Tài liệu Đánh giá rủi ro của vi nhựa đến hệ sinh thái ở một số cửa sông ven biển miền trung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ THIỀU THỊ HỒNG VÂN ĐÁNH GIÁ RỦI RO CỦA VI NHỰA ĐẾN HỆ SINH THÁI Ở MỘT SỐ CỬA SÔNG VEN BIỂN MIỀN TRUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Đà Nẵng - 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ THIỀU THỊ HỒNG VÂN ĐÁNH GIÁ RỦI RO CỦA VI NHỰA ĐẾN HỆ SINH THÁI Ở MỘT SỐ CỬA SÔNG VEN BIỂN MIỀN TRUNG Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và Môi trường Mã số : 3150318014 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn TS. Trần Nguyễn Quỳnh Anh Đà Nẵng - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan các dữ liệu trình bày trong khóa luận này là trung thực. Đây là kết quả nghiên cứu của tác giả dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Nguyễn Quỳnh Anh giảng viên khoa Giáo dục Tiểu học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác trước đây. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu vi phạm bất kỳ quy định nào về đạo đức khoa học. Tác giả (Ký tên) i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Nguyễn Quỳnh Anh, giảng viên Khoa Giáo dục Tiểu học 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 chị Nguyễn Hoài Như Ý, anh Võ Đăng Hoài Linh, chị Phan Thị Thảo 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 2022 Tác giả Thiều Thị Hồng Vân ii MỤC LỤC TÓM TẮT 1 MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu đề tài 3 2.1 Mục tiêu tổng quát 3 2.2 Mục tiêu cụ thể 3 3. Ý nghĩa đề tài 3 3.1 Ý nghĩa khoa học 3 3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3 4. Nội dung nghiên cứu 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về vi nhựa 3 4 1.1.1 Khái niệm 4 1.1.2 Đặc điểm của vi nhựa 4 1.1.3 Sự phân bố của vi nhựa trong môi trường 6 1.1.4 Ảnh hưởng của vi nhựa đến hệ sinh thái và con người 7 1.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa trên Thế giới và Việt Nam 8 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa trên Thế giới 8 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa Ở Việt Nam 9 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Đối tượng nghiên cứu 12 2. 2 Phương pháp nghiên cứu 12 2.3 Phương pháp thu mẫu 14 2.4 Phương pháp tách, thu hồi nhựa 15 2.5 Phương pháp xác định mật độ và đặc điểm của vi nhựa. 18 2.6 Phương pháp đánh giá rủi ro tiềm ẩn của vi nhựa đến hệ sinh thái 18 2.7 Phương pháp xử lý số liệu. 19 iii CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Mật độ vi nhựa trong môi trường 20 3.2 Hình dạng vi nhựa 23 3.3 Màu sắc vi nhựa 26 3.4 Kích thước của vi nhựa 29 3.5 Bản chất hóa học của vi nhựa 34 3.6 Đánh giá rủi ro của vi nhựa trong môi trường nước tại cửa sông Thu Bồn tỉnh Quảng Nam 36 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 4.1 Kết luận 39 4.2 Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH. Số hiệu Tên hình ảnh Trang 1.1 Hình dạng vi nhựa 6 2.1 Bản đồ vị trí thu mẫu 16 2.2 Dụng cụ thu mẫu vi nhựa trong môi trường nước 17 2.3 Dụng cụ thu mẫu vi nhựa trong môi trường trầm tích 17 2.4 Quy trình tách, thu hồi vi nhựa trong môi trường nước 18 2.5 Quy trình tách, thu hồi vi nhựa trong môi trường trầm tích 19 3.1 Mật độ vi nhựa tại các điểm theo hình dạng trong môi trường trầm tích 23 3.2 Mật độ vi nhựa tại các điểm theo hình dạng trong môi trường nước 24 3.3 Hình dạng vi nhựa trong môi trường nước ở các cửa sông 27 3.4 Hình dạng vi nhựa trong môi trường trầm tích ở các cửa sông 27 3.5 Phần trăm màu sắc trong môi trường nước 29 3.6 Phần trăm màu sắc trong môi trường trầm tích 29 3.7 Phần trăm màu sắc trong môi trường nước tại ba cửa sông 30 3.8 Phần trăm màu sắc trong môi trường trầm tích tại ba cửa sông 28 3.9 Chiều dài vi nhựa trong môi trường trầm tích 32 3.10 Chiều dài vi nhựa trong môi trường nước 33 3.11 Tỷ lệ phần trăm kích thước tích lũy của vi nhựa dạng sợi trong môi trường nước 33 3.12 Tỷ lệ phần trăm kích thước tích lũy của vi nhựa dạng sợi trong môi trường trầm tích 34 3.13 Tỷ lệ phần trăm kích thước tích lũy của vi nhựa dạng mảnh trong môi trường nước 35 3.14 Tỷ lệ phần trăm kích thước tích lũy của vi nhựa dạng mảnh trong môi trường trầm tích 36 v 3.15 Phổ Raman của một số vi nhựa dạng sợi tiêu biểu ở cửa sông Thu Bồn (a) polystyrene (PS), (b) polyetylen (PE), (c) polypropylence (PP) vi 37 DANH MỤC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 2.1 Vị trí thu mẫu vi nhựa ở các cửa sông 16 Bảng 2.2 Mức độ nguy hại của vi nhựa tới hệ sinh thái 21 Bảng 3.1 Mật độ vi nhựa trong môi trường nước và trầm tích ở các cửa sông trên thế giới 25 Bảng 3.2. Hệ số mức độ rủi ro của từng yếu tố thành phần 38 Bảng 3.3 So sánh kết quả với các bài nghiên cứu trên thế giới 39 vii TÓM TẮT Trong quá trình sản xuất, sử dụng và thải bỏ các sản phẩm nhựa, vi nhựa được phát tán ra môi trường xung quanh và có những tác động tiêu cực đối với môi trường và con người, đặc biệt là hệ sinh thái ở vùng cửa sông ven biển, nơi được xem như các điểm nóng phát thải ra đại dương. Trong nghiên cứu này, trầm tích và nước được thu tại ba cửa sông ven biển khu vực miền Trung: cửa sông Thu Bồn ( tỉnh Quảng Nam), cửa sông Hàn ( Thành Phố Đà Nẵng), cửa sông Thuận An ( tỉnh Thừa Thiên Huế) để khảo sát sự ô nhiễm của vi nhựa và mức độ rủi ro tiềm ẩn mà vi nhựa có khả năng gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Mật độ của vi nhựa trong trầm tích ở các cửa sông được khảo sát tại khu vực Miền Trung là 3800 ± 3.605vi nhựa/kg trầm tích khô và mật độ vi nhựa tìm thấy trong môi trường nước dao động từ 140 đến 197.5 vi nhựa/m3. Hình dạng được ghi nhận nhiều nhất ở cả trầm tích và nước ở cả ba cửa sông là vi nhựa dạng sợi, và màu sắc chiếm ưu thế là màu xanh lam (trầm tích) và màu đen (nước). Các loại polyme vi nhựa chính được ghi nhận trong mẫu là polyetylen (PE), polypropylence (PP), polystyrene (PS). Dựa trên đánh giá rủi ro sinh thái tiềm ẩn (RI), đã đánh giá được rủi ro hệ sinh thái trong cửa sông Thu Bồn với mức rủi ro cao (mức độ III). Kết quả này nhằm góp phần tạo cơ sở dữ liệu có giá trị để hiểu hơn về ô nhiễm vi nhựa cũng như rủi ro sinh thái ở cửa sông Thu Bồn, cũng như các cửa sông khác. Từ khóa: Vi nhựa, cửa sông, rủi ro sinh thái viii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Chúng ta đang phải đối diện với rất nhiều thách thức to lớn trong thế kỷ 21 như biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường, đại dịch, cạn kiệt tài nguyên. Tuy nhiên, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề nặng nề nhất mà con người ngày nay đang phải đối mặt, đặc biệt là ô nhiễm rác thải nhựa và lâu dài hơn và nguy hiểm hơn là ô nhiễm vi nhựa (Trang, Giang, and Dương 2022). Hiện nay, sản lượng và lượng tiêu thụ nhựa trên toàn cầu có xu hướng gia tăng nhanh chóng trong 75 năm qua, vượt quá con số 300 triệu tấn trên toàn cầu (Coppock và cs. 2017). Với chỉ khoảng 9% chất thải nhựa toàn cầu được tái chế và 12% được đốt và thực tế là nhựa cực kỳ bền, phần lớn số nhựa này đang tích tụ, ở các bãi chôn lấp hoặc trong môi trường (Programme 2018). Ô nhiễm rác thải nhựa có rất nhiều nguyên nhân nhưng nguyên nhân căn bản và nghiêm trọng nhất vẫn là ý thức của con người, lạm dụng đồ nhựa dùng một lần, nhất là trong cuộc sống bởi giá thành của các sản phẩm nhựa đều có giá thành rẻ và tiện dụng tuy nhiên những tác hại mà nó đem đến cho môi trường là rất lớn nhưng đa số mọi người vẫn chưa thực sự quan tâm đến vấn đề ấy (Trang, Giang, and Dương 2022). 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. Miền Trung Việt Nam là nơi đang phát triển và thu hút khách du lịch bởi các khu du lịch sinh thái và các di tích lịch sử nổi tiếng trong và ngoài nước. Song Song với đó thì ở khu vực này đang gặp một trong những vấn đề nghiêm trọng đó là môi trường bị ô nhiễm bởi rác thải nhựa trong nhiều năm qua. Khi lượng du khách càng tăng thì lượng phát thải nhựa ra môi trường càng nhiều và sẽ trôi dạt ra các con sông và các bờ biển làm ảnh hưởng đến mỹ quan và các sinh vật có trong môi trường đó. Rác thải nhựa phân hủy ra môi trường ngày càng gây nhiều ảnh hưởng đến môi trường, chúng đe dọa đến hệ động vật và phá hủy các hệ sinh thái, gây ô nhiễm môi trường và làm giảm giá trị cảnh quan (Nhung và cs. 2021), đặc biệt là các hệ sinh thái biển và các cửa sông. Hàng năm đại dương nhận khoảng 4,8 đến 12,7 triệu tấn rác thải nhựa từ đất liền, các nguồn đó chủ yếu từ các hoạt động đánh bắt thủy hải sản, du lịch (Jambeck và cs., 2015). Hầu hết nhựa đều nổi trong nước nên một lượng lớn mảnh vụn nhựa tích tụ trên mặt biển và được sóng hoặc dòng chảy đẩy vào ven bờ và các hệ thống sông hồ (Quỳnh, N.M. 2020). Đặc biệt là các hệ thống sông và biển là nơi thường xuyên nhận được lượng rác thải nhựa nhiều nhất. 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. 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. Dưới các tác động của 1 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 (Lưu Việt Dũng và cộng sự, 2020). Vi nhựa (MPs) là vật liệu nhựa có kích thước nhỏ hơn 5mm. 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 (Karbalaei và cs. 2018; Andrady 2011; Napper và cs. 2015). Do đó khi vi nhựa đi vào môi trường nước hoặc môi trường trầm tích thì rất khó để phân hủy và vi nhựa tồn tại trong môi trường đến cả hằng trăm năm. Khi vi nhựa có trong môi trường nước quá nhiều thì sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái cửa sông, làm các loài động vật sẽ bị nhầm lẫn với thức ăn của chúng. Các nghiên cứu gần đây đã ghi nhận sự xuất hiện của hạt vi nhựa trong cơ thể của nhiều loài cá, rùa hay chim biển (Jose G.B. Derraik., 2002) trong các loài động vật phù du và trong ruột của các loài hai mảnh vỏ. Trong mỗi loại vi nhựa sẽ có một mức độ độc hại nhất định và có các tác động khác nhau, những tác động đó đều phụ thuộc vào thành phần hóa học của vi nhựa. Vi nhựa đó sẽ đi vào các chuỗi thức ăn của động vật cũng như con người, đó cũng là nguyên nhân gây ra các bệnh nguy hiểm cho con người như là bệnh về hệ tiêu hóa, hệ hô hấp, bệnh mất cân bằng hooc-môn,.....(Dung và cs. 2019). Bên cạnh đó, cửa sông được biết đến là nơi chuyển đổi giữa môi trường sông và biển. Với sự tiếp xúc của cả hai loại nước, nước biển và nước sông, do đó vùng cửa sông cung cấp một nguồn chất dinh dưỡng cao trong nước và trầm tích. Là nơi duy trì và tích tụ các quá trình chuyển hóa vật chất dinh dưỡng. Nó chứa tới khoảng 60% các sinh vật trên toàn thế giới, các ấu trùng tôm, cua cá và các loài động vật thân mềm ( Vũ Trung Tạng,2009). Ngoài ra, cửa sông cũng là nơi thường xuyên có các rác thải bị trôi dạt từ các con sông và từ các biển đổ về. Rác thải nhựa bóp nghẹt dòng chảy của các dòng sông khi chảy ra biển. Chính sự tương tác giữa sông và biển này đã là nơi diễn ra quá trình lắng đọng các vật do dòng sông mang ra và từ biển khơi mang vào ( Vũ Trung Tạng,2009 ). Sự xuất hiện của vi nhựa là một mối quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu trên nhiều đối tượng như là: Vi nhựa và động vật phù du ở Tây Bắc biển Địa Trung Hải là điểm nóng tại biển Đông Á (Isobe và cs. 2015). Ô nhiễm vi nhựa ở vùng nước bề mặt của biển Bột Hải, Trung Quốc (W. Zhang và cs. 2017). Vi nhựa có trong đại dương đã được phát hiện vào năm 1970, nhưng cho đến những năm gần đây các nhà khoa học mới tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về sự phân bố và tác động của vi nhựa đến hệ sinh thái trong nước. Vi nhựa cũng đã được tìm thấy ở các vùng biển trên thế giới như tại vùng biển Tây Bắc Địa Trung Hải (Constant và cs. 2019) , vùng biển đen (Aytan và cs. 2016). Các nhà khoa học coi ô nhiễm nhựa là một trong những vấn đề về môi trường và xã hội cấp bách nhất thế kỷ 21. 2 Những cho đến hiện nay nghiên cứu về vi nhựa trong nước mới chỉ được biết đến trong phạm vi khảo sát về sự có mặt của vi nhựa trong nước biển và hồ, tuy nhiên, thông tin sự phân bố của vi nhựa tại hệ sinh thái cửa sông tại Việt Nam lại rất khan hiếm. Do đó việc nghiên cứu sự hiện diện, phân bố và ảnh hưởng của vi nhựa đến hệ sinh thái ở cửa sông là vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu, xuất phát từ thực tiễn đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá rủi ro của vi nhựa đến hệ sinh thái ở một số cửa sông ven biển miền Trung”. 2. Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát - Xác định hiện trạng và đánh giá được rủi ro của vi nhựa ở một số hệ sinh thái cửa sông ven biển khu vực miền Trung (Quảng Nam - Đà Nẵng - Huế). 2.2 Mục tiêu cụ thể - Khảo sát mật độ và đặc điểm vi nhựa trong môi trường nước và môi trường trầm tích ở một số hệ sinh thái cửa sông ven biển khu vực miền Trung. - Đánh giá được rủi ro tiềm ẩn của vi nhựa đến hệ sinh thái cửa sông ven biển miền Trung. 3. Ý nghĩa đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu là thông tin khoa học đầu tiên về ô nhiễm vi nhựa trong nước tại các cửa sông ven biển khu vực miền Trung, góp phần bổ sung dẫn chứng về sự tích luỹ vi nhựa trong nước tại Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Qua kết quả đánh giá được những ảnh hưởng của vi nhựa đến hệ sinh thái. 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin đầy đủ về hiện trạng và rủi ro của vi nhựa tại ba cửa sông ven biển khu vực miền Trung trong môi trường nước và trầm tích. 4. Nội dung nghiên cứu - Khảo sát mật độ và các đặc điểm của vi nhựa trong môi trường nước và môi trường trầm tích ở một số hệ sinh thái cửa sông ven biển miền Trung. - Đánh giá rủi ro tiềm ẩn của vi nhựa đến hệ sinh thái cửa sông ven biển khu vực miền Trung. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về vi nhựa 1.1.1 Khái niệm 1.1.1.1 Nhựa Nhựa bao gồm một nhóm rộng các hợp chất hữu cơ đa phân tử (polymers) được hợp thành từ cacbon, 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 như polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), low density polyethylene (LDPE) and high-density polyethylene (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. 1.1.1.2 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 (Wang và cs. 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, Park, and Palace 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 (Hüffer và cs. 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 và Sharma 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. 4 1.1.2 Đặc điểm của vi nhựa Hình dạng vi nhựa: Vi nhựa có hình dạng rất đa dạng và thường được xếp vào 5 nhóm chính (hình 1.1), bao gồm: - 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. Hình 1.1. Hình dạng vi nhựa 5 Màu sắc vi nhựa: Trong các nghiên cứu, vi nhựa thường được ghi nhận các màu sắc chủ đạo như: vàng, xanh dương, xanh lá cây, đen, đỏ, trong suốt, tím, và cam. Màu sắc của vi nhựa có thể thừa hưởng màu sắc từ các sản phẩm nhựa gốc của chúng, nhưng các màu sắc này có thể phai màu do thời tiết và các yếu tố khác (Firdaus và cs., 2020). 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 (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). 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 ở một số nghiên cứu về vi nhựa cũng có nghiên cứu về kích thước từ 250 đến 3000 μm. Theo kiến nghị của GESAMP, do rất khó để phân biệt trực quan các vật liệu nhựa có kích thước < 300 µm nên trong nghiên cứu này kích thước của vi nhựa bị giới hạn từ 300 đến 5000 µm ở dạng sợi và từ 45.000 µm2 đến 25.000.000 µm2 ở dạng mảnh, phim, xốp và viên. 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 6 cứu của Weithmann và cs, 2018 báo cáo rằng có đến 895 hạt vi nhựa trong mỗi kilogam phân hữu cơ được sử dụng trong nông nghiệp. Hằng năm, có 730000 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, 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 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 118 hạt vi nhựa/m2 /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 định mật độ vi nhựa ngoài trời 0,3 - 1,5 hạt/m3 và mật độ vi nhựa trong nhà là 4-56,5 hạt / m3 (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). 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. 1.1.4 Ảnh hưởng của vi nhựa đến 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 sinh vật (Auta và cs, 2017). Do động học phân hủy cực kỳ chậm của các đại phân tử trong nhựa, người ta đã mặc định rằng tất cả nhựa đã từng thải ra môi trường vẫn tồn tại cho đến ngày nay. Điều này có nghĩa là bất kỳ tác động bất lợi nào mà vi nhựa thải ra môi trường có thể sẽ tồn tại trong nhiều thập kỷ và thế kỷ tới. Vi nhựa là một chất ô nhiễm độc nhất, có khả năng tích lũy sinh học trong hệ sinh thái biển điều đó làm ảnh hưởng đến khả năng cung cấp của 7 các đại dương. 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, Park và Palace 2016). Quá trình sản xuất và tái chế nhựa đã trực tiếp sinh ra các dạng vi nhựa, tác động xấu đến toàn bộ sinh quyển. Các dạng vi nhựa này dần dần tích lũy trong môi trường để trở thành một chất gây ô nhiễm mới và phổ biến hiện nay. Tuy vậy, việc lạm dụng bao bì nhựa vẫn chưa thực sự nhận được sự quan tâm so với những nguy cơ gây ô nhiễm môi trường khác. Các nghiên cứu về ô nhiễm vi nhựa thường chỉ tập trung chủ yếu vào hệ sinh thái nước như đại dương, sông ngòi, nước ngầm và các môi trường nước ngọt khác. Nhưng chưa thật sự tập trung nghiên cứu về các cống xả thải trực tiếp ra môi trường biển điều này dẫn đến hệ sinh thái biển gặp nguy hiểm lớn không những thế còn ảnh hưởng gián tiếp qua con người. Do kích thước nhỏ, vi nhựa có thể tồn tại trong cơ thể động vật và chuyển từ đường ruột sang hệ tuần hoàn hoặc mô xung quanh (Prata, 2018). Do khả năng hấp phụ cao nên vi nhựa còn vận chuyển các hóa chất độc hại khác như các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy và kim loại nặng vào chuỗi thức ăn. Có thể hiểu sự tích lũy vi nhựa trong chuỗi thức ăn một cách đơn giản như sau: Trước hết vi nhựa bị hấp thụ và tích lũy trong các loài sinh vật nhỏ như động vật phù du do bị nhầm lẫn với thức ăn, sau đó các động vật phù du này lại được làm thức ăn cho các loại cá nhỏ như cá cơm, cá cơm lại là thức ăn ưa chuộng của cá ngừ đại dương và cứ thế tiếp tục...(Việt Dũng và cs. 2020). Điều này đồng nghĩa với việc chúng sẽ tích lũy vi nhựa và các hóa chất đi kèm vào cơ thể. Đó là lý do tại sao vi nhựa có thể xuất hiện trong cơ thể những sinh vật bậc cao như con người. 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 and 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), poly bromo diphenyl (PBDEs bao gồm tetra bromo diphenyl ether (tetra BDE), penta bromo diphenyl ether (pentaBDE), octa bromo diphenyl 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 (Parsai và Kumar 2016; Manikkam và cs. 2013). 8 1.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa trên Thế giới và Việt Nam 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa trên Thế giới Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về sự có mặt của vi nhựa trong các môi trường khác nhau. Các dòng sông được coi là một trong những con đường vận chuyển vi nhựa từ đất liền đến hệ sinh thái biển (He và cs, 2021). Một nghiên cứu trên con sông Nhật Bản đã tìm thấy ba loại polymer xuất hiện nhiều nhất là PP,PE và PS (Kataoka và cs. 2019) từ 36 điểm thu mẫu. Cửa sông là một con đường vận chuyển vi nhựa từ sông ra biển. Tại Thượng Hải, cửa sông Dương Tử là nơi vận chuyển vi nhựa từ nước ngọt vào biển với lưu lượng lớn nhất thế giới. Tại đây vi nhựa trong nước và trầm tích có mật độ từ 0–259 vi nhựa / m3 and 10–60 vi nhựa / kg trọng lượng khô và dạng sợi được quan sát nhiều nhất là 33% và 67% (Li và cs. 2020). Cửa sông là một môi trường phú dưỡng nơi rất nhiều sinh vật bám chẳng hạn như tảo, động vật không xương sống chúng có thể bám vào các vi nhựa, coi đó là môi trường sống và nguồn thức ăn của chúng (Lima, Costa, and Barletta 2014). Vi nhựa đã được phát hiện tại hai cửa sông ở Đông Nam Hoa Kỳ. Nồng độ của vi nhựa ở Cảng Charleston (414,0 ± 77,0 hạt / m2 ) không khác biệt đáng kể so với nồng độ của vi nhựa ở Vịnh Winyah (221,0 ± 26,0 hạt / m2 ), về hình dạng vi nhựa tại hai cửa sông thì tương đồng với nhau dạng mảnh được phát hiện nhiều nhất (Gray và cs. 2018a). Một nghiên cứu khác ở cửa sông Changjiang, Trung Quốc. Qua quan sát dưới kính hiển vi cho thấy vi nhựa dạng sợi là chủ yếu ( chiếm 93%) và có màu trong suốt là màu chủ đạo (42%). Sự phong phú của vi nhựa trong trầm tích của cửa sông Changjiang là 20 - 340 vi nhựa/kg trọng lượng khô. Kết quả chỉ ra rằng cửa sông Changjiang bị ô nhiễm bởi vi nhựa, cả trong trầm tích và trong nước mặt (Peng và cs. 2017). Ngoài ra ở nhiều quốc gia trên thế giới đã, đang và sẽ rất quan tâm về sự hiện diện của vi nhựa trong các cửa sông. Ngoài ra các nghiên cứu về vi nhựa có trong trầm tích vẫn rất được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu thế giới. Tại bờ biển của Bỉ Claessens, M và cộng sự (2011) đã nghiên cứu về sự phân bố của vi nhựa trong trầm tích. Sau khi thu mẫu và phân tích mẫu, các loại vi nhựa đã được xác định bằng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) sử dụng kính hiển vi AutoIMAGE gắn với máy quang phổ PerkinElmer Spectrum GX được trang bị máy dò kim loại cadmium thủy ngân làm mát bằng nitơ. Qua quá trình phân tích thì đã có sự hiện diện của vi nhựa ở tất cả các điểm thu mẫu với hình hình dạng và màu sắc khác nhau. Trong đó dạng sợi vẫn là hình dạng chiếm nhiều nhất (59%). Kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng nguồn vi nhựa không có mối quan hệ rõ ràng giữa các hoạt động của con người và các kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng các con sông nước ngọt là nguồn vi nhựa quan trọng (Claessens và cs. 2011). Một nghiên cứu khác đã phát hiện cho thấy sông Thames ở London có khoảng 80 hạt vi nhựa trên mỗi lít 9 nước (Madejski và cs. 2020). Sự phân bố rộng rãi của vi nhựa trong trầm tích bờ biển đã được nghiên cứu ở nhiều khu vực trên thế giới như phía Tây Bắc biển Địa Trung Hải nhựa chiết xuất từ 58 mẫu trầm tích được đếm và xác định bằng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Vi hạt chiếm trên 80% mẫu. Đối với tất cả các mẫu, loại vi nhựa chiếm ưu thế là dạng sợi, sau đó là dạng mảnh và màng. Sáu loại polyme đã được xác định: nylon, polyurethane (PU), polyethylene (PE) và polyethylene terephthalate (PET) là những loại phổ biến nhất (Sfriso và cs. 2020). 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm vi nhựa Ở Việt Nam Việt Nam được cho là nước đứng thứ tư thế giới về phát thải rác thải nhựa thải ra biển, tương đương với tổng lượng rác thải là 18.000 tấn mỗi năm (Jambeck và cs. 2015). Nhưng cho đến nay nghiên cứu về vi nhựa trong các môi trường khác nhau ở Việt Nam vẫn còn ít vì còn hạn chế về nguồn nhân lực và các cơ sở vật chất để thực hiện (Strady và cs. 2021). Vào năm 2021 đã có một nghiên cứu về nồng độ vi nhựa trong môi trường biển và nước ngọt của 21 môi trường (sông, hồ, vịnh, bãi biển) tại các tỉnh, thành phố khác nhau ( Hà Nội, Quảng Ninh - Hải Phòng, Đà Nẵng, Bình Định, Bà Rịa - Vũng Tàu, Hồ Chí Minh). Kết quả cho thấy, nồng độ vi nhựa trong nước dao động từ 0,35 đến 2522 vi nhựa/m3, với nồng độ thấp nhất được ghi nhận trong các vịnh và cao nhất ở các con sông. Nghiên cứu này cơ bản đã chứng minh rằng nồng độ vi nhựa dường như có liên quan đến các hoạt động nhân sinh đã sử dụng nhựa xung quanh khu vực nghiên cứu (nghề cá, nuôi trồng thủy sản, nhà kho, bãi chôn lấp, áp lực đô thị lên môi trường và việc thải trực tiếp nước thải, đã qua xử lý hoặc chưa qua xử lý) (Strady và cs. 2021). Mức độ nhiễm bẩn vi nhựa trong cát bãi biển tại khu vực Vịnh Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh cũng ở mức khá cao từ 236–1324 hạt vi nhựa/kg, với giá trị trung bình 664 ± 68 hạt vi nhựa/kg. Tại bài nghiên cứu này tác giả đã sử dụng phương pháp quang phổ hồng ngoại hấp phụ FTIR (Fourier– transform infrared spectroscopy) để xác định thành phần hóa học của các hạt vi nhựa và cho thấy, thành phần hóa học của vi nhựa chủ yếu là các loại nhựa phổ biến như PE, PP, PA, PVC, PS, PET. Hạt vi nhựa có xu hướng tập trung tại khu vực phía Bắc vịnh Tiên Yên có liên quan đến các hoạt động nhân sinh trong khu vực nghiên cứu với thành phần chủ yếu là các loại nhựa Polyethylene, Polypropylene, Polystyrene (Hữu Dực và cs. 2020). Một nghiên cứu khác ở bãi biển Đà Nẵng, Việt Nam cũng được công bố trong thời gian vừa qua cho ra kết quả nồng độ vi nhựa đo được ở các bãi biển trầm tích Đà Nẵng khá cao so với ở các bãi biển trên toàn thế giới, ngay cả khi xem xét sự sai lệch do các phương pháp luận khác nhau gây ra. Điều đó cho thấy các bãi biển Đà Nẵng đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm vi nhựa nghiêm trọng. Sợi tổng hợp được xác định là hình dạng quan trọng nhất (99,2%) với phần lớn (81,9%) có kích thước từ 300–2600 μm, có thể gây hại cho sức khỏe của cả con người và biển (Tran Nguyen và cs, 10