Trong bối cảnh như vậy, việc nghiên cứu sự hiện diện và phân bố của vi nhựa trong trầm tích các bãi biển dọc theo toàn bộ đường bờ biển của thành phố là vấn đề quan trọng cần được nghiên
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG
NGUYỄN HOÀI NHƯ Ý
KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VI NHỰA TRONG TRẦM TÍCH BÃI
BIỂN TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
Ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
Cán bộ hướng dẫn: TS Trần Nguyễn Quỳnh Anh
Đà Nẵng - 2020
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính tôi Các số liệu kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Nguyễn Quỳnh Anh,
giảng viên khoa Hóa và TS Trịnh Đăng Mậu, giảng viên khoa Sinh - Môi trường, trường
Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp
Thứ hai, tôi xin chân thành TS Nguyễn Quý Tuấn, giảng viên khoa Vật Lý,
trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng đã chỉ dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực
hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp
Thứ ba, tôi xin chân thành cảm ơn anh Phan Nhật Trường, anh Dương Quang
Hưng và bạn Võ Đăng Hoài Linh đã hỗ trợ tôi trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp
Thứ tư, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Sinh – Môi trường,
trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp
Và lời cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, những người
đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian làm khóa luận
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020
Tác giả
Nguyễn Hoài Như Ý
Trang 4MỤC LỤC
1.1.4 Tác động của vi nhựa đến sức khỏe của hệ sinh thái và con người 6 1.2 Tình hình nghiên cứu vi nhựa trên Thế giới và Việt Nam 7
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa tại Việt Nam 8
2.1.3 Phương pháp tách thu hồi nhựa trong trầm tích 11 2.1.4 Phương pháp phân loại, xác định mật độ và đặc điểm của vi nhựa 12
Trang 5DANH MỤC BẢNG
Bảng 2 Mật độ vi nhựa trong trầm tích bờ biển tại các quốc gia châu Á 18
Trang 6DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Bản đồ khu vực nghiên cứu và vị trí thu mẫu 10
Hình 2 Sơ đồ các bước tách thu hồi vi nhựa trong trầm tích 11
Hình 3 Vi nhựa dạng sợi trong trầm tích ở các bãi biển Đà Nẵng 13
Hình 4 Mật độ và sự phân bố màu sắc của vi nhựa tại 8 bãi biển Đà
Nẵng
15
Hình 5 Biểu đồ mật độ vi nhựa dạng sợi ở hai độ sâu (T1: 0 - 5 cm, T2:
5 - 10 cm) tại 8 bãi biển được khảo sát tại Đà Nẵng
Hình 8 Phổ Raman của một số vi nhựa dạng sợi tiêu biểu ở các bãi biển
Đà Nẵng (a) Polyamides, (b) Polyvinyl alcohol và (c)
Poly(n-propyl acrylate)
23
Trang 7MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Nhựa từng là một phát minh vĩ đại, hiện diện trong mọi lĩnh vực, có mặt khắp mọi nơi trên thế giới Nhờ sự đa năng, tính linh hoạt và chi phí tương đối rẻ, nhựa đã làm cho cuộc sống của con người tiện lợi hơn Vì vậy sản lượng và lượng tiêu dùng nhựa toàn cầu có xu hướng gia tăng nhanh chóng trong hơn 75 năm qua, vượt quá con
số 300 triệu tấn trên toàn cầu (Coppock và cs., 2017) Tuy nhiên vật liệu nhựa được tái sử dụng không quá 9% (Coppock và cs., 2017; Geyer và cs., 2017) Điều này dẫn đến nhựa có mặt trong các môi trường sống như biển, bờ biển, ven sông, và trên cạn với nhiều kích cỡ khác nhau từ dưới 1 µm cho đến khoảng trên 1 m (Chatterjee và Sharma, 2019) Tùy vào kích thước của các vật liệu nhựa mà nó sẽ có các tác động khác nhau đến môi trường, sinh vật, và con người Khi ở kích thước 10 - 5000 µm, nhựa dễ dàng được hấp thụ và tiêu hóa, trong khi nhựa có kích thước < 1 µm có thể đi qua màng tế bào Động vật không xương sống sẽ tiêu thụ các vật liệu nhựa siêu nhỏ
có kích thước < 2000 µm và các loài chim biển thường nuốt những vật liệu nhựa <
5000 µm (Bancin và cs., 2019) Những vật liệu nhựa có kích thước lớn có thể gây thiệt hại, nguy hiểm cho tàu thuyền khi bị vướng với cánh quạt, neo hoặc sinh vật khi chúng bị mắc hoặc nuốt phải
Nhựa có kích thước lớn dưới các tác động của môi trường có thể phân hủy thành các vật liệu nhựa có kích thước nhỏ hơn như dạng macro (> 25000 µm), meso (> 5000
- 25000 µm), micro (1 - 5000 µm) và nano (< 1 µm) (Anderson và cs., 2016; Bancin
và cs., 2019) Nhựa với kích thước từ 1 - 5000 µm được gọi là vi nhựa (microplastic)
Vi nhựa có thể đi vào môi trường trực tiếp thông qua các sản phẩm như sữa rửa mặt, kem đánh răng, mỹ phẩm, hoặc gián tiếp thông qua sự phá vỡ và phân hủy từ các vật liệu nhựa lớn (Cole và cs., 2011, Andrady, 2011; Thompson, 2015) Sự phân hủy nhựa có kích thước lớn thành vi nhựa diễn ra trên bờ (cạn) nhanh chóng hơn trong nước vì vậy khoảng 80% lượng vi nhựa trong đại dương có nguồn gốc từ nội địa và 18% từ hoạt động nuôi trồng và đánh bắt hải sản (Anderson và cs., 2016; Rochman, 2018) Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải không thể xử lý toàn bộ vi nhựa trong nước thải (Anderson và cs., 2016) Trên toàn thế giới, ước tính có khoảng 269 triệu tấn nhựa, trong đó 92% là ở dạng vi nhựa (Auta và cs., 2017) Vi nhựa chứa đựng rủi
ro cho môi trường vì chúng bền vững trong môi trường và có thể đi vào hệ sinh vật bằng nhiều con đường như bị ăn, bị nuốt, hoặc bị hút qua đường hô hấp hoặc sinh vật lớn ăn sinh vật nhỏ có chứa sẵn vi nhựa (Anderson và cs., 2016)
Việt Nam là nước tiêu thụ nhựa cao thứ ba trong khu vực Đông Nam Á ( sau Malaysia và Thái Lan) với mức tiêu thụ nhựa bình quân đầu người là 41 kg vào năm
2015 (tăng gấp 10 lần sao với năm 1990) (Ipsos Vietnam Business Consulting, 2019;
Trang 8UNCRD, 2019) Ước tính hơn 1,8 triệu tấn chất thải nhựa được tạo ra mỗi năm và chỉ
có 27% được tái chế đúng cách (UNCRD, 2019) Việt Nam được xác định là quốc gia phát thải nhựa lớn thứ 4 trên thế giới với ước tính 0,28 - 0,73 triệu tấn nhựa được thải
ra môi trường biển mỗi năm Tuy nhiên, cho đến nay, sự hiện diện và phân bố của nhựa và vi nhựa trong môi trường tại Việt Nam chỉ mới được ghi nhận từ vài nghiên cứu gần đây Một cuộc khảo sát được thực hiện bởi IUCN (2019) chỉ ra rằng 92% mảnh vụn nhựa được ghi nhận trên các bãi biển của Việt Nam trong suốt thời gianthực hiện cuộc khảo sát Đà Nẵng là một trong những thành phố ven biển và đô thị lớn của Việt Nam Bãi biển Đà Nẵng được tạp chí Forbes bình chọn là một trong sáu bãi biển đẹp nhất hành tinh Nhưng tốc độ đô thị hóa nhanh chóng (87%), các hoạtđộng du lịch với nhiều khu nghỉ dưỡng và khu vực bãi tắm dọc bãi biển gây nên áp lực lớn lên khu vực bờ biển Tuy nhiên, cho đến nay, không có thông tin về sự phân
bố của vi nhựa dọc theo bờ biển ở Đà Nẵng, điều này có thể gây khó khăn cho các nhà quản lý hoặc chính phủ trong chiến lược quản lý cũng như cái nhìn toàn diện về tình hình ô nhiễm nhựa hiện nay
Trong bối cảnh như vậy, việc nghiên cứu sự hiện diện và phân bố của vi nhựa trong trầm tích các bãi biển dọc theo toàn bộ đường bờ biển của thành phố là vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu, xuất phát từ thực tiễn đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Khảo sát hiện trạng ô nhiễm vi nhựa trong trầm tích bãi biển tại Thành phố
Đà Nẵng”
2 Mục tiêu đề tài
Đánh giá được sự phân bố và đặc điểm của vi nhựa trong trầm tích bãi biển theo chiều
độ sâu trên tám bãi biển ở thành phố Đà Nẵng
3 Ý nghĩa của đề tài
Đề tài cung cấp dữ liệu khoa học về sự phân bố và đặc điểm của vi nhựa ở các bãi biển tại Thành phố Đà Nẵng
4 Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát mật độ vi nhựa trong trầm tích theo độ sâu (0-5 cm và 5 - 10 cm) trên 8 bãi biển ở Đà Nẵng;
- Xác định các đặc điểm của vi nhựa trong trầm tích, bao gồm: hình dạng, màu sắc,
kích thước, và loại nhựa
Trang 9CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu về vi nhựa và ô nhiễm vi nhựa
1.1.1 Khái niệm
a) Nhựa
Nhựa bao gồm một nhóm rộng các hợp chất hữu cơ đa phân tử (polymers) được hợp thành từ carbon, oxy, hydro, silicon và clorua và được chiết xuất từ khí thiên nhiên, dầu mỏ tự nhiên và than (Chatterjee và Sharma, 2019) Các loại nhựa nhưpolyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephtalate(PET), polyvinyl chloride (PVC), low density polyethylene (LDPE) and high-densitypolyethylene (HDPE) chiếm 90% sản lượng nhựa trên toàn thế giới (Chatterjee và Sharma, 2019) Nhựa có thể nổi, lơ lửng hoặc chìm trong nước tùy theo thành phần và
tỷ trọng của nó Nhựa PP và PE là những loại nhựa nhẹ và có thể nổi, trong khi những loại nhựa nặng và có thể chìm trong môi trường nước là PVC, PS, polyester và polyamide (Anderson và cs., 2016) Mặc dù vậy, nhựa PP và PE có thể gia tăng tỷ trọng nếu được bổ sung chất (khoáng) tráng bề mặt trong quá trình gia công sản xuất Khoảng 50% các loại nhựa có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng nước biển Do đó chúng chìm
và lắng vào lớp trầm tích(Anderson và cs., 2016) Sự xáo trộn của nước và gió bão có thể đưa các mảnh nhựa đã chìm ở đáy trở lại tầng nước bên trên và tạo nên sự lơ lửng của chúng trong nước
b) Vi nhựa
Thuật ngữ vi nhựa thường được dùng để chỉ các hạt nhựa có kích thước từ 1 -
5000 μm, đây là định nghĩa được đa số tác giả sử dụng ( Wagner, 2017) Tuy nhiên,một số nhà khoa học khác cho rằng vi nhựa là các hạt nhựa có kích thước trong khoảng 500 - 1000 μm (Anderson và cs., 2016)
Dựa vào nguồn gốc, vi nhựa được chia thành hai nhóm là vi nhựa sơ cấp và vi nhựa thứ cấp Vi nhựa sơ cấp là các polyme tổng hợp có kích thước siêu nhỏ, thường
có dạng hình cầu hoặc hình trụ được sử dụng trong các mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe hoặc để sản xuất các sản phẩm nhựa lớn (GESAMP, 2019;Wagner, 2017) Vi nhựa thứ cấp là các polyme hình thành từ sự phân mảnh của các vật liệu nhựa có kích thước lớn dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau như phân hủy sinh học, phân hủy quang học, phân hủy nhiệt và thủy phân (Chatterjee vàSharma, 2019) Sự phân mảnh có thể xảy ra trong suốt các giai đoạn của quá trình sản xuất, sử dụng hoặc khi các sản phẩm được thải ra môi trường
1.1.2 Đặc điểm của vi nhựa
a) Hình dạng
Vi nhựa có hình dạng rất đa dạng và thường được xếp vào 5 nhóm chính như sau (GESAMP, 2019); (Free và cs., 2014):
Trang 10-Sợi (Fibers): là sợi đơn hoặc nhiều sợi đan lại với nhau, thường có nguồn gốc từ lưới
đánh cá, hoặc có nguồn gốc từ hàng dệt may, bao gồm cả quần áo và đồ đạc -Mảnh (Fragments): cứng, tạo ra từ sự phân mảnh của các vật liệu lớn hơn -Viên (Pellets): các hạt hình cầu hoặc hình trụ, cứng, thường là nhựa nguyên sinh,
hoặc trong cách sản phẩm làm đẹp, và chăm sóc sức khỏe -Xốp (Foam): có dạng mềm, dẻo, như xốp, thường bắt nguồn từ bao bì, thường được
dùng làm vật liệu đệm, bộ lọc không khí, cách nhiệt -Phim (Films): các miếng nhựa mỏng, dẻo, thường có màu trong suốt, có nguồn gốc
từ túi polythene hoặc bao bì thực phẩm b) Kích thước Kích thước là một thông số thường được đánh giá khi nghiên cứu vi nhựa, tuy
nhiên hiện tại chưa có sự thống nhất để xác định về khoảng kích thước của vi nhựa
(Yamashita và cs., 2011) Do hạn chế của các phương pháp thu và phân tích mẫu, nên
thông thường đa phần các nghiên cứu chỉ đánh giá các hạt vi nhựa có kích thước >
300 μm (kích thước mắt lưới của lưới manta) Tuy nhiên, trong nghiên cứu của Laglbauer và cs., 2014, ở bãi biển Slovenia, vi nhựa có khoảng kích thước từ 250 -
3.000 μm được nghiên cứu, và ở một số khu vực khác, vi nhựa có kích thước < 300
μm cũng được nghiên cứu, ví dụ, ở Tây Ban Nha khoảng kích thước từ 500 đến 1.000
μm được nghiên cứu bởi Filgueiras và cs., 2019, hoặc ở đầm phá Venice của Ý, chiều
dài của sợi vi nhựa ở khoảng 30 - 500 μm được ghi nhận trong khi sợi có chiều dài
khoảng 2.500 μm hiếm được quan sát trong nghiên cứu của Vianello và cs., 2013
Nhìn chung, mật độ của vi nhựa tăng khi kích thước vi nhựa càng nhỏ điều này được
đánh giá bởi Collignon và cs., 2012; Imhof và cs., 2016; Isobe và cs., 2015 Kích
thước này được nghiên cứu ở hồ Hovsgol, vi nhựa có kích thước 355 - 4750 μm
chiếm 81% tổng số vi nhựa (Free và cs., 2014) Tại cửa sông Minjiang, Oujiang, và
Jiaojiang tại Trung Quốc, vi nhựa có kích thước nhỏ (500 – 100 μm) chiếm 70% của
tổng số vi nhựa thu thập được (Zhao và cs., 2015) Sự phân bố về kích thước vi nhựa
có thể liên quan đến các nguồn gốc của vi nhựa và cũng có thể phản ánh được mức độ
phong hóa Khi mức độ phong hóa cao có thể dẫn đến sự phân mảnh nhỏ hơn của
nhựa c) Màu sắc Trong một số nghiên cứu, màu sắc của vi nhựa được mô tả Thông thường, vi
nhựa thường có các màu sắc chủ đạo như: vàng, xanh dương, xanh lá cây, đen, đỏ,
trong suốt, tím, và cam Vi nhựa có thể thừa hưởng màu sắc từ các sản phẩm nhựa gốc
của chúng, nhưng màu sắc có thể thay đổi do thời tiết (Firdaus và cs., 2020) Và các
nghiên cứu trước đây cho rằng các động vật thủy sinh có xu hướng ăn các vi nhựa có
màu sắc tương tự như con mồi của chúng, do đó, thông tin màu sắc của vi nhựa có thể
được sử dụng để chỉ ra khả năng vi nhựa được tiêu thụ bởi động vật thủy sinh
Trang 11(Wagner, 2017) Trong hồ Taihu, vi nhựa được thu hồi có nhiều màu sắc bao gồm trong suốt, đen, trắng, đỏ, vàng, xanh lá cây và xanh dương và tại đây màu xanh dương là màu chủ đạo nhất trong các lưới thu mẫu và mẫu nước mặt, trong khi các vi nhựa màu trắng có nhiều nhất trong trầm tích Su và cs., 2016 Trong các mẫu nước ngọt được thu tại Vũ Hán, vi nhựa được tìm thấy là trong suốt hoặc các màu khác, các màu sắc khác này chiếm từ 50,4 – 86,9 % trong tổng số vi nhựa, có nhiều hơn so với
vi nhựa trong suốt (Wang và cs., 2017) Từ các cửa sông của Jiaojiang, Oujiang, và Minjiang, vi nhựa được chia thành các nhóm màu trong suốt, trắng, đen và màu xanh lục, và vi nhựa có màu trắng được xác định là chiếm ưu thế nhất (Zhao và cs., 2015)
1.1.3 Sự phân bố của vi nhựa trong môi trường
Vi nhựa có mặt trong hầu hết các môi trường và không tập trung trong một môi trường nhất định (nước, đất, và không khí) (Gong và Xie, 2020) Vi nhựa có thể được vận chuyển giữa các môi trường khác nhau theo nhiều cách và hướng khác nhau
Môi trường đất thường bị nhiễm bẩn vi nhựa thông qua các hoạt động nông nghiệp Vi nhựa có thể xâm nhập trực tiếp vào đất từ bùn thải được xử lý sinh học (biosolids), nước tưới, và sự lắng đọng khí quyển, hoặc gián tiếp thông qua sự phân rã của các vật liệu nhựa trong quá trình sử dụng (ví dụ màng phủ nông nghiệp) (Qi và cs., 2020) Nghiên cứu của Weithmann và cs., 2018, báo cáo rằng có đến 895 hạt vi nhựa trong mỗi kg phân hữu cơ được sử dụng trong nông nghiệp Hằng năm, 730.000 tấn nhựa được vận chuyển đến các vùng đất nông nghiệp ở Châu Âu và Bắc Mỹ từ bùn thải đô thị được sử dụng làm phân chuồng, điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái đất, thực, cây trồng, vật nuôi hoặc thông qua sự hiện diện của các hóa chất độc hại tồn tại trong nhựa (Nizzetto và cs., 2016)
Vi nhựa cũng có mặt trong nước ngọt và thậm chí là nước uống (Claessens và cs., 2011) Các thủy vực nước ngọt có thể bị nhiễm bẩn vi nhựa bằng 3 con đường chính (i) nước thải từ các nhà máy xử lý nước, (ii) nước chảy tràn từ cống rãnh khi mưa lớn, và (iii) nước chảy tràn bề mặt trong hoạt động nông nghiệp (Anderson và cs., 2016) Vi nhựa xuất hiện trong nước máy đã qua xử lý với mật độ từ 338 ± 76 đến
628 ± 28 hạt/L (Claessens và cs., 2011) Bên cạnh đó, môi trường nước ngọt được xem là cầu nối của vi nhựa giữa biển và đất liền (Gong và Xie, 2020) Ngoài ra, dưới tác động của gió, các vi nhựa trên cạn cũng có thể xâm nhập trực tiếp vào sông, hồ, và thậm chí là đại dương Vi nhựa đã xâm nhập vào toàn bộ môi trường biển và đã được tìm thấy ngay cả ở vùng biển sâu và các vùng cực Bắc Thái Bình Dương và các vùng biển liền kề được xác định có mức độ ô nhiễm vi nhựa cao hơn
Vi nhựa được phát thải vào môi trường không khí bằng nhiều nguồn, có thể từ các mặt hàng dệt may tổng hợp, sự mài mòn vật liệu (ví dụ: lốp xe hơi) và sự xáo trộn của vi nhựa trên các bề mặt Một trong những nghiên cứu về vi nhựa trong không khí được thực hiện bởi Dris và cs., 2015, ở khu vực Greater, Paris thu được trung bình
Trang 12118 hạt vi nhựa / m 2 / ngày Với hơn 90% vi nhựa được xác định ở dạng sợi và có
kích thước dài hơn 1000 μm Một nghiên cứu khác của Dris thực hiện tại Paris, xác
đinh mật độ vi nhựa ngoài trời 0.3 - 1.5 hạt / m 3 và mật độ vi nhựa trong nhà là 4 -
56.5 hạt / m 3 (33% polymer), bao gồm cả kích thước có thể hít vào (Dris và cs,
2017) Mỗi cá nhân đã được ước tính có thể hít phải 26 - 130 microplastic trong
không khí / ngày (Prata, 2018) 1.1.4 Tác động của vi nhựa đến sức khỏe của hệ sinh thái và con người Vi nhựa được xem là một chất gây ô nhiễm môi trường Những ảnh hưởng xấu,
tác động tiêu cực của vi nhựa đã được nghiên cứu ở các mức độ khác nhau, trên các
đối tượng khác nhau, ví dụ như nó có thể gây ức chế thời gian ấp và nở của trứng, suy
giảm hệ miễn dịch, gây dị dạng, giảm tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống ở sinh vật (Auta và cs., 2017) Độc tính của vi nhựa thường liên quan đến 3 cơ chế: (i) ức chế tiêu hóa,
(ii) rò rỉ (tiết ra) phụ gia có trong nhựa, (iii) phơi nhiễm với chất ô nhiễm đi chung với
nhựa (ví dụ như POPs) (Anderson và cs., 2016) Bên cạnh đó, do thường có bề mặt
rộng và kỵ nước, vi nhựa có thể là nơi tích tụ các chất gây ô nhiễm hữu cơ
(Hydrophobic Organic Contaminants (HOCs)) như hydrocarbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)), thuốc trừ sâu Organochlorine và Polychlorinated Biphenyls (PCBs), có thể gây nên những ảnh hưởng xấu đối với động
vật nước như động vật phù du, cá và chim biển và được vận chuyển lên các bậc dinh
dưỡng cao hơn, dẫn đến tích tụ sinh học trong chuỗi thức ăn (Eerkes-Medrano và cs.,
2015; Ogata và cs., 2009) Các kim loại nặng như Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, và Co cũng có
thể tích lũy trên bề mặt nhựa hoặc vi nhựa Bản thân chúng cũng có thể là giá thể cho
quần xã vi khuẩn sinh sống, là vật thể truyền bệnh trong hệ sinh thái thủy vực mà các
hiểu biết về vấn đề này còn rất hạn chế (Anderson và cs., 2016; Holmes và cs., 2012) Tác động của nhựa và vi nhựa đối với các loài sinh vật biển như rùa, chim, cá
và động vật có vú, được ghi nhận rõ ràng với 17% các loài bị ảnh hưởng là loài bị đe
dọa hoặc gần bị đe dọa theo Sách đỏ của Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế
(IUCN) (Gall và Thompson, 2015) Một số nhựa có chứa chất phụ gia hóa học độc
hại, được sử dụng làm chất hóa dẻo, chất làm mềm hoặc chất chống cháy Các hóa
chất này gồm một số chất gây ô nhiễm hữu cơ dai dẳng (POP) như parafin clo hóa
chuỗi ngắn (SCCP), polychlorinated biphenyls (PCB), polybromodiphenyl (PBDEs bao gồm tetrabromodiphenyl ether (tetraBDE), pentabromodiphenyl ether (pentaDBE), octabromodiphenyl ether (octaBDE) và decabromodiphenyl ether (decaBDE)), cũng như các chất gây rối loạn nội tiết như bisphenol A (BPA) và
phthalate (Teuten và cs., 2009) Những hóa chất này có liên quan đến các vấn đề sức
khỏe như ung thư, bệnh tâm thần, sinh sản và phát triển ở con người (Manikkam và cs., 2013; Parsai và Kumar, 2016)
Trang 131.2 Tình hình nghiên cứu vi nhựa trên Thế giới và Việt Nam
1.2.1 Tình hình nghiên cứu vi nhựa trên Thế giới
Ở cấp độ toàn cầu, vi nhựa đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng trên toàn thế
giới Tuy nhiên, dữ liệu về vi nhựa trong môi trường vẫn còn rất hạn chế (Fan và cs.,
2019) Ước tính có khoảng 5kg vi nhựa, từ sản phẩm sữa rửa mặt thải vào môi trường
hàng năm Mỗi năm, người dân Mỹ thải bỏ hơn 260 tấn vi nhựa PE thông qua các sản
phẩm chăm sóc sắc đẹp (Auta và cs., 2017) Ở Nauy lượng thải bỏ vi nhựa hàng năm
là khoảng 8.000 tấn, trong khi đó ở Đan Mạch, lượng thải bỏ vi nhựa hàng năm lên
đến 21.500 tấn bao gồm khoảng 2000 – 5600 tấn từ hoạt động sản xuất lốp xe và dệt
may (Auta và cs., 2017) Các nhà máy xử lý nước thải cũng thải một lượng lớn vi
nhựa, lên đến 65 triệu hạt nhựa hàng ngày vào môi trường (Auta và cs., 2017) Theo
Waller và cộng sự (2017) ước tính, mỗi thập niên, có khoảng 44 – 500 kg vi nhựa từ
sản phẩm chăm sóc sắc đẹp đi vào Nam Đại Dương Hơn 240 tấn vi nhựa được sản
xuất hàng năm và sẽ “dừng chân” trong thủy vực, nơi mà vi nhựa sẽ được tiêu thụ và
chuyển tải trong chuỗi thức ăn (Auta và cs., 2017) Các bờ biển trên toàn thế giới
chứa một số lượng lớn vi nhựa, xuất phát từ cả hoạt động của con người ở cả đất liền
và trên biển (Ryan và cs., 2009) Các khu vực bờ biển, đặc biệt là các bãi biển, là môi
trường có các điều kiện lý tưởng (ví dụ như chiếu xạ và nhiệt độ cao, nhiều gió và
sóng ) cho sự phân hủy của vi nhựa (Mark A Browne và cs., 2007) Sự phân bố rộng
rãi của vi nhựa trong trầm tích bờ biển đã được báo cáo ở nhiều khu vực trên thế giới
như phía Tây Bắc biển Địa Trung Hải (Constant và cs., 2019), Đức (Liebezeit và
Dubaish, 2012), Canada (Mathalon và Hill, 2014), Brazil (Martinelli Filho và Monteiro, 2019), Bồ Đào Nha (Martins và Sobral, 2011), Ý (Fischer và cs., 2016),
Orkney (Blumenröder và cs., 2017) và Trung Quốc (Qiu và cs., 2015) Mật độ của vi
nhựa trong trầm tích có sự dao động rất lớn giữa các khu vực, từ chỉ một vài hạt ở Bỉ
(Claessens (Blumenröder và cs., 2017)(Claessens và cs., 2011), Nga (Esiukova, 2017), Bồ Đào Nha (Martins và Sobral, 2011) cho hàng ngàn hạt trên mỗi kg trầm
tích trọng lượng khô ở Tunisia (Abidli và cs., 2017), Vịnh Beibu ở Trung Quốc (Qiu
và cs., 2015), và Canada (Mathalon và Hill, 2014) Theo Mark Anthony Browne và
cộng sự (2011) , 18 bờ biển đại diện cho sáu lục địa trên thế giới từ các vùng cực cho
đến xích đạo đã bị ô nhiễm bởi vi nhựa Nhóm tác giả này cũng chỉ ra rằng thông qua
nước thải, vi nhựa được phát thải một lượng rất lớn ra môi trường, một sản phẩm may
mặc có thể thải ra hơn 1900 sợi vi nhựa mỗi lần giặt và đây có thể là nguồn gây ô
nhiễm vi nhựa chính trên các bãi biển Ở Anh và Bồ Đào Nha mật độ vi nhựa trong
trầm tích lên đến 124 sợi/L, ở Bỉ là 7,2 mg/kg và 81 mg/kg ở Ấn Độ Trong khi một
số lượng lớn các nghiên cứu được thực hiện về vi nhựa trong trầm tích tại bờ biển ở
châu Âu, hay Mỹ thì các nghiên cứu về vi nhựa ở môi trường biển Đông Nam Á vẫn
còn hiếm mặc dù ô nhiễm vi nhựa ở khu vực này nghiêm trọng hơn Trên thực tế, các
Trang 14nước thuộc khu vực Đông Nam Á chiếm một nửa trong danh sách 10 quốc gia hàng
đầu phát thải nhựa ra đại dương (Jambeck và cs., 2015) Theo Shim và cs., 2018, mật
độ vi nhựa ở các bãi biển ở châu Á, đặc biệt là Đông Á, được xác định là cao hơn
đáng kể so với các quốc gia ở châu Âu, Bắc và Nam Mỹ, Bắc và Nam Thái Bình
Dương, Đại Tây Dương và Địa Trung Hải Hồng Kông được xem là điểm nóng của ô
nhiễm nhựa biển với mật độ vi nhựa trong trầm tích của 25 bãi biển dọc theo bờ biển
đạt 5.595 hạt / m 2 (Fok và Cheung, 2015) Một số quốc gia châu Á khác có mật độ vi
nhựa cao là Trung Quốc (5000 - 8714 hạt / kg trầm tích tại khu vực vịnh Beibu; (Qiu và cs., 2015), Nhật Bản (1900 hạt / kg trầm tích tại Vịnh Tokyo; Matsuguma và cs.,
2017) và Hàn Quốc (vi nhựa có kích thước từ 1000 -5000 μm có 0- 2.088 hạt / m 2 và vi nhựa có kích thước nhỏ hơn (20 -1000 μm) có 1.400 - 62.800 hạt / m 2 tại 20 bãi cát
(Eo và cs., 2018 ) Trong khi đó, Singapore là quốc gia có mật độ vi nhựa thấp nhất
được trong khu vực (0 - 16 hạt / kg năm 2006; Ng và Obbard, 2006; và 36,8 ± 23,6
hạt / kg năm 2014; Nor và Obbard, 2017) 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa tại Việt Nam Việt Nam được xác định là quốc gia phát thải nhựa lớn thứ 4 trên thế giới với
ước tính 0,28 - 0,73 triệu tấn nhựa mỗi năm thải vào môi trường biển (Jambeck và cs.,
2015) Tuy nhiên, cho đến nay nghiên cứu về hiện trạng vi nhựa, các mối liên quan
giữa vi nhựa, môi trường, sinh vật, và con người ở Việt Nam vẫn còn rất hạn chế Ở TP Hồ Chí Minh, theo ước tính, bình quân hàng ngày mỗi người dân phát thải khoảng 20 g nhựa, tức khoảng 7.279 g nhựa mỗi năm (Lahens và cs., 2018)
Nhóm tác giả này cũng ghi nhận được hàm lượng cao của mảnh vụn và sợi nhựa (với
kích thước 50 – 4850 µm) trong nước từ sông Sài Gòn và kênh rạch khu vực TP Hồ
Chí Minh (> 500 sợi/ L) Nhựa được tìm thấy trong thủy vực ở TP HCM như hộp
đựng thức ăn, màng bọc thức ăn, ly, chai, đồ chơi, túi xách, mảnh vụn nhựa cứng (van Emmerik và cs., 2018) Ở Đà Nẵng, vi nhựa trong bụi đường cũng đã
được nghiên cứu Mật độ vi nhựa (0,1 - 5 mm) là 19,7 ± 13,7 “mảnh”/m 2 trong bụi đường tại Đà Nẵng được ghi nhận, cao hơn hai khu vực cùng nghiên cứu là Kusatsu (Nhật Bản) và Kathmandu (Nepal)
Trang 15CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.1 Khu vực nghiên cứu
Thành phố Đà Nẵng nằm ở 15 o 5520" đến 16o 14’10" vĩ tuyến bắc, 107 o 18’30”
đến 108o 20’00” kinh tuyến đông, phía bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía nam và tây
giáp tỉnh Quảng Nam, phía đông giáp biển Đông Với vị trí trung độ của cả nước, Đà
Nẵng cách Hà Nội 765km về phía Bắc và thành phố Hồ Chí Minh 964 km về phía
Nam, nối vùng Tây Nguyên trù phú qua Quốc lộ 14B và là cửa ngõ ra biển của Tây
Nguyên và Lào Các trung tâm kinh doanh - thương mại của các nước vùng Đông
Nam Á và Thái Bình Dương đều nằm trong phạm vi bán kính 2.000km từ thành phố
Đà Nẵng Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, khu vực này nhận được tổng cộng 2,319 giờ nắng và lượng mưa là 2,150mm, với nhiệt độ trung bình hằng năm là
25,9°C và độ ẩm là 83,4% (Cục thống kê Đà Nẵng, 2020) Đặc trưng bởi khí hậu
nhiệt đới gió mùa với hai mùa trong một năm: mùa mưa (tháng 9 - tháng 12) và mùa
khô (tháng 1 - tháng 8) Thành phố Đà Nẵng có địa hình khá đa dạng với tổng diện tích là 1.284,88km
Vùng núi cao và dốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy
dài ra biển, một số đồi thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp Địa hình đồi núi
chiếm diện tích lớn, độ cao khoảng từ 700 - 1.500m, độ dốc lớn (>400m) Hệ thống
sông ngòi ngắn và dốc, bắt nguồn từ phía Tây, Tây Bắc và tỉnh Quảng Nam Đồng
bằng ven biển là vùng đất thấp chịu ảnh hưởng của biển bị nhiễm mặn, là vùng tập
trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, quân sự, đất ở và các khu chức
năng của thành phố Dân số là 1,141,139 người vào năm 2019, và mật độ dân số là
888,12 người/km 2 (Cục thống kê Đà Nẵng, 2020) Bên cạnh đó, thành phố Đà Nẵng
còn có đường bờ biển dài dài hơn 30 km với nhiều bãi tắm đẹp như Non Nước, Mỹ
Khê, Thanh Khê, Nam Ô với nhiều cảnh quan thiên nhiên kỳ thú; thuận lợi trong việc
phát triển các loại hình kinh doanh, dịch vụ, du lịch biển (Cục thống kê Đà Nẵng,
2020) Tám địa điểm nghiên cứu (B1 - B8) trải dài toàn bộ bờ biển Đà Nẵng đã được chọn để lấy mẫu vào tháng 11 năm 2019 (Hình 1, Bảng 1)
Trang 16Hình 1 Bản đồ khu vực nghiên cứu và vị trí thu mẫu
Bảng 1 Vị trí các điểm thu mẫu
Kí hiệu Điểm thu mẫu Kinh độ Vĩ độ
D04 Bãi biển Phạm Văn Đồng 16,0716 108,2467
Trang 172.1.2 Phương pháp thu mẫu
Tại mỗi bãi biển, một mặt cắt được phát họa từ mép nước đến vị trí phía trước
thảm thực vật hoặc các công trình nhân tạo Trầm tích được thu tại 5 điểm cách đều
nhau trên mặt cắt và trộn lại để có được 1 mẫu hỗn hợp đồng nhất đại diện cho trầm
tích tại khu vực thu mẫu Tại mỗi khu vực, mẫu được thu ở 2 độ sâu, từ 0 - 5 cm và từ
5 - 10cm Dụng cụ thu mẫu được sử dụng là một ống cứng có đường kính 6 cm và
chiều cao 10 cm cùng một thìa kim loại Tổng thể tích của mẫu tại một vị trí là 700
cm3 ở mỗi tầng 2.1.3 Phương pháp tách thu hồi nhựa trong trầm tích Quá trình xử lý mẫu được mô tả ở Hình 2 dựa trên phương pháp của Masura và cộng sự (2015 ) và Hidalgo-Ruz và cộng sự (2012)
Hình 2 Sơ đồ các bước tách thu hồi vi nhựa trong trầm tích
Trang 18Mô tả quy trình: Mẫu trầm tích sau khi thu về được đồng nhất và sấy khô ở 55°C trong 72 giờ trong tủ sấy Sau đó, quá trình phân tích được thực hiện với 10 g trầm tích khô Để loại bỏ chất hữu cơ trong mẫu, 20ml H 2O230% được thêm vào mẫu
và giữ ở 40°C trong 3 giờ Sau đó, mẫu được sàng qua lưới có kích thước mắt lưới
300 µm nhằm loại bỏ những vật liệu có kích thước dưới 300 µm Phần mẫu chứa các vật liệu có kích thước ≥ 300 µm được tiếp tục đem đi tách bằng quá trình lắng trọng lực với dung dịch NaCl (d= 1,18 g/ml) Phần mẫu chảy tràn có chứa vi nhựa sau đó được lọc qua giấy lọc sợi thủy tinh (GF/A, kích thước lỗ: 1,6 µm) bằng bộ lọc thủy tinh và bơm hút chân không Giấy lọc có chứa vi nhựa được bảo quản trong hộp Petri được đậy nắp và để khô ở nhiệt độ phòng và sau đó được đem đi quan sát dưới kính hiển vi chuyên dụng
2.1.4 Phương pháp phân loại, xác định mật độ và đặc điểm của vi nhựa
a) Phân loại
Kính soi nổi Leica S9i có trang bị máy ảnh được sử dụng để quan sát, phân tích và chụp ảnh mẫu vi nhựa trên tấm lọc sợi thủy tinh Các hạt vi nhựa được phân loại thành năm loại hình dạng theo kiến nghị của (Free và cs., 2014; GESAMP, 2019): mảnh, sợi, viên, xốp, phim
b) Mật độ
Mật độ của vi nhựa được xác định bằng cách đếm số lượng vi nhựa thu hồi được từ 10g trầm tích khô tại mỗi khu vực nghiên cứu và sau đó quy đổi ra số lượng vi nhựa trên 1 kg trầm tích khô
c) Đặc điểm vật lý và hóa học của vi nhựa
- Màu sắc của vi nhựa được xác định thông qua quan sát bằng mắt thường hình ảnh vi nhựa trên kính hiển vi và phân thành các nhóm màu cơ bản, bao gồm: trắng, đỏ, vàng,xanh lam, xanh lục, và tím
- Kích thước của vi nhựa được đo bằng phần mềm LASX® Trong nghiên cứu này kích thước của vi nhựa bị giới hạn từ 300 đến 5000 µm do rất khó để phân biệt trực quan các vật liệu nhựa có kích thước < 300 µm
- Phổ Raman được đo để xác nhận bản chất hóa học của vi nhựa
2.1.5 Phương pháp xử lý số liệu
Tất cả dữ liệu được phân tích và xử lý thống kê bằng phần mềm R (Bunn và Korpela, n.d.) Phương pháp phân tích phương sai một yếu tố được sử dụng để xác định sự sai khác của mật độ vi nhựa giữa các điểm nghiên cứu và giữa các tầng trầm tích, với giá trị p ≤ 0,05 được xác định là có ý nghĩa thống kê
Trang 19CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hình dạng của vi nhựa
Vi nhựa được tìm thấy trong trầm tích ở tất cả 8 bãi biển được nghiên cứu tại
Đà Nẵng với tổng số vi nhựa thu hồi được là 745 hạt vi nhựa Sợi là hình dạng chiếm
ưu thế (99,2%) được tìm thấy trong cả 2 độ sâu ở cả 8 bãi biển (Hình 3) Vi nhựa
dạng mảnh chỉ chiếm 0,8% trong tổng số, và chúng chỉ được tìm thấy ở tầng 1 (0 - 5
cm) Những hình dạng khác (viên, bọt và phim) không được tìm thấy tại tất cả các địa
điểm nghiên cứu Hình 3. Vi nhựa dạng sợi trong trầm tích ở các bãi biển Đà Nẵng Sự phân bố về hình dạng của vi nhựa tại bãi biển Đà Nẵng là khá tương đồng
với kết quả nghiên cứu tại các bãi biển khác nhau trên thế giới Tại bãi biển Corvina ở
Brazil, vi nhựa dạng sợi cũng được quan sát là hình dạng chiếm ưu thế với tỉ lệ 95%
trong tổng số vi nhựa được xác định, theo sau là dạng mảnh (khoảng 5%) và dạng
viên (< 0,01%) (Martinelli Filho và Monteiro, 2019; Pinheiro và cs., 2019) Trong
trầm tích bãi biển châu Âu cũng có đến 98,7% vi nhựa dạng sợi, 0,35% vi nhựa dạng
phim và 0,91% vi nhựa dạng mảnh (Lots và cs., 2017) Tương tự, vi nhựa dạng sợi
được quan sát thấy phổ biến hơn so với các hình dạng khác trong trầm tích bãi biển ở
các quốc gia trên thế giới như Tunisia (71 - 99%; (Abidli và cs., 2017), Slovenia (75 -
Trang 2096%; (Laglbauer và cs., 2014), Mexico (91%; (Piñon-Colin và cs., 2018), Nam Phi
(hơn 90%;(Nel và Froneman, 2015), Pháp (59 - 77%; (Constant và cs., 2019) và miền
đông nam Hoa Kỳ (Yu và cs., 2018) Ở châu Á, sợi cũng là loại hình dạng vi nhựa
phổ biến trong trầm tích bãi biển được báo cáo trong các nghiên cứu ở Singapore
(72%; (Nor và Obbard, 2017), Trung Quốc (Qiu và cs., 2015), Ấn Độ (51%; (Tiwari
và cs., 2019), Hồng Kông (57,2%; (Lo và cs., 2018) và Dubai, UAE (63,9%; (Aslam
và cs., 2020) Các bãi cát ven biển thuộc chín quốc gia khu vực quanh Ấn Độ Dương (bao gồm Úc, Bangladesh, Ấn Độ, Indonesia, Maldives, Myanmar, Pakistan, Sri Lanka và Tanzania) cũng được báo cáo chỉ quan sát thấy duy nhất vi nhựa dạng sợi
(Balasubramaniam và Phillott, 2016) Sự xuất hiện của một số lượng lớn sợi vi nhựa trong môi trường ven biển là
mối nguy hiểm đối với các sinh vật trong hệ sinh thái biển vì chúng có thể xâm nhập
vào cơ thể của sinh vật (Hidalgo-Ruz và cs., 2012) Sợi vi nhựa đã được báo cáo là
dạng vi nhựa được tìm thấy nhiều nhất so với các dạng khác trong cơ thể của nhiều
nhóm loài như động vật phù du (70% tổng số vi nhựa; (Sun và cs., 2017), hai mảnh vỏ
(> 50% - 84,1%, và cá (65,8% - 96%; (Neves và cs., 2015; Pazos và cs., 2017) Ngoài
ra, một nghiên cứu của Amélineau và cs, 2016, đã phát hiện ra rằng hệ tiêu hóa của
các loài chim biển được khảo sát chứa vi nhựa dạng sợi nhiều hơn so với dạng mảnh
và các dạng khác Do hầu hết vi nhựa tại các vị trí thu mẫu trong nghiên cứu này đều ở dạng sợi,
các kết quả tiếp theo chỉ đề cập đến loại vi nhựa này 3.2 Mật độ vi nhựa Mật độ vi nhựa dạng sợi tại các bãi biển được khảo sát tại Đà Nẵng được trình
bày ở Hình 4 Mật độ trung bình của vi nhựa dạng sợi là 9.238 ± 2.097 sợi vi nhựa/kg
trầm tích khô Ngoại trừ B6 là vị trí có mật độ vi nhựa thấp nhất (5.100 sợi vi nhựa/kg
trầm tích khô), mật độ vi nhựa tại các vị trí còn lại (B1-B5, B7-B8) khá tương đồng nhau và dao động trong khoảng 9.100 - 12.000 sợi vi nhựa/kg trầm tích khô
Trang 21Hình 4. Mật độ và sự phân bố màu sắc của vi nhựa tại 8 bãi biển Đà Nẵng
Mật độ vi nhựa tại bãi biển Đà Nẵng nhìn chung cao hơn nhiều so với các bãi
biển khác trên thế giới như ở Bỉ (52,8 - 213,4 hạt / kg trầm tích khô), Slovenia (177,8
hạt / kg trầm tích khô), Đức (2,3 hạt / kg trầm tích khô), Nga (1,3 - 36,3 hạt / kg trầm
tích khô), phía đông nam của Hoa Kỳ (43 - 443 hạt / kg trầm tích khô) và ở Argentina
(46 ± 34,8 - 86,2 ± 66,1 hạt / kg trầm tích khô) Nếu chỉ xét đến vi nhựa dạng sợi, mật
độ sợi vi nhựa ở các bãi biển Đà Nẵng cũng cao hơn rất nhiều so với các khu vực ven
biển khác như ở Vịnh Huatulco, Mexico (1.600 - 2.300 sợi vi nhựa/kg trầm tích khô;
(Retama và cs., 2016); bờ biển Baltic của Đức (13 - 535 sợi vi nhựa / kg trầm tích
khô; (Stolte và cs., 2015); bờ biển của biển Bắc, quần đảo Đông Frisian (100 - 1.400
sợi vi nhựa/kg trầm tích khô; (Liebezeit và Dubaish, 2012); bờ biển của Biển Đen ở
Romania (193,2 - 3.606,8 sợi vi nhựa/kg trầm tích khô; Maria và cs., 2014) Trong
nghiên cứu ở cảng Halifax của Canada, mật độ sợi vi nhựa được xác định dao động
trong khoảng 2.000 - 8.000 sợi vi nhựa/kg trầm tích khô; ( Mathalon và Hill, 2014),
khá tương tự với mật độ trong nghiên cứu này Xét trong phạm vi châu Á, Balasubramaniam và Phillott, 2016, đã báo cáo rằng
mật độ sợi vi nhựa ở các bãi biển ở Ấn Độ, Indonesia, Myanmar, Pakistan và Sri
Lanka chỉ trong khoảng 172 - 520 sợi vi nhựa/kg trầm tích khô, thấp hơn nhiều so với
địa điểm nghiên cứu của chúng tôi (Bảng 2), và các giá trị tương tự cũng được ghi
nhận ở Ấn Độ, Singapore và Nhật Bản (Matsuguma và cs., 2017; Ng và Obbard,
2006; Nor và Obbard, 2017; Tiwari và cs., 2019) Riêng tại Vịnh Beibu và bờ biển