'Cảm biến sống' cảnh báo ô nhiễm không khí

Giáo sư, Tiến sĩ Lê Hồng Khiêm giới thiệu mẫu rêu thu thập để nghiên cứu.

Theo các nhà khoa học, trung bình mỗi người trưởng thành hít khoảng 3.000 lít không khí mỗi ngày, nếu không khí bị nhiễm độc, cơ thể con người hấp thụ những chất đó mỗi giờ.

Thế nhưng, không khí ô nhiễm lại không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Việc kiểm soát không khí đòi hỏi những công nghệ giám sát hiện đại, thường là các trạm quan trắc tự động, với chi phí đầu tư cao.

Hệ thống quan trắc mà Việt Nam sử dụng chủ yếu chỉ phát hiện được một số khí như NO2, SO2, CO, PM2.5… Các kim loại nặng rất độc như chì, asen, thủy ngân, cadmi ,... thường không thể đo được nếu không có cảm biến chuyên biệt. Bên cạnh đó, cần có đội ngũ chuyên gia thường xuyên hiệu chỉnh các sensor; thiết bị phải sửa chữa thường xuyên do lắp đặt ngoài trời...

Một trong những giải pháp được đánh giá tốt với chi phí thấp là sử dụng sinh vật chỉ thị sinh học, cụ thể là cây rêu mọc tự nhiên ở khắp nơi.

Giáo sư, Tiến sĩ Lê Hồng Khiêm, nguyên Viện trưởng Viện Vật lý, Ủy viên Hội đồng khoa học Viện liên hiệp nghiên cứu hạt nhân Dubna (Liên bang Nga) cho biết, cây rêu đã được các nhà khoa học ở châu Âu nghiên cứu và sử dụng để quan trắc chất lượng không khí từ cuối những năm 1970. Giải pháp dùng rêu để quan trắc chất lượng không khí đã và đang được nhiều quốc gia áp dụng. Tại Paris (Pháp), những bức tường rêu được xây dựng để “lọc” không khí trong thành phố.

Bài toán đặt ra với các nhà khoa học Việt Nam là cần tìm phương pháp quan trắc thích hợp, chi phí thấp, dễ áp dụng và có thể triển khai đồng thời ở nhiều tỉnh, thành phố. Công trình nghiên cứu “Sử dụng rêu tự nhiên để quan trắc ô nhiễm không khí tại Việt Nam” do Giáo sư, Tiến sĩ Lê Hồng Khiêm và các cộng sự triển khai nhiều năm qua nhằm giải bài toán này.

Đây là nhóm đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu sử dụng chỉ thị sinh học bằng rêu mọc tự nhiên tại các tỉnh, thành phố (rêu Barbula Indica) để quan trắc ô nhiễm không khí. Rêu là thực vật bậc thấp, rễ của nó là “rễ giả”, không hút chất dinh dưỡng từ đất mà chủ yếu hấp thụ chất từ không khí. Cấu tạo xốp, không có biểu bì bảo vệ, nên bề mặt rêu giống như một “tấm lọc sống”, giữ lại những chất ô nhiễm có trong không khí mà con người đang hít thở hằng ngày.

Từ năm 2016, ông Khiêm bắt đầu lấy mẫu tại các khu vực có nhiều khu công nghiệp và mật độ dân số cao như: Hà Nội, Hải Phòng, Bắc Ninh, Hưng Yên, Lâm Đồng.

Quy trình nghiên cứu bắt đầu bằng việc thu thập rêu sống từ tự nhiên, mẫu rêu sau đó được làm sạch, sấy khô và đưa vào phòng thí nghiệm sử dụng kỹ thuật hạt nhân để phân tích hàm lượng các nguyên tố ô nhiễm có trong rêu. Bằng phương pháp phân tích kích hoạt neutron, hàm lượng của các nguyên tố độc hại sẽ được xác định chính xác. Kết quả phân tích được xử lý bằng phần mềm bản đồ (GIS) và các mô hình toán học thống kê để xác định mức độ ô nhiễm cũng như chỉ ra các nguồn phát thải ô nhiễm.

Đối với những nơi không có rêu tự nhiên, nhóm áp dụng phương pháp “túi rêu”, lấy rêu sạch từ vùng núi cao cho vào túi lưới và treo tại các vị trí cần quan trắc ô nhiễm trong khoảng từ một đến vài tháng. Rêu treo sẽ hấp thụ chất ô nhiễm trong không khí, sau đó được thu về phân tích như các mẫu rêu sống ngoài tự nhiên. Phương pháp này rất phù hợp với các địa bàn đô thị, khu công nghiệp, nơi mật độ bê-tông hóa cao không thể thu thập được rêu sống.

Từ kết quả phân tích, nhóm xây dựng các bản đồ phản ánh mức độ ô nhiễm của từng địa phương và chỉ ra nguồn phát thải từ đâu (như từ giao thông, công nghiệp, đốt than, đốt sinh khối...). Cơ quan quản lý sẽ dựa vào các số liệu này để đưa ra giải pháp tối ưu kiểm soát và hạn chế các nguồn thải.

Kết quả nghiên cứu của Giáo sư, Tiến sĩ Lê Hồng Khiêm và đồng nghiệp đã công bố trên nhiều tạp chí khoa học quốc tế uy tín và được đánh giá cao.

Trong nghiên cứu mới nhất, nhóm đã phân tích 29 nguyên tố trong các mẫu rêu thu thập tại Lâm Đồng và 40 nguyên tố trong các mẫu rêu thu thập tại Hải Phòng, chỉ ra 6 nguồn gây ô nhiễm chính. Các bản đồ phân bố mức độ ô nhiễm của từng độc tố trong không khí tại Lâm Đồng và Hải Phòng đã được thiết lập.

Nhóm nghiên cứu cũng ước lượng hiệu quả kinh tế, thí dụ đối với địa bàn Hà Nội, nếu sử dụng 30 trạm quan trắc trên toàn thành phố thì mỗi năm mất khoảng 51 tỷ đồng, còn kinh phí quan trắc dùng rêu sẽ chỉ mất khoảng 1 tỷ đồng.

Giáo sư, Tiến sĩ Lê Hồng Khiêm nhấn mạnh, nhóm sẵn sàng chuyển giao công nghệ và hợp tác với các địa phương để quan trắc thường niên nhằm cung cấp số liệu ô nhiễm không khí cho các nhà quản lý.

HÀ LINH