Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu sự ô nhiễm vi nhựa tại một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

34
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Hóa học "Nghiên cứu sự ô nhiễm vi nhựa tại một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy" trình bày các nội dung chính sau: Đánh giá sự ô nhiễm vi nhựa trong các mẫu nước sông tại một số điểm ở khu vực hạ lưu sông Đáy: mật độ, hình dạng và kích thước vi nhựa trong mẫu nước; Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố, mật độ vi nhựa trong nước sông một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu sự ô nhiễm vi nhựa tại một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy

i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan Những nội dung trong luận văn “Nghiên cứu sự ô nhiễm vi nhựa tại một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy” là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Dương Thị Thủy. Các kết quả trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa được công bố trong các công trình khác. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Học viên Dương Hồng Phú
ii Lời cảm ơn Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường với đề tài “Nghiên cứu sự ô nhiễm vi nhựa tại một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy” được thực hiện tại Phòng Thủy sinh học môi trường – Viện Công nghệ Môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Dương Thị Thủy. Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, em luôn nhận được sự định hướng khoa học, hỗ trợ, quan tâm động viên của giáo viên hướng dẫn. Bằng tất cả sự kính trọng, lòng biết ơn, tôi xin gửi tới PGS. TS Dương Thị Thủy lời cảm ơn chân thành nhất. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc Học viện, Phòng Đào tạo, Khoa Công nghệ môi trường – Học viện Khoa học và Công nghệ, các thầy cô giáo đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ, nghiên cứu viên Phòng Thủy sinh học môi trường (Viện Công nghệ môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện các thí nghiệm thuộc phạm vi thực hiện luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Dương Hồng Phú
iii MỤC LỤC Lời cam đoan ...................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ......................................................... vii MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................... 5 1.1. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM NHỰA TOÀN CẦU ....................................... 5 1.1.1. Ô nhiễm nhựa trên thế giới ............................................................... 5 1.1.2. Ô nhiễm nhựa ở Việt Nam ................................................................ 8 1.2. TỔNG QUAN Ô NHIỄM VI NHỰA ...................................................... 11 1.2.1. Định nghĩa về ô nhiễm vi nhựa....................................................... 11 1.2.2. Phân loại và nguồn gốc ô nhiễm vi nhựa ........................................ 12 1.3. Ô NHIỄM VI NHỰA TRONG CÁC HỆ SINH THÁI ........................... 15 1.3.1. Ô nhiễm vi nhựa trong nước biển và đại dương .......................... 15 1.3.2. Ô nhiễm vi nhựa trong các thủy vực nước ngọt ........................... 16 1.4. ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM VI NHỰA ĐẾN MÔI TRƯỜNG, SINH VẬT VÀ CON NGƯỜI .................................................................................. 21 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI ......................................................... 28 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................ 28 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 28 2.1.1. Mẫu nước sông............................................................................... 28 2.1.2. Vi nhựa trong các mẫu nước .......................................................... 28 2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ....................................................................... 28 2.3. NGUYÊN VẬT LIỆU.............................................................................. 30 2.3.1. Nguyên vật liệu, hóa chất ............................................................... 30
iv 2.3.2. Thiết bị ............................................................................................ 31 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 31 2.4.1. Phương pháp tổng hợp tài liệu ........................................................ 31 2.4.2. Phương pháp kế thừa ...................................................................... 31 2.4.3. Phương pháp lấy mẫu ..................................................................... 31 2.4.4. Phương pháp phân tích ................................................................... 31 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 34 3.1. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VI NHỰA TRONG NƯỚC SÔNG TẠI HỆ THỐNG SÔNG ĐÔ THỊ ................................................................................ 34 3.1.1. Hình dạng vi nhựa phát hiện trong nước sông tại hệ thống sông đô thị .............................................................................................................. 34 3.1.2. Mật độ vi nhựa trong các mẫu nước tại hệ thống sông đô thị ........ 35 3.1.3. Màu sắc vi nhựa trong các mẫu nước tại hệ thống sông đô thị ...... 37 3.2. BIẾN ĐỘNG CỦA VI NHỰA TRONG CÁC MẪU NƯỚC TẠI MỘT SỐ ĐIỂM KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG ĐÁY ............................................... 40 3.2.1. Biến động mật độ hạt vi nhựa theo không gian .............................. 40 3.2.2. Biến động mật độ vi nhựa theo thời gian........................................ 44 3.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA VI NHỰA TRONG MẪU NƯỚC TẠI MỘT SỐ ĐIỂM KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG ĐÁY ..................................................... 46 3.3.1. Đặc điểm về hình dạng, kích thước vi nhựa trong các mẫu nước .. 46 3.3.2. Sự phân bố màu sắc hạt vi nhựa trong các mẫu nước tại một số điểm hạ lưu sông Đáy ............................................................................... 50 3.3.3. Thành phần hạt vi nhựa các mẫu nước tại một số điểm hạ lưu sông Đáy ............................................................................................................ 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 53 1. Kết luận ..................................................................................................... 53 2. Kiến nghị ................................................................................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 55 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 59
v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT (xếp theo thứ tự alphabet) Tên viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CS Cộng sự DDT Dichloro - Diphenyl – Trichloroethane EPA Environmental Protection Cơ quản bảo vệ môi Agency trường Mỹ GS Giáo sư LDPE Low - Density Polyethylene Nhựa Polyethylene mật độ thấp MP Micro plastic Vi nhựa PCB Polychlorinated Biphenyl PP Polypropylene PE Polyethylene POP Persistent Organic Pollutants Chất hữu cơ khó phân hủy PS Polystyrene TB Trung bình TP.HCM Thành phố Hồ Chí Minh RTN Rác thải nhựa UV Ultraviolet Tia tử ngoại WHO World Health Organization Tổ chức Y tế thế giới WWF World Wide Fund For Nature Quỹ quốc tế bảo vệ thiên nhiên
vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa trong các thuỷ vực nước ngọt .... 16 Bảng 1.2. Mật độ vi nhựa được phát hiện trong trầm tích .............................. 19 Bảng 1.3. Nghiên cứu vi nhựa tích luỹ trong các cơ thể sinh vật ................... 23 Bảng 2.1. Vị trí các điểm lấy mẫu nước tại 3 điểm hạ lưu sông Đáy ............. 31 Bảng 3.1. Mật độ vi nhựa tại các điểm nghiên cứu (hạt/m3) .......................... 42 Bảng 3.2. Nồng độ hạt vi nhựa trong mẫu nước mặt tại khu vực nghiên cứu và một số khu vực khác........................................................................................ 45 Bảng 3.3. Sự biến động mật độ vi nhựa tại một số điểm nghiên cứu ............. 46
vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Ô nhiễm rác thải nhựa ở đại dương................................................... 6 Hình 1.2. Lượng rác thải nhựa không được xử lý tại một số quốc gia ............. 7 Hình 1.3. Rác thải nhựa tại bãi rác tại TP Đà Nẵng .......................................... 8 Hình 1.4. Sự tăng trưởng sản lượng nhựa ở Việt Nam giai đoạn 2001-2016 9 Hình 1.5. Hạt vi nhựa trong phòng thí nghiệm ............................................... 12 Hình 1.6. xử lý chất thải vi nhựa và phát tán vi nhựa ..................................... 14 Hình 1.7. Vi nhựa đi vào cơ thể con người qua nước uống đóng chai ........... 25 Hình 1.8. Các con đường vi nhựa đi vào cơ thể con người ............................ 26 Hình 1.9. Quá trình vận chuyển và tích lũy vi nhựa ...................................... 27 Hình 2.1. Các điểm nghiên cứu thực hiện đề tài ............................................. 30 Hình 2.2. Quy trình xử lý mẫu nước trong phòng thí nghiệm ........................ 33 Hình 3.1. Tỷ lệ các dạng hạt vi nhựa trong trầm tích tại các điểm thu mẫu trong lưu vực sông Hồng ................................................................................. 35 Hình 3.2. Hình ảnh các sợi như dạng vi nhựa trong nước thu tại cầu Quang (sông Tô Lịch) và cầu Mỹ Hưng (sông Nhuệ) ................................................ 36 Hình 3.3. Mật độ vi nhựa (hạt /m3) ở các vị trí thu mẫu tại sông Tô Lịch, sông Nhuệ ................................................................................................................ 37 Hình 3.4. Tỷ lệ các màu vi nhựa phát hiện trong mẫu nước sông Tô Lịch .... 38 Hình 3.5. Tỷ lệ các màu vi nhựa phát hiện trong mẫu nước sông Nhuệ ........ 39 Hình 3.6. Mật độ vi nhựa (TB) tại các điểm nghiên cứu ................................ 43 Hình 3.7. Sự biến động mật độ vi nhựa theo thời gian ................................... 47 Hình 3.8. Tỷ lệ các dạng vi nhựa tại các điểm nghiên cứu ............................. 48 Hình 3.9. Sự biến động các dạng vi nhựa theo mùa ....................................... 49
viii Hình 3.10. Tỷ lệ kích thước các dạng vi nhựa tại các điểm nghiên cứu......... 51 Hình 3.11. Sự biến động màu sắc vi nhựa theo không gian ........................... 53 Hình 3.12. Phổ Raman của các hạt vi nhựa trong mẫu nước mặt khu vực hạ lưu sông Đáy ................................................................................................... 55
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, nhựa là vật liệu được sử dụng phổ biến với nhiều lợi ích cho cuộc sống hàng ngày của con người. Để đáp ứng nhu cầu của con người, sản xuất nhựa ngày càng gia tăng trong nhiều năm trở lại đây. Do sản lượng lớn cùng với các đặc tính vật lý của nhựa như độ trơ hoá học, khó phân huỷ, khi tiếp xúc với các điều kiện oxy hoá, bức xạ UV, nhựa trở nên giòn, vỡ thành các mảnh nhỏ và dẫn đến sự tích tụ của các mảnh nhựa trong môi trường trong nhiều thập kỷ đến hàng thiên niên kỷ. Sự hiện diện của các mảnh vụn nhựa trong các hệ sinh thái thuỷ sinh đã và đang là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng trên toàn cầu và ngày càng gia tăng trong những năm gần đây. Thống kê cho thấy, 60 – 80% rác thải ở đại dương là rác thải nhựa và có khoảng 8 triệu tấn thải nhựa vào đại dương mỗi năm. Rác nhựa xuất hiện hầu hết ở mọi nơi trên thế giới, có mặt ở các vùng biển, đại dương và trở thành vấn đề môi trường nghiêm trọng ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và sinh vật trên toàn cầu. Vi nhựa là những mảnh nhựa có kích thước nhỏ < 5mm có nguồn gốc từ các mảnh nhựa lớn hơn vỡ nhỏ bởi các tác động môi trường và các sản phẩm tiêu dùng chứa các hạt microbead trong kem đánh răng, bột giặt, sữa rửa mặt, chất thải của dệt may,… Các hạt này theo nước thải vào đổ ra hồ, sông và đại dương. Do có kích thước nhỏ, vi nhựa có thể được tiêu thụ bởi các sinh vật sống trong các hệ sinh thái thuỷ vực và vi nhựa xâm nhập đến các sinh vật bậc cao hơn qua chuỗi thức ăn trong đó có con người. Ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm rác thải nhựa đang là vấn đề nóng bỏng ở quy mô toàn cầu. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, gia tăng dân số, phát triển mạnh mẽ sản xuất nông nghiệp và công nghiệp và đã và đang gây ảnh hưởng đến ô nhiễm nguồn nước. Hiện nay, các nghiên cứu và công bố về ô nhiễm vi nhựa trong các thuỷ vực nước ngọt ít hơn so với môi trường biển. Một vài nghiên cứu về vi nhựa tại các thuỷ vực nước ngọt như hồ và hồ chứa cho thấy mật độ các hạt vi nhựa được phát hiện có liên quan đến mật độ dân số và đô thị hoá. Ngoài ra, việc
2 quản lý rác thải nhựa ở một số nước đang phát triển còn hạn chế đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm rác thải nhựa trong môi trường nước ngọt (sông, lưu vực sông, hồ và hồ chứa). Mặc dù là một trong các nước nằm trong danh sách nước có lượng rác thải nhựa ra đại dương nhiều nhất trên thế giới nhưng các nghiên cứu về ô nhiễm rác thải nhựa nói chung và ô nhiễm vi nhựa nói riêng trong các hệ sinh thái (nước ngọt, nước lợ và nước mặn) tại Việt Nam còn rất hạn chế. Các dữ liệu liên quan đến đa dạng và sự phân bố của vi nhựa trong các hệ sinh thái thuỷ vực cũng như tích tụ trong sinh vật ở Việt nam còn rất sơ sài. Cho đến nay, mới chỉ có một vài nghiên cứu về ô nhiễm nhựa lớn (macroplastic) và vi nhựa được thực hiện ở sông Sài Gòn. Do vậy nghiên cứu đánh giá hiện trạng ô nhiễm vi nhựa tại hệ thống sông đô thị là rất cần thiết, trên cơ sở đó, trong phạm vi thực hiện luận văn tốt nghiệp tôi đã lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu sự ô nhiễm vi nhựa tại một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy”. Đây là hướng nghiên cứu mới không chỉ trên thế giới mà còn ở Việt Nam. Hiện nay các phương pháp xử lý, tách chiết, phân lập và phân tích vi nhựa vẫn chưa có tiêu chuẩn cụ thể. Đây là hướng nghiên cứu nhiều tiềm năng có thể mang lại lợi ích về kinh tế, xã hội và môi trường. Kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên cứu là cơ sở dữ liệu mới, có độ tin cậy và chính xác về hiện trạng ô nhiễm, phân bố và nguồn gốc của ô nhiễm vi nhựa trong hệ thống sông đô thị và ven đô. Chính vì vậy, các kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn rõ ràng cả ở Việt Nam và trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm rõ ô nhiễm vi nhựa ở Việt nam so với các quốc gia trên thế giới. Thêm vào đó, kết quả nghiên cứu của đề xuất nghiên cứu là cơ sở dữ liệu cho việc đưa ra các cảnh báo, góp phần xây dựng các chiến lược và chính sách về quản lý rác thải rắn nói chung và rác thải nhựa nói riêng nhằm hạn chế tác động tiêu cực của ô nhiễm rác thải nhựa và bảo vệ môi trường. 2. Mục tiêu nghiên cứu a. Mục tiêu chung
3 Mục tiêu tổng quát của đề tài nhằm bước đầu xác định và đánh giá hiện trạng ô nhiễm vi nhựa (microplastics) trong hệ thống sông đô thị nhằm làm cơ sở khoa học phục vụ đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý để giảm thiểu ô nhiễm vi nhựa, góp phần bảo vệ môi trường. b. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá sự ô nhiễm vi nhựa trong các mẫu nước sông tại một số điểm ở khu vực hạ lưu sông Đáy: mật độ, hình dạng và kích thước vi nhựa trong mẫu nước. - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố, mật độ vi nhựa trong nước sông một số điểm khu vực hạ lưu sông Đáy. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng nghiên cứu - Mẫu nước tại một số điểm ở khu vực hạ lưu sông Đáy - Ô nhiễm vi nhựa trong các mẫu nước sông tại một số điểm ở khu vực hạ lưu sông Đáy b. Phạm vi nghiên cứu - Mẫu nước sông tại một số điểm ở khu vực hạ lưu sông Đáy thuộc lưu vực sông Hồng 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp tài liệu - Phương pháp kế thừa - Phương pháp lấy mẫu nước sông để phân tích vi nhựa - Phương pháp phân tích vi nhựa trong mẫu nước sông 5. Ý nghĩa khoa học của đề tài Các kết quả nghiên cứu thu được của đề tài góp phần làm rõ ô nhiễm vi nhựa và cung cấp cơ sở dữ liệu về hiện diện nồng độ hạt vi nhựa trong thủy vực nước ngọt ở Việt nam so với các quốc gia trên thế giới. Thêm vào đó, kết
4 quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp cơ sở dữ liệu cho việc đưa ra các cảnh báo, góp phần xây dựng các chiến lược và chính sách về quản lý rác thải rắn nói chung và rác thải nhựa nói riêng nhằm hạn chế tác động tiêu cực của ô nhiễm rác thải nhựa và bảo vệ môi trường cho những nhà hoạch định chính sách từ cấp địa phương đến trung ương của Việt Nam. 6. Bố cục của luận văn Mở đầu: 04 trang (01 – 04) Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu: 23 trang (05 – 27) Chương 2. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu: 06 trang (28 – 33) Chương 3. Kết quả và thảo luận: 19 trang (34 – 52) Kết luận và Kiến nghị : 02 trang (53 – 54) Tài liệu tham khảo : 04 trang (55 – 58) Phụ lục
5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM NHỰA TOÀN CẦU 1.1.1. Ô nhiễm nhựa trên thế giới Sản xuất nhựa toàn cầu đã tăng rất nhanh, theo báo cáo của Hiệp hội Các nhà sản xuất nhựa Châu Âu tổng sản lượng nhựa toàn cầu tăng từ 1,5 triệu tấn trong những năm 1950 lên đến 335 triệu tấn vào năm 2017 nhằm phục vụ nhu cầu sử dụng của con người. Kể từ những năm 1950, sự tăng trưởng về sản lượng của sản xuất nhựa đã phát triển rất mạnh so với các vật liệu khác, với sự thay đổi trên toàn cầu từ sản xuất nhựa bền sang sản xuất nhựa dùng 1 lần. Khoảng 40 – 50% số lượng các sản phẩm nhựa sản xuất được dùng cho các mục đích sử dụng 1 lần như: vỏ chai, bao bì thực phẩm, ống hút,… Phần lớn nhựa sử dụng 1 lần được sản xuất chủ yếu ở các nước ở khu vực Châu Á như: Trung Quốc, Hồng Kông, Nhật Bản, Hàn Quốc,… Theo thống kê của Tổ chức Y tế thế giới (WHO – World Health Organization) cho biết mỗi phút cả thế giới tiêu thụ 1 triệu chai nhựa, mỗi năm có 5.000 tỷ túi nilon được sử dụng,… và chưa kể đến các loại sản phẩm làm từ nhựa khác như: đồ dùng, bàn, ghế, tã, đồ chơi,… cho đến nay toàn thế giới đã sản xuất ra 8,3 tỉ tấn nhựa, trong đó có 6,3 tỷ tấn là rác thải nhựa. Trung bình mỗi năm thế giới thải ra môi trường khoảng 300 triệu tấn rác thải nhựa thì có khoảng 8 triệu tấn bị thải ra biển. Tổ chức Bảo vệ môi trường biển Ocean Conservancy dự báo tới năm 2025, cứ 3 tấn cá sẽ có 1 tấn rác thải nhựa. Trong 50 năm qua lượng nhựa được sử dụng tăng 20 lần và theo dự báo lượng nhựa sử dụng có thể sẽ tăng gấp đôi trong 20 năm nữa [1]. Thống kê từ các tổ chức như WHO, EPA (Environmental Protection Agency – cơ quản bảo vệ môi trường Mỹ) cho thấy trong số 6,3 tỉ tấn là rác thải nhựa đang tồn tại trong môi trường thì chỉ có 09% rác thải nhựa được tái chế, 12% rác thải nhựa được xử lý bằng phương pháp thiêu đốt, 79% còn lại tồn tại trong môi trường tự nhiên, bao gồm cả môi trường biển. Dự báo năm 2050 sẽ có hơn 13 tỷ tấn rác thải nhựa được chôn lấp hoặc xả thẳng ra đại dương.
6 Hình 1.1. Ô nhiễm rác thải nhựa ở đại dương [26] Các con số trên cho thấy việc xử lý, tái chế rác thải nhựa chưa mang lại hiệu quả cao, thực trạng này đã cho thấy ô nhiễm rác thải nhựa trở nên báo động trên toàn cầu. Trung Quốc và Indonesia là 2 quốc gia xả nhiều rác thải nhựa ra biển nhất hiện nay với 8,8 triệu tấn và 3,2 triệu tấn mỗi năm. Việt Nam hiện đứng thứ 4 trên thế giới sau Philippines với 1,8 triệu tấn rác thải nhựa [2]. Hầu hết các loại nhựa đều khó phân hủy hoặc thời gian phân hủy chậm và lưu trữ lâu dài từ hàng trăm đến hàng ngàn năm trong môi trường tự nhiên, gây ra các tác động tiêu cực đến các hệ sinh thái trong đó có hệ sinh thái biển và đại dương. Dưới tác động của sóng, nhiệt độ, tia UV, và các yếu tố môi trường khác thì các mảnh nhựa lớn dần bị vỡ vụn ra theo thời gian và trôi nổi trong đại dương.
7 Hình 1.2. Lượng rác thải nhựa không được xử lý tại một số quốc gia Ô nhiễm rác thải nhựa là một trong những mối đe doạ và thách thức đối với môi trường, kinh tế và xã hội toàn cầu. Nhựa là các polymer hữu cơ tổng hợp hoặc bán tổng hợp có trọng lượng phân tử cao được dùng làm nguyên liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng hàng ngày cũng như những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người. Nhựa có nguồn gốc chủ yếu từ các sản phẩm hoá dầu [1,25]. Do chi phí thấp, dễ sản xuất, tính linh hoạt, không thấm nước, nhẹ, độ bền cao, nhựa được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống như đóng gói bao bì, xây dựng, giao thông, y tế, gia dụng, điện, thiết bị điện tử, đồ chơi, thiết kế sản xuất, đồ chơi, nông nghiệp. Các loại nhựa phổ biến nhất tính theo khối lượng sản xuất bao gồm polyetylen (PE; polyetylen mật độ thấp (LDPE) và polyetylen mật độ cao (HDPE), polypropylen (PP), polystyren (PS), polyetylen terephthalate (PET), polyvinyl clorua (PVC), với khoảng 90% sản lượng nhựa trên toàn thế giới [8]. Do đặc điểm cấu trúc là các polymer tổng hợp nhân tạo, có độ linh hoạt, độ bền cao làm cho nhựa là vật liệu được ưa thích và sử dụng phổ biến trong cuộc sống
8 của con người. Tuy nhiên, theo Mathalon và Hill, (2014) các đặc tính này nếu không được xử lý phù hợp sẽ trở thành mối đe doạ đối với môi trường.Với độ bền cao, nhựa có tốc độ phân huỷ rất chậm và có thể tồn tại trong môi trường trong thời gian được ước tính từ 50 năm tới 600 năm. 1.1.2. Ô nhiễm nhựa ở Việt Nam Theo số liệu từ Tổng cục Môi trường – Bộ Tài nguyên và Môi trường, lượng rác thải rắn ở đô thị Việt Nam tăng từ 10 đến 16% mỗi năm. Theo ước tính, mỗi năm Việt Nam thải ra trên 30 triệu tấn chất thải rắn, một phần ba số lượng này đến từ các khu vực đô thị, và chỉ 10% chất thải được thu hồi để tái chế hoặc tái sử dụng. Phần lớn chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp chôn lấp. Một phần được xử lý bằng phương pháp đốt tiêu hủy với quy mô khác nhau từ 10 – 150 tấn/ngày; trong đó chủ yếu là công nghệ đốt không sử dụng nhiên liệu quy mô nhỏ từ 10 – 12 tấn/ngày. Hình 1.3. Rác thải nhựa tại bãi rác tại TP Đà Nẵng Theo báo cáo của Hiệp hội nhựa, ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam đã có sự phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Giai đoạn 2010 –
9 2015, công nghiệp nhựa là một trong những ngành công nghiệp có mức tăng trưởng cao nhất Việt Nam với mức tăng từ 16 – 18%/năm. Năm 2015, Việt Nam sản xuất và tiêu thụ khoảng 5 triệu tấn nhựa, trong đó khoảng 80% nguyên liệu nhập khẩu sử dụng từ nhựa phế liệu. Hình 1.4. Sự tăng trưởng sản lượng nhựa ở Việt Nam giai đoạn 2001-2016 Chỉ số tiêu thụ nhựa trên đầu người Việt Nam tăng nhanh từ 3,8 kg/người năm 1990 lên 41 kg/người năm 2015, tăng lên 54 kg/năm/người vào năm 2018, trong đó 37,43% sản phẩm là bao bì và 29,26% là đồ gia dụng [3,4]. Mỗi phút có 1.000 túi nhựa được tiêu thụ, nhưng chỉ có 27% trong số chúng được xử lý và tái chế. Lĩnh vực tái chế chất thải nhựa ở Việt Nam vẫn chưa phát triển, có tới 90% doanh nghiệp ngành nhựa không chủ động được nguồn nguyên liệu vì nguồn nguyên liệu trong nước chỉ đáp ứng được 15 – 20% và chủ yếu là tái sinh từ chất thải nhựa, còn hạt nhựa nguyên sinh phải nhập khẩu hoàn toàn, tỷ lệ phân loại chất thải nhựa tại nguồn rất thấp. Bên cạnh một số nhà máy sản xuất hoặc tái chế nhựa có quy mô trung bình đặt rải rác ở một vài địa phương, hầu hết các cơ sở còn lại đều có quy mô nhỏ, công nghệ thô sơ, lạc hậu, chủ yếu tập trung tại các làng nghề nên hiệu quả thấp, giá thành rẻ, chất lượng không cao,... Do đó hoạt động sản xuất cũng như tái chế nhựa thường gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất, nước và không khí [31]. Mặt khác, rác thải nhựa ở nước ta bị xem là có giá trị thấp hoặc không có giá trị và bị thải ra môi trường.
10 Theo số liệu của tổng cục thống kê, ngành nhựa hiện tại có khoảng hơn 3.300 doanh nghiệp đang hoạt động. Trong đó các doanh nghiệp sản xuất trong mảng nhựa bao bì chiếm tỷ trọng lớn nhất với 41% trong cơ cấu tương đương với khoảng 1.353 doanh nghiệp. Các doanh nghiệp hoạt động trong hai mảng là nhựa xây dựng và nhựa dân dụng chiếm lần lượt 24% và 20% trong tổng số các doanh nghiệp ngành nhựa Việt Nam. Theo khu vực địa lý, các doanh nghiệp ngành nhựa tập trung chủ yếu ở khu vực miền Nam với khoảng 55% số doanh nghiệp đang hoạt động tại khu vực này. Khu vực miền Bắc và miền Trung tập trung lần lượt 37% và 9% phân bố của các doanh nghiệp ngành nhựa. Việt Nam đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm do rác thải nhựa ngày càng gia tăng. Ước tính, mỗi năm có hơn 1,8 triệu tấn rác thải nhựa được thải ra tại Việt Nam, đứng thứ 4 trên thế giới nhưng chỉ 27% trong số đó được tái chế [2,3]. Việt Nam cũng đang đối mặt với nguy cơ trở thành bãi tập kết rác toàn cầu với lượng rác thải nhựa tăng đến 200% trong năm vừa qua. Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, mỗi ngày Việt Nam thải ra khoảng 18.000 tấn rác thải nhựa. Chỉ riêng các thành phố lớn như Hà Nội và TP Hồ Chí Minh, trung bình một ngày thải ra môi trường khoảng 80 tấn nhựa và túi nilông. Theo khảo sát của trung tâm phát triển xanh GreenHub, một số tỉnh ven biển Việt Nam như Hải Phòng, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Vũng Tàu là những nơi có nhiều rác thải nhựa trên biển từ các nguồn thải đô thị, sinh hoạt, nông nghiệp, bệnh viện, nuôi trồng thuỷ sản và các hoạt động giao thông vận tải,... Tại Hải Phòng, rác tập trung chủ yếu ở cửa sông, khu neo đậu tàu thuyền, khu dân cư. Theo Kieu và cs, khoảng 2.000 đến 13.000 tấn mảnh vụn nhựa trôi nổi được thu thập hàng năm từ các kênh thải của đô thị [5]. Hiện nay, Việt Nam chưa có nghiên cứu hoặc thống kê định lượng nào về lượng RTN tại các vùng biển ven bờ, trong đó có các Khu bảo tồn biển, là khu vực chịu ảnh hưởng do ô nhiễm rác thải trên biển. Việc lạm dụng sử dụng túi ni lông khó phân huỷ và các sản phẩm nhựa, đặc biệt là đồ nhựa dùng một lần đã và đang để lại những hậu quả khôn lường đối với môi trường. Các
11 nghiên cứu gần đây cho thấy, trung bình để phân huỷ hoàn toàn các chất thải từ nhựa và ni lông phải mất hàng trăm, thậm chí tới hàng nghìn năm. Rác thải nhựa nằm rất nhiều dưới đáy đại dương và sẽ trở thành một phần thức ăn đầu độc các sinh vật biển. Mặc dù là một trong các nước nằm trong danh sách nước có lượng rác thải nhựa ra đại dương nhiều nhất trên thế giới nhưng các nghiên cứu về ô nhiễm rác thải nhựa nói chung và ô nhiễm vi nhựa trong các hệ sinh thái (nước ngọt, nước lợ và nước mặn) tại Việt Nam còn rất hạn chế. Cho đến nay, ở Việt Nam, mới chỉ có một vài nghiên cứu về ô nhiễm nhựa lớn (macroplastic) và vi nhựa được được thực hiện ở sông Sài Gòn. Phân tích các mảnh vụn trôi nổi hàng ngày từ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè cho thấy nhựa chiếm 11 – 43% các mảnh vụn từ kênh đổ vào sông. Sự hiện diện của vi nhựa tại sông Sài Gòn chủ yếu là dạng sợi và mảnh với mật độ dao động từ 172.000 đến 519.000 hạt/m3 và 10 đến 223 hạt/m3 tương ứng [31]. Nhựa cỡ lớn (macroplastic) được ghi nhận trong nghiên cứu này chủ yếu là polyetylen và polypropylene và các sợi tổng hợp chủ yếu là polyester. Trong nghiên cứu gần đây Phương và cs, (2019) đã ghi nhận ban đầu về tích tụ vi nhựa trong nhuyễn thể hai mảnh Vẹm xanh (Perna viridis) thu mẫu tại Thanh Hoá cho thấy mật độ trung bình hạt vi nhựa là 2.6 hạt/cá thể và 0.29 hạt vi nhựa/g trọng lượng tươi. Trong 6 dạng nhựa đã được nhận dạng trong đó nhựa polypropylene (PP) chiếm 31% và polyester chiếm 23%. 1.2. TỔNG QUAN Ô NHIỄM VI NHỰA 1.2.1. Định nghĩa về ô nhiễm vi nhựa Thuật ngữ vi nhựa (MP) được định nghĩa là các hạt nhựa có kích thước từ 1 µm đến 5 mm [6] với sự phong phú về hình dạng, kích thước, màu sắc. Vi hạt nhựa là những hạt nhựa nhân tạo thường được làm từ polyetylen nhưng cũng có thể được làm từ các loại nhựa hóa dầu khác như polypropylen và polystyren. Chúng được sử dụng trong các sản phẩm vệ sinh cá nhân tẩy da chết, kem đánh răng, và trong nghiên cứu y sinh và khoa học sức khỏe [6].
12 Hình 1.5. Hạt vi nhựa trong phòng thí nghiệm Sự hiện diện của vi nhựa trong đại dương đã được phát hiện vào đầu những năm 1970, nhưng đến năm 2004, các nhà khoa học mới tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về sự phân bố và tác động của hạt vi nhựa [8,9]. Tiên phong là nghiên cứu của nhà sinh học biển Richard Thompson. Nghiên cứu đã mô tả các hạt nhựa nhỏ và phân biệt chúng với các mảnh vụn nhựa lớn như lưới đánh cá, chai nhựa và bao nilon, các nhà nghiên cứu đã gọi các hạt nhựa này là “vi nhựa”. Những tác hại đến môi trường và phạm vi phân bố rộng rãi của hạt vi nhựa đã thôi thúc các nhà khoa học mở rộng nghiên cứu về tính chất, mức độ ô nhiễm và tác động của vi nhựa vào các chu trình tự nhiên, hệ sinh thái và sinh vật của Trái Đất. Vi hạt nhựa có thể gây ra ô nhiễm hạt nhựa và gây nguy hại cho môi trường sống của các động vật dưới nước ngọt lẫn nước mặn. 1.2.2. Phân loại và nguồn gốc ô nhiễm vi nhựa Các hạt vi nhựa (microplastics) được phân chia thành hai nhóm chính là hạt vi nhựa sơ cấp và hạt vi nhựa thứ cấp [11]. Hạt vi nhựa sơ cấp là các hạt vi nhựa được sản xuất với kích thước và hình dạng nhất định phục vụ cho các ngành công nghiệp dịch vụ như Microbead trong mỹ phẩm hoặc các nguyên