảnh hưởng của vi nhựa lên môi trường biển tại Vũng Tàu
Thực hiện lấy mẫu tại Bãi Sau và Bãi Dâu (Vũng Tàu)
PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của vi nhựa đối với môi trường biển trên bãi biển Bãi Dâu và Bãi Sau (Vũng Tàu)
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
Nghiên cứu xác định mức độ phát thải vi nhựa trong nước và trầm tích tại bãi biển Long Hải, góp phần cung cấp dữ liệu quý giá về ô nhiễm vi nhựa trong môi trường ven biển Dữ liệu này giúp tính toán tỷ lệ thành phần vi nhựa trong hệ thống nước mặt, là cơ sở quan trọng để xây dựng các chiến lược bảo vệ môi trường và hệ sinh thái biển của tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu Việc bổ sung thông tin về mức độ ô nhiễm vi nhựa giúp nâng cao hiệu quả công tác quản lý môi trường và thúc đẩy các hoạt động giảm thiểu ô nhiễm rác thải nhựa trên bờ biển.
ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM VI NHỰA
Báo cáo “Tác động của ô nhiễm nhựa đại dương đối với các loài sinh vật biển, đa dạng sinh học và hệ sinh thái” do WWF ủy thác cho Trung tâm Nghiên cứu Biển và Địa cực Helmholtz của Viện Alfred Wegener phát hiện, nồng độ hạt vi nhựa hiện đã vượt ngưỡng 1,21 x 10^5 hạt/m³ tại một số khu vực trên thế giới Đây là ngưỡng cảnh báo về các rủi ro lớn đối với hệ sinh thái biển, đặc biệt ở các điểm nóng ô nhiễm như Địa Trung Hải, Biển Hoa Đông, biển Hoàng Hải và biển Bắc Cực.
Báo cáo này đã rà soát hơn 2.590 nghiên cứu để cung cấp phân tích toàn diện về tác động đáng báo động của ô nhiễm nhựa đối với các loài và hệ sinh thái đại dương Nghiên cứu cho thấy nếu không hành động ngay bây giờ, hậu quả của ô nhiễm nhựa sẽ tiếp tục gây ra những thiệt hại nghiêm trọng đối với hệ sinh thái hàng hải Điều này nhấn mạnh tính cấp thiết của các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nhựa để bảo vệ sự đa dạng sinh học và duy trì cân bằng của đại dương.
Việc giảm sản xuất và sử dụng nhựa trên toàn cầu là cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm nhựa Nếu không có các hành động phù hợp, ô nhiễm nhựa vẫn sẽ ngày càng gia tăng, gây ra các rủi ro đe dọa hệ sinh thái tại nhiều khu vực Ô nhiễm nhựa không những làm tổn hại đến môi trường tự nhiên mà còn ảnh hưởng tiêu cực đến các nỗ lực bảo vệ đa dạng sinh học hiện nay.
Báo cáo đánh giá cảnh báo rằng đến cuối thế kỷ này, các khu vực đại dương có diện tích gấp 2,5 lần Greenland có thể vượt ngưỡng nguy hiểm về sinh thái do nồng độ hạt vi nhựa, khi lượng hạt này dự kiến sẽ tăng gấp 50 lần Sản lượng nhựa dự kiến sẽ tăng hơn gấp đôi vào năm 2040, khiến các mảnh rác nhựa trong đại dương có thể tăng gấp bốn lần vào năm 2050, gây ra áp lực nghiêm trọng đối với hệ sinh thái biển.
2.4.1 Ảnh hưởng lên các loài động vật biển
Loại mảnh nhựa sinh vật nuốt phải phụ thuộc vào đặc điểm, hành vi của sinh vật cũng như phạm vi tiếp xúc của loại hạt nhựa đó Vi nhựa phổ biến trong ruột các chim biển chết như hải âu phương Bắc (Fulmarus glacialis) và có bằng chứng cho thấy nhựa có thể chuyển từ con mồi sang các loài ăn mồi như chim cướp biển lớn (Stercorarius skua) (UNEP, 2016).
Vi nhựa được tìm thấy trong nhiều loài hải sản thương phẩm như vẹm, trai, sò và điệp Các loài nhuyễn thể hai mảnh và ăn bằng cách lọc nước thường sống ở vùng nước nông gần bờ, tạo điều kiện dễ bị tiếp xúc với nồng độ vi nhựa cao hơn so với các loài không bám dính hay loài di động Đây là vấn đề đáng loàng và cần được quan tâm trong việc đánh giá an toàn thực phẩm hải sản.
Vi nhựa trong động vật có vỏ (shellfish) thường có kích thước từ 5mm đến 5mm, bao gồm các mảnh vụn, hạt hoặc sợi Nhiều nghiên cứu cho thấy, 8 trong 9 loài động vật có vỏ được lấy mẫu tại châu Á chứa vi nhựa, trong đó sợi chiếm hơn 52% số vật thể trong một số loài, ngoại trừ loài A plicata, nơi hạt nhựa chiếm tỉ lệ lớn nhất, lên tới 60% Nghiên cứu về loài M edulis tại châu Âu cũng chỉ ra rằng, sợi tổng hợp là loại vi nhựa phổ biến nhất, có kích thước từ 200µm đến 1.500µm Vi nhựa đã được tìm thấy trong nhiều loài động vật có vỏ thương phẩm, với số lượng từ dưới một mảnh đến 75 mảnh within một cá thể, tùy thuộc vào địa điểm sinh sống.
Hạt vi nhựa đang ngày càng thu hút sự quan tâm do tác động đặc biệt và chưa được hiểu rõ đầy đủ, chủ yếu vì khó định lượng chúng trong mô động vật Nghiên cứu trên vẹm cho thấy hạt vi nhựa di chuyển từ đường tiêu hóa vào hệ tuần hoàn chỉ trong vòng 3 ngày và có thể lưu lại trong hơn 48 ngày Kết quả cũng chỉ ra rằng các hạt vi nhựa nhỏ (3,0 μm) có mặt nhiều hơn trong dịch tuần hoàn so với các hạt lớn (9,6 μm), cho thấy rằng hạt càng nhỏ thì nguy cơ tích tụ trong mô sinh vật càng cao.
Vi nhựa được tìm thấy trong nhiều loài động vật thủy sinh như san hô, giun nhiều tơ, động vật phù du, lươn trùng, vi giáp xác, nhuyễn thể, cá và hải sâm, gây tác động tiêu cực đến hệ sinh thái Việc tiêu thụ vi nhựa có thể làm giảm khả năng di chuyển và gây tắc nghẽn đường tiêu hóa của các sinh vật, đồng thời gây viêm, stress và cản trở sự phát triển của chúng (Auta và cộng sự, 2017) Ngoài ra, nhựa còn ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến chất lượng hóa lý của môi trường thủy sinh, như thay đổi cường độ ánh sáng và các đặc điểm của trầm tích đáy, gây biến đổi trong hệ sinh thái biển (Eerkes Medrano và cộng sự, 2015).
Vi nhựa gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức sống, sự phát triển, khả năng sinh sản, kích thước của con non và gây dị dạng cho vi giáp xác Daphnia magna (Anderson và cộng sự, 2016) Ngoài ra, các tác động tiêu cực của vi nhựa còn làm giảm khả năng lọc thức ăn, ảnh hưởng đến quá trình sinh sản của động vật phù du nước mặn (Anderson và cộng sự, 2016; Auta và cộng sự, 2017).
Vi nhựa gây ra hiện tượng tự hoại một số tế bào chuyên biệt trong cầu gai, làm giảm dự trữ lipid và kích hoạt phản ứng viêm, stress oxy hóa trong cơ thể giun Các loài cá vược ăn và tích lũy vi nhựa, dẫn đến suy giảm khả năng phát triển, hạn chế sinh sản và thay đổi hành vi cùng khả năng nhận biết khứu giác Những tác động này làm tăng nguy cơ tổn thương trước kẻ thù, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và hệ sinh thái biển (Lê Thị Phương Dung và cộng sự, 2019).
2.4.2 Ảnh hưởng lên các loài thực vật biển
Vi nhựa có khả năng hấp phụ lên tảo lục (Scenedesmus, Chlorella), gây giảm quá trình quang hợp và tăng lượng chất oxy hóa Hiện tượng này xảy ra do vi nhựa làm giảm cường độ ánh sáng hoặc cản trở quá trình chuyển hóa CO2 và các dưỡng chất cần thiết cho tảo Nghiên cứu của Anderson và cộng sự (2016) đã xác nhận tác động tiêu cực của vi nhựa đối với sinh trưởng và chức năng này của tảo lục.
Một nghiên cứu mới đăng trong Kỷ yếu Hội Hoàng gia về khoa học sinh học (Proceedings of the Royal Society B) đã phát hiện ra rằng một số loài sứa hoang dã đang tiêu thụ các mảnh rác nhựa nhỏ Các hạt vi nhựa có thể gây hại cho sứa, nhưng nghiên cứu cho thấy chúng thích ăn vi nhựa hơn là thức ăn tự nhiên, gây lo ngại về tác động tiêu cực của ô nhiễm nhựa đến hệ sinh thái biển.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ Ô NHIỄM VI NHỰA
Nghiên cứu của Emilie và cộng sự (2020) đã đánh giá mức độ vi nhựa trong môi trường biển và nước ngọt của Việt Nam – một quốc gia đang phát triển tại Đông Nam Á Các nhà nghiên cứu đã áp dụng phương pháp phù hợp để giám sát vi nhựa trong trầm tích và nước mặt của 21 môi trường gồm sông, hồ, vịnh, bãi biển tại tám tỉnh thành phố Nồng độ vi nhựa trong nước bề mặt dao động từ 0,35 đến 2522 m³, với mức thấp nhất tại các vịnh và cao nhất tại các sông Sợi vi nhựa chiếm ưu thế hơn các mảnh trong hầu hết các môi trường (47% đến 97%) Nồng độ vi nhựa có liên quan mật thiết đến áp lực của con người đối với môi trường, do đó, trong tương lai cần xác định rõ các nguồn vi nhựa tại chỗ để thúc đẩy các giải pháp quản lý và giảm thiểu ô nhiễm.
Nghiên cứu của Lisa Lahens và cộng sự năm 2018 về vi nhựa trên Sông Sài Gòn, Việt Nam, cho thấy mật độ vi nhựa thấp hơn trên sông so với các kênh, với mật độ vi nhựa dạng sợi từ 172.000 MPs/m³ đến 519.000 MPs/m³, và dạng mảnh từ 10 MPs/m³ đến 223 MPs/m³ tại các điểm nghiên cứu Các mẫu phân tích được lấy tại 6 vị trí khác nhau gồm 2 trên Sông Sài Gòn (Bến Củi, Bạch Đằng) và 4 trên kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Lò Gốm, Tàu Hủ, Kênh Đôi - Kênh Tẻ, qua đó cho thấy sự khác biệt về mức độ tập trung vi nhựa giữa các vị trí Kết quả này giúp làm rõ sự phân bố của vi nhựa trong hệ thống thủy điều tại khu vực, góp phần nâng cao nhận thức về tác động của ô nhiễm vi nhựa đối với môi trường nước.
Nghiên cứu của Strady và cộng sự năm 2020 cho thấy các nồng độ vi nhựa trên sông Sài Gòn và các kênh rạch đô thị đã giảm so với các đợt đo trước đây, với mức tối đa lên tới 251.000 sợi nhân tạo/m³ trong phạm vi kích thước quan sát từ 40-5.000μm.
Nghiên cứu của Lahens và cộng sự năm 2018 cho thấy, sông Sài Gòn chịu tác động lớn từ ngành dệt may, trong đó các mảnh nhựa chiếm dưới 1% tổng số hạt nhựa được xác định trong môi trường nước.
Trong môi trường hồ nước và hồ chứa, nồng độ vi nhựa dao động từ 1,5 hạt/m³ tại Hồ Trị An đến 611 hạt/m³ tại Hồ Tây, với nồng độ thấp nhất được ghi nhận tại các hồ chứa lấy mẫu và cao nhất tại các hồ trong đô thị bất kể kích thước Trong các vịnh, nồng độ vi nhựa thay đổi từ 0,4 hạt/m³ ở vịnh Cửa Lục đến 28,4 hạt/m³ tại cửa sông Dinh, phản ánh tác động của ô nhiễm vi nhựa tại các vùng ven biển.
Các nghiên cứu của Cordova và cộng sự (2019), Esquinas và cộng sự (2020), và Zhang và cộng sự (2018) cho thấy mức nồng độ vi nhựa đo được tại Việt Nam tương đối thấp so với các quốc gia như Trung Quốc, Philippines và Indonesia, nơi có mức độ ô nhiễm vi nhựa cao hơn đáng kể.
Nghiên cứu của Dương Thị Phương Anh (2016) đã làm rõ cơ sở lý luận về chất thải nhựa và định lượng lượng nhựa trên biển, cùng với các khảo sát thực tế về số lượng và khối lượng chất thải nhựa hàng năm Phân tích mô hình DPSIR giúp xác định nguồn gốc, hiện trạng và tác động tiêu cực của chất thải nhựa đối với kinh tế, xã hội và môi trường toàn cầu Đề tài cũng đề xuất các hướng kiểm soát chất thải nhựa biển phù hợp với điều kiện của Việt Nam để giảm thiểu tác động tiêu cực.
Để nâng cao hiệu quả kiểm soát ô nhiễm môi trường biển, cần hoàn thiện chính sách pháp luật và tổ chức bộ máy phù hợp Đồng thời, việc đẩy mạnh áp dụng các công cụ kinh tế trong quản lý chất thải nhựa biển là cách thức quan trọng để thúc đẩy các hoạt động giảm thiểu ô nhiễm hiệu quả hơn.
(iii) Tăng cường nghiên cứu, phát triển khoa học và công nghệ phục vụ quản lý, kiểm soát hiệu quả chất thải nhựa biển;
(iv) Đẩy mạnh hợp tác quốc tế về quản lý, kiểm soát chất thải nhựa biển;
(v) Tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức về chất thải nhựa biển
Nghiên cứu này phân loại vi nhựa thành vi nhựa sơ cấp, thứ cấp và nguồn gốc phát sinh từ các ngành nghề trên đất liền như mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc cá nhân, dệt may, giao thông, bảo trì và phá dỡ tàu thủy, xử lý nước thải Ngoài ra, các nguồn vi nhựa còn xuất phát từ các hoạt động trên biển như vận tải biển, tàu du lịch, khai thác và nuôi trồng thủy sản Đề tài nhấn mạnh sự cần thiết của các nghiên cứu cụ thể hơn về chất thải vi nhựa tại Việt Nam để giảm thiểu tác động môi trường.
Nghiên cứu của nhóm tác giả Hồ Trương Nam Hải (2019) nhằm đánh giá khả năng loại bỏ vi nhựa trong nước thải công nghiệp bằng phương pháp keo tụ - tạo bông Vi nhựa chính là thành phần ô nhiễm đi vào môi trường tự nhiên qua các nguồn như nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp Phương pháp keo tụ tạo bông, một kỹ thuật đơn giản, hiệu quả và phổ biến tại các nhà máy xử lý nước thải công nghiệp, được ứng dụng trong nghiên cứu này để xác định khả năng loại bỏ vi nhựa trong nước thải Các thí nghiệm keo tụ giúp đánh giá rõ hơn về hiệu quả của phương pháp trong việc giảm chứa vi nhựa trong nước thải công nghiệp.
Nghiên cứu sử dụng phương pháp tụ tạo bông bằng phèn sắt ở các điều kiện khác nhau để xử lý nước thải tại khu công nghiệp Sóng Thần 1, với thể tích mỗi thử nghiệm là 500 mL và nồng độ vi nhựa đầu vào là 78.4 mg/L gồm dạng hạt, mảnh và sợi, đạt hiệu quả loại bỏ lên đến 93,11% khi sử dụng nồng độ keo tụ 600 mg/L, pH từ 8.6 đến 8.8, thời gian lắng tĩnh 60 phút, tốc độ khuấy nhanh 200 rpm, chậm 25 rpm, và bổ sung chất trợ lắng CPAM 50 mg/L Sau xử lý, vi nhựa chủ yếu là dạng mảnh (23 mảnh), sợi (19 sợi), kích thước chủ yếu trong khoảng 0.5 đến 1 mm, cho thấy phương pháp keo tụ tạo bông là giải pháp hiệu quả cao trong việc loại bỏ vi nhựa khỏi nước thải công nghiệp.
Nghiên cứu của Nguyễn Thảo Nguyên (2019) phát hiện sự hiện diện của vi nhựa trong nước mặt tại ba vùng biển Tiền Giang, Cần Giờ và Bà Rịa - Vũng Tàu, với mật độ dao động từ 0.04 đến 0.82 mẩu/m³, thấp nhất ở Cần Giờ và cao nhất ở Tiền Giang Các mẫu vi nhựa được thu thập bằng lưới Hydro Bios qua hướng dẫn của NOAA, xử lý qua dung dịch Fe(II) và H2O2 để loại bỏ chất hữu cơ, sau đó xác định bằng kính hiển vi điện tử Đặc điểm của vi nhựa gồm dạng mảnh và sợi, kích thước chủ yếu từ 0.25-0.5mm và 1-2.8mm cùng màu sắc đa dạng, phản ánh sự phổ biến của ô nhiễm vi nhựa trong các vùng biển này Đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên về sự tồn tại của vi nhựa trong nước mặt tại các vùng biển Việt Nam, đặt nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm vi nhựa trên biển.
Nghiên cứu của nhóm tác giả Trần Lý Tưởng (2019) đã tổng quan về xu hướng nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa trong biển, nhấn mạnh vai trò và tầm quan trọng của các sự kiện liên quan đến vấn đề này Các tác giả đã phân tích rõ tình hình ô nhiễm vi nhựa trong nước biển tại Việt Nam và quốc tế, đồng thời đề cập đến các nỗ lực giảm thiểu ô nhiễm vi nhựa biển Bên cạnh đó, bài viết cũng chỉ ra những hạn chế hiện tại trong nghiên cứu và các chiến lược ứng phó với ô nhiễm vi nhựa trong nước biển để nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường biển.
Nghiên cứu của Mai Hương (2019) về “Nhựa siêu vi trong môi trường: ảnh hưởng độc hại của chúng tới sinh vật thủy sinh” đã phân loại các mảnh nhựa trôi nổi trên sông Sài Gòn và kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè Nghiên cứu làm rõ cấu tạo và tính chất hóa học của vi nhựa, cơ chế tác động và xâm nhập vào cơ thể sinh vật thủy sinh Đồng thời, đánh giá ảnh hưởng của vi nhựa đến sự sinh trưởng, sinh sản, phát triển và môi trường sống của sinh vật thủy sinh, cũng như thời gian sống của chúng khi bị vi nhựa xâm nhập.
Nghiên cứu của Trương Hữu Đức (2019) đã đánh giá thực trạng ô nhiễm nhựa trong môi trường trầm tích tại bãi triều huyện Hậu Lộc, Thanh Hóa, Việt Nam Kết quả cho thấy khối lượng hạt vi nhựa phân bố không đều và cao hơn các nước có môi trường tốt như Singapore, cụ thể cao gấp 20 lần Nghiên cứu này góp phần làm rõ thành phần vi nhựa trong môi trường biển và trầm tích, từ đó nâng cao nhận thức về ô nhiễm nhựa ở Việt Nam.
50 lần so với Singapore và ở mức trung bình cao so với Trung Quốc; nguồn gốc chủ yếu từ
PHƯƠNG PHÁP LUẬN
Dù đã chứng minh được vi nhựa gây tác động tiêu cực đến sinh vật biển làm tăng tỷ lệ tử vong, vẫn chưa có nghiên cứu chính thức khẳng định vi nhựa gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễm vi nhựa ngày càng lan rộng với hiện tượng vi nhựa xuất hiện khắp đại dương, trong hải sản, muối ăn hàng ngày và thậm chí trong không khí thở hàng ngày đặt ra lo ngại lớn về tác động đến sức khỏe con người và môi trường Việc giảm thiểu lượng chất thải nhựa ra môi trường là cần thiết, bằng cách hạn chế sử dụng sản phẩm chứa nhựa, nâng cao ý thức bảo vệ môi trường và thay thế bằng các vật liệu thân thiện hơn Mỗi năm, ước tính khoảng 136.000 tấn hạt vi nhựa thải ra đại dương, với kích thước siêu nhỏ, xâm nhập chuỗi thức ăn của sinh vật biển, gây ra các nguy cơ tiềm tàng đối với hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU
Công tác khảo sát lấy mẫu nước và trầm tích đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập thông tin về sự phân bố không gian và thời gian của ô nhiễm nhựa Những dữ liệu này giúp xác định rõ các nguồn trực tiếp như rác thải từ các khu đông dân cư và hoạt động vận chuyển rác nhựa qua các dòng sông trong khu vực nghiên cứu Việc phân tích các khác biệt về ô nhiễm nhựa sẽ hỗ trợ xác định chính xác các nguồn phát tán của các hạt nhựa, góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Hình 7: Khu vực lấy mẫu
Khu vực lấy mẫu tập trung tại hai bãi biển Bãi Sau và Bãi Dâu thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, nằm cách nhau khoảng 3 km Các mẫu trầm tích được thu thập vào lúc triều thấp tại các bãi triều ven biển, với khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu từ 70 đến 90 m dọc theo khu vực khảo sát Tại mỗi điểm lấy mẫu, ba mẫu trầm tích tầng mặt (0-5cm) được lấy ngẫu nhiên ngay cạnh nhau bằng bay inox, đảm bảo độ chính xác và đại diện Các mẫu sau khi thu thập được đựng trong túi PE chuyên dụng, bảo quản ở nhiệt độ thường trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm để giữ nguyên tính chất ban đầu Trong phòng thí nghiệm, mẫu trầm tích được lưu trữ ở nhiệt độ 25°C trước khi tiến hành các phân tích và thí nghiệm tiếp theo, nhằm đảm bảo kết quả nghiên cứu chính xác và tin cậy.
3.2.2 Phương pháp phân tích mẫu
3.2.2.1 Phân tích dựa trên đặc tính hạt vi nhựa và phát triển từ phương pháp của
Để chuẩn bị mẫu phân tích, cần loại bỏ các cành cây, lá cây và hạt nhựa có kích thước trên 5 mm, sau đó sấy khô ở nhiệt độ 60°C trong 24-48 giờ đến khi đạt khối lượng không đổi, đảm bảo không ảnh hưởng đến đặc tính của hạt vi nhựa Khoảng 50g mẫu trầm tích được rây qua cấp rây 0,25 mm nhằm loại bỏ các hạt nhỏ hơn, giúp làm sạch mẫu trước khi tiến hành các bước phân tích tiếp theo.
26 tích còn lại trên rây được thu lại và cho vào cốc thủy tinh 250 mL để tiến hành loại bỏ vật chất hữu cơ
Để loại bỏ vật chất hữu cơ trong mẫu lấy ở bãi triều ven rừng ngập mặn, cần loại bỏ các vật chất hữu cơ có kích thước nhỏ hơn 5mm nhằm tránh nhầm lẫn với các hạt vi nhựa Trong nghiên cứu này, dung dịch H₂O₂ 30% kết hợp với dung dịch FeSO₄ 0,5 M đã được sử dụng để phân hủy vật chất hữu cơ trong môi trường mẫu Quá trình thực hiện bao gồm việc cho 30 mL dung dịch FeSO₄ 0,5 M và 30 mL dung dịch H₂O₂ 30% vào các cốc thủy tinh đã dán nhãn, sau đó khuấy đều và gia nhiệt nhẹ đến khoảng 60°C trong 15 phút Tiếp theo, mẫu được để phản ứng diễn ra trong vòng 24 giờ ở nhiệt độ phòng Sau 24 giờ, tiến hành xử lý tiếp bằng cách thêm 10 mL dung dịch để tiếp tục quá trình loại bỏ vật chất hữu cơ hiệu quả.
H2O2 30 % được bổ sung vào cốc và mẫu được sấy ở nhiệt độ 60 o C trong thời gian 12 giờ, đồng thời cũng loại bỏ H2O2 tồn dư trong mẫu
Phương pháp phân tách tỷ trọng mẫu đã sấy khô bắt đầu bằng việc từ từ thêm 20mL dung dịch ZnCl2 có độ đặc d = 1,6g/mL vào mẫu, sau đó khuấy đều và chuyển vào ống nhựa ly tâm PE thể tích 50mL Hỗn hợp này được bổ sung dung dịch ZnCl2 đến khoảng 45-50mL Tiếp theo, hỗn hợp được ly tâm ở tốc độ 2.500 RCF/phút trong 3 lần, mỗi lần 5 phút, để đảm bảo phân tách hoàn toàn các hạt vi nhựa nhẹ nổi lên trên bề mặt dung dịch ZnCl2 Phần dung dịch phía trên của ống nghiệm được sử dụng để lọc tách hạt vi nhựa trong môi trường trầm tích, giúp loại bỏ các khoáng vật trầm tích còn sót lại.
Trong bước lọc hạt vi nhựa, phần dung dịch ZnCl2 chứa các hạt vi nhựa nổi phía trên được thực hiện lọc qua hệ thống lọc chân không Nalgene sử dụng màng lọc Milipore kích thước 0,45 μm và đường kính 47 mm, với lỗ lọc 3,1 x 3,1 mm để đảm bảo loại bỏ triệt để các hạt vi nhựa Các màng lọc sau khi sấy khô sẽ được cân chính xác đến 0,1 mg trước khi phân tích Trong quá trình lọc, người thực hiện bổ sung nước cất để pha loãng dung dịch ZnCl2, giúp giảm áp lực lên màng lọc và làm sạch hoàn toàn dư lượng ZnCl2 còn đọng lại Sau đó, màng lọc nhẹ nhàng được gỡ ra và đóng gói trong túi giấy nhôm, tiến hành sấy khô ở nhiệt độ 45°C trong vòng 18-24 giờ trước khi bước tiếp theo của phân tích.
- Bước 5: Xác định khối lượng hạt vi nhựa
Màng lọc sau khi sấy khô được cân bằng chính xác đến 0,1mg, nhằm đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình phân tích Đây là thiết bị quan trọng để xác định tổng khối lượng hạt vi nhựa trong môi trường trầm tích Phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác của kết quả khi tính toán lượng hạt vi nhựa tồn tại trong các mẫu trầm tích Áp dụng công thức xác định khối lượng hạt vi nhựa dựa trên số liệu cân đo giúp đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm môi trường Sử dụng màng lọc chuẩn xác và quá trình sấy khô kỹ lưỡng là bước quan trọng để đảm bảo kết quả phân tích tin cậy và chính xác.
Trong đó, A là khối lượng hạt vi nhựa, A1 là khối lượng màng lọc ban đầu, A2 là khối lượng màng lọc sau khi sấy
- Bước 6: Xác định và phân loại hạt vi nhựa
Sau khi xác định khối lượng mẫu, màng lọc chứa hạt vi nhựa được phân tích bằng kính hiển vi soi nổi với tiêu cự phóng đại tối đa 40x để đếm và xác định thành phần các hạt vi nhựa Nguyên tắc đếm hạt vi nhựa dựa trên các đường chéo nhằm đảm bảo tính chính xác trong việc tính toán số lượng hạt có trong mẫu Thành phần các loại hạt vi nhựa được xác định theo hướng dẫn của Cơ quan Khí quyển và Đại dương Hoa Kỳ NOAA, giúp phân loại và đánh giá rõ ràng hơn về chủng loại hạt vi nhựa có trong mẫu.
3.2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron Microscope)
Kính hiển vi điện tử tạo ảnh có độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng chùm điện tử quét trên bề mặt Quá trình tạo ảnh dựa trên việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác giữa chùm điện tử và bề mặt mẫu vật Công nghệ này giúp xác định chính xác kích thước hạt vi nhựa, hỗ trợ nghiên cứu và phân tích các mẫu vật một cách chi tiết.
Sau quá trình xử lý mẫu, các hạt vi nhựa được quan sát và đếm dưới kính hiển vi điện tử quét Jeol 5410 LV ở độ phóng đại 40X, giúp xác định chính xác các loại hạt như mảnh, viên, đường/sợi, màng hoặc bọt Thông tin về kích thước và loại hạt vi nhựa được ghi lại trên bảng dữ liệu riêng cho từng mẫu Các hạt vi nhựa đã xác định được đóng vào lọ thủy tinh 4 mL, dán nhãn niêm phong để đảm bảo an toàn và giữ gìn chất lượng, sau đó bảo quản cẩn thận cho các bước phân tích tiếp theo.
3.2.2.3 Quang phổ hấp phụ FTIR (Fourrier Transformation InfraRed)
Phương pháp FTIR (Fourrier Transformation InfraRed) hoạt động dựa trên sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của vật chất cần nghiên cứu Phương pháp này ghi nhận các dao động đặc trưng của các liên kết hóa học giữa các nguyên tử, giúp phân tích cấu trúc và đặc tính của mẫu FTIR cho phép định lượng chính xác với hàm lượng mẫu rất thấp và có thể phân tích cấu trúc hóa học một cách chi tiết Đặc biệt, phương pháp này có độ nhạy cao, ngay cả khi mẫu chỉ dày khoảng 50nm, phù hợp cho các nghiên cứu vật liệu mỏng và các ứng dụng yêu cầu độ nhạy cao.
Việc xác định các hạt vi nhựa được thực hiện bằng máy quét quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), giúp phân tích thành phần hóa học chính xác Các mẫu hạt sau khi rửa sạch được đặt trong đĩa petri khô, sạch, có nhãn phân loại theo kích thước và sấy ở nhiệt độ 50°C cho đến khi khô ráo Hạt riêng lẻ sau đó được chuyển bằng kính hiển vi (Leica EZ4HD, zoom 8-40x, camera 3Mpixel) lên bề mặt FTIR (PerkinElmer Spectrum Two ATR; quét từ 450/cm đến 4000/cm, 64 lần quét, độ phân giải 4/cm) để thu lấy phổ quang Các phổ thu được so sánh với thư viện quang phổ để xác định thành phần hóa học của hạt vi nhựa, với mức độ trùng khớp từ 70% trở lên được xem là đủ để xác nhận thành phần.
XỬ LÝ SỐ LIỆU
Kết quả phân tích thành phần số lượng và khối lượng hạt vi nhựa được tính trung bình bằng phần mềm Microsoft Excel, giúp đảm bảo độ chính xác và tin cậy cao trong dữ liệu Các biểu đồ thể hiện kết quả được trình bày chuyên nghiệp bằng phần mềm Sigmaplot 12.0, hỗ trợ trực quan hóa các số liệu phân tích Kích thước của các hạt vi nhựa dưới kính hiển vi được xác định chính xác nhờ phần mềm Image Focus v3.0, giúp đánh giá rõ nét các đặc điểm của hạt vi nhựa trong mẫu phân tích.
Nghiên cứu cho thấy phương pháp phân tích hạt vi nhựa trong môi trường trầm tích tầng mặt có khả năng mở rộng ứng dụng cho các vùng biển khác Các vật tư sử dụng trong phương pháp này phổ biến và phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam Khu vực ven biển Long Hải đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi ô nhiễm rác thải nhựa và các hạt vi nhựa, với thành phần, số lượng và khối lượng hạt vi nhựa trong trầm tích bãi triều tương đương các khu vực ô nhiễm cao trên thế giới Nguyên nhân chính đến từ hoạt động sinh hoạt hàng ngày và hoạt động đánh bắt, nuôi trồng thủy sản của người dân địa phương Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu chi tiết hơn về thành phần hóa học và nguồn gốc các loại vi nhựa này nhằm giải pháp căn bản cho ô nhiễm rác thải nhựa ven biển.
Tháng 6 Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 11 Nội dung 1
1 Cole, M.; Lindeque, P.; Halsband, C.; Galloway, T.S Microplastics as contaminants in the marine environment: a review Mar Pollut Bull 2011, 62, 2588–2597 https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.09.025
2 Thompson, R.C Plastic debris in the marine environment: consequences and solutions Mar Nat Conserv Eur 2006, 193, 107–115
In 2015, Ocean Conservancy released a comprehensive global report addressing the critical issue of plastic waste in oceans The report outlines effective solutions and strategies to combat marine plastic pollution, emphasizing the importance of international cooperation and sustainable practices This authoritative resource highlights the urgent need for action to protect ocean health and marine ecosystems from the devastating impacts of plastic debris For more details, visit the Ocean Conservancy's official publication at https://oceanconservancy.org/news/ocean-conservancy-releases-global-report-outlining-solutions-critical-problem-plastic-waste-oceans/.
4 Karthik, R.; Robin, R.S.; Purvaja, R.; Ganguly, D.; Anandavelu, I.; Raghuraman, R.; … Ramesh, R Microplastics along the beaches of southeast coast of India Sci Total Environ
5 Jambeck, J.R.; Geyer, R.; Wilcox, C.; Siegler, T.R.; Perryman, M.; Andrady, A.; Narayan, R.; Law, K.L Plastic waste inputs from land into ocean Sci 2015, 347, 768–771 https://doi.org/10.1126/science.1260352
6 NOAA Methods for the Analysis of Microplastics in the Marine Environmet
Recommendations for quantifyling synthetic particles in water and sediments Technical Menmorandum NOS-OR&R-48, 2015
7 Cole, M.; Lindeque, P.; Fileman, E.; Halsband, C.; Goodhead, R.; Moger, J.;
Galloway, T.S Microplastic ingestion by zooplankton Environ Sci Technol 2013, 47, 6646–6655 https://doi.org/10.1021/es400663f
8 Duis,K.; Coors, A Microplastics in the aquatic and terrestrial environment Environ Sci Eur 2016, 28, 2 https://doi.org/10.1186/s12302-015-0069-y
9 Derraik, J.G The pollution of the marine environment by plastic debris: a review Mar Pollut Bull 2002, 44, 842–852 https://doi.org/10.1016/S0025-326X(02)00220-5
10 Ogunola, O.S.; Palanisami, T Microplastics in the Marine Environment: Current Status, Assessment Methodologies, Impacts and Solutions J Pollut Eff Cont 2016, 04, 161 https://doi.org/10.4172/2375-4397.1000161
11 Besseling, E.; Wegner, A.; Foekema, E.M.; van den Heuvel-Greve, M.J.; Koelmans, A.A Effects of microplastic on fitness and PCB bioaccumulation by the lugworm Arenicola
30 marina (L.) Environ Sci Technol 2013, 47, 593–600 https://doi.org/10.1021/es302763x
12 Lahens, L.; Strady, E.; Kieu-Le, T.C.; Dris, R.; Boukerma, K.; Rinnert, E.; … Tassin, B Macroplastic and microplastic contamination assessment of a tropical river (Saigon River, Vietnam) transversed by a developing megacity Environ Pollut 2018, 236, 661–
Nghiên cứu của Nhơn, N.T.T cùng các cộng sự đã ghi nhận sự hiện diện của vi nhựa trong cát biển tại Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh, phản ánh rõ thực trạng ô nhiễm rác thải nhựa trên biển Việt Nam Theo đó, ô nhiễm bằng vi nhựa gây ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái biển và sức khỏe con người Hội thảo về ô nhiễm rác thải nhựa trên biển Việt Nam tổ chức tại Hà Nội ngày 29/11/2019 đã nhấn mạnh cần các giải pháp chiến lược để giảm thiểu sự gia tăng của vi nhựa trong môi trường biển Nghiên cứu này góp phần nâng cao nhận thức và thúc đẩy các hành động giảm thiểu ô nhiễm nhựa đại dương.
Recent studies by Hien et al (2023) investigate the presence of microplastics on the sediment surface at the Balat River mouth in Northern Vietnam, highlighting the increasing pollution levels in this region The research, presented at the Vietnam Marine Plastic Waste Pollution Conference, emphasizes the urgent need for effective waste management solutions to address plastic contamination in marine environments These initial findings underline the critical impact of microplastic accumulation on sediment quality and marine ecosystems in northern Vietnam.
This study provides baseline research on marine debris and plastic pollution at Ba Lat Estuary in Xuan Thuy National Park, Nam Dinh, Vietnam It highlights the extent of plastic waste accumulation in this vital coastal area and emphasizes the urgent need for effective waste management strategies to combat marine plastic pollution The research underscores the importance of understanding local pollution sources to develop targeted solutions for preserving Vietnam’s marine ecosystems.
16 Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2020 Hồ sơ rác thải nhựa đại dương
17 Rochman, C M 2018 Microplastics research-from sink to source Science, 360(6384),
18 Pico Y, 2019, Analysis and Prevention of Microplastics Pollution in Water: Current
19 Boucher, J and Friot D (2017) Primary Microplastics in the Oceans: A Global Evaluation of Sources Gland, Switzerland: IUCN 43pp
20 SAM (2018) Microplastic Pollution: The Policy Context - Background Paper, The Scientific Advice Mechanism Unit of the European Commission, 68 p web version
21 UNEP (2016) Marine plastic debris and microplastic - Global lessons and research to inspire action and guide policy change
22 Dương Thị Phương Anh (2016) Nghiên cứu cơ sở lý luận, kinh nghiệm quốc tế về kiểm soát chất thải nhựa trên biển
23 https://kinhtemoitruong.vn/o-nhiem-hat-vi-nhua-tham-hoa-moi-truong-va-suc-khoe-con- nguoi9044.html
24 Hamid F.S., 2018 Worldwide distribution and abundance of microplastic: How dire is the situation? Waste Management & Research 2018, Vol 36(10) 873–897
25 Lê Hùng, Lê Huy Bá, 2019, Vi hạt nhựa và những hệ lụy trong cuộc sống hiện đại Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam
26 Nguyễn Huy Nga, 2018 https://suckhoedoisong.vn/90-muoi-an-tren-the-gioi-nhiem-hat-vi- nhuanguy-hai-gi-cho-suc-khoe-n150155.html
27 Thompson, R.C.; Swan, S.H.; Moore, C.J.; vom Saal, F.S Our plastics age Philos Trans R Soc B 2009, 346, 1973–1976
28 Henry, B.K.; Laitala, K.; Klepp, I Microfibres from apparel and home textiles: prospects for including microplastics in environmental sustainability assessment Sci Total Environ 2019,
29 Jambeck, J.R.; Geyer, R.; Wilcox, C.; Siegler, T.R.; Perryman, M.; Andrady, A.; Narayan, R.; Law, K.L Plastic waste inputs from land into the ocean Sci 2015, 347, 768–771
30 Carbery, M.; O’Connor, W.; Palanisami, T Trophic transfer of microplastics and mixed contaminants in the marine food web and implications for human health Environ Int 2018,
31 Andrady, A.L Microplastics in the marine environment Mar Pollut Bull 2011, 62, 1596–
32 Karen Duis, A.C Microplastics in the aquatic and terrestrial environment Environ Sci Eur
33 Derraik, J.G The pollution of the marine environment by plastic debris: a review Mar Pollut Bull 2002, 44, 842–852 https://doi.org/10.1016/S0025- 326X(02)00220-5
34 Agathe Bour, A.H.; Halland, K Environmentally relevant microplastic exposure affects sediment–dwelling bivalves Environ Pollut 2018, 236, 652–660
35 Brennecke, D.; Duarte, B.; Paiva, F.; Caỗador, I.; Canning–Clode, J Microplastics as vector for heavy metal contamination from the marine environment Estuarine Coastal Shelf Sci
36 Charles, J.M Synthetic polymers in the marine environment: a rapidly increasing,long–term threat, Synthetic polymers in the marine environment: a rapidly increasing, long–term threat Environ Res 2008, 108, 131–139
37 Gallo, F.; Fossi, C.; Weber, R.; Santillo, D.; Sousa, J.; Ingram, I.; et al Marine litter plastics and microplastics and their toxic chemicals components: the need for urgent preventive measures Environ Sci Eur 2018, 30, 13
38 Lahens L.; Strady, E.; Le, T.C.K.; Dris, R.; Boukerma, K.; Rinnert, E.; Gasperi, J.; Tassin,
B Macroplastics and microplastics contamination assessment of tropical river(Sai Gon river, Viet Nam) transversed by a developing megacity Environ Pollut 2018, 236, 661–667 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.02.005
39 Hien, T.T.; Nhon, N.T.T.; Thu, V.T.M.; Quyen, D.T.T.; Nguyen, N.T The Distribution of Microplastics in Beach Sand in Tien Giang Province and Vung Tau City VN J Eng Sci Technol 2020, 52, 208–221.