Quan trắc ô nhiễm không khí bằng… rêu

Xử lý các mẫu rêu tại phòng thí nghiệm.

Có hai phương pháp quan trắc ô nhiễm không khí bằng rêu rất thích hợp để áp dụng tại Việt Nam là thu thập tại khu vực cần nghiên cứu hoặc lấy mẫu ở các vùng không ô nhiễm và treo ở khu vực khảo sát.

Nhận biết không khí ô nhiễm

GS.TS Lê Hồng Khiêm và cộng sự Viện Vật lý - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Viện Hàn lâm) đã nghiên cứu dùng chỉ thị sinh học bằng rêu để quan trắc ô nhiễm không khí, phương pháp mới chưa từng được áp dụng tại Việt Nam.

Nhóm tác giả đã tiến hành quan trắc ô nhiễm không khí tại nhiều tỉnh thành trong cả nước như Hà Nội, Hải Phòng, Lâm Đồng, Bắc Ninh, Hưng Yên... và đưa ra nhiều kết quả về mức độ ô nhiễm kim loại nặng, nguồn gốc phát thải các chất ô nhiễm..., mở ra hướng quan trắc ô nhiễm không khí mới.

GS Lê Hồng Khiêm cho biết, hiện nay, để đo mức độ ô nhiễm không khí, Việt Nam đã xây dựng các trạm quan trắc tự động. Tuy nhiên, số trạm lắp đặt còn ít do phải đầu tư chi phí lớn và cần đội ngũ cán bộ có trình độ kỹ thuật cao để bảo trì, hiệu chuẩn lại các thiết bị phân tích.

Thêm vào đó, tuổi thọ các thiết bị không cao do các trạm được đặt ở ngoài trời dưới thời tiết khắc nghiệt. Ngoài ra, các trạm này chỉ được trang bị các thiết bị theo dõi các khí độc như SOx, NOx, Cox... hàm lượng bụi mịn PM10, PM2.5..., khó giải được bài toán về ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong không khí và càng khó để phát hiện ra các nguồn phát thải ô nhiễm một cách chính xác.

Một cách khác để xác định mức độ ô nhiễm không khí là sử dụng máy bơm hút khí kết hợp với các phin lọc nhưng không thể quan trắc trên một khu vực rộng tại cùng một thời điểm. Hơn nữa, kết quả phân tích chỉ phản ánh mức độ ô nhiễm tức thời trong một khoảng thời gian nhất định.

Ngoài ra, các máy đo ô nhiễm không khí cầm tay là cách thường được các cơ quan quản lý môi trường sử dụng. Tuy nhiên, do độ nhạy phát hiện của máy này rất thấp nên chỉ được sử dụng trong trường hợp có sự cố về môi trường.

GS Khiêm luôn trăn trở tìm kiếm các phương pháp quan trắc mới với chi phí thấp, dễ áp dụng và cùng một lúc có thể triển khai tại nhiều khu vực. Sau nhiều năm nghiên cứu, ông đã tìm ra câu trả lời là sử dụng chỉ thị rêu.

Cây rêu là thực vật bậc thấp với bộ rễ giả, gần như không có biểu bì, không có lớp màng bên ngoài, có độ xốp rất cao, bề mặt tiếp xúc với không khí lớn, sự phát triển của nó chủ yếu nhờ việc hút dinh dưỡng từ không khí. Về mặt vật lý, nó hoạt động giống như một bộ lọc để hấp thụ các độc tố trong không khí. Ngoài ra, rêu mọc tự nhiên ở nhiều nơi, dễ sống nên việc thu thập, bảo quản và phân tích mẫu rất thuận lợi.

GS.TS Lê Hồng Khiêm tại Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân (Dubna, Liên bang Nga).

Chỉ mặt chính xác hàm lượng chất ô nhiễm không khí

GS.TS Lê Hồng Khiêm chia sẻ, ở Paris (Pháp) hiện nay, họ xây dựng những bức tường rêu để làm sạch không khí trong thành phố. Năm 2017, nhóm nghiên cứu của GS Khiêm đã thực hiện phương pháp dùng chỉ thị rêu để đo mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở Hà Nội và Hải Phòng với hơn 1.000 mẫu rêu thu thập tại 2 thành phố này.

Từ mẫu thu được, nhóm đã xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí từ năm 2017 - 2019 là kết quả của đề tài KH&CN cấp Quốc gia “Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong không khí thông qua chỉ thị rêu Barbula indica”.

Năm 2022 - 2023, nhóm nghiên cứu tiếp tục thực hiện đề tài “Nghiên cứu ô nhiễm không khí dùng chỉ thị sinh học rêu” ở cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với mục tiêu dùng chỉ thị sinh học rêu và kỹ thuật hạt nhân để nghiên cứu ô nhiễm không khí tại một số khu vực khác nhau ở Việt Nam như Hải Phòng và Lâm Đồng.

Trong nghiên cứu, nhóm đã phân tích và đưa ra bảng số liệu hàm lượng của 29 nguyên tố hóa học trong các mẫu rêu thu được tại 40 vị trí khác nhau của tỉnh Lâm Đồng và tại 39 vị trí thuộc địa bàn thành phố Hải Phòng.

Khi áp dụng phương pháp chỉ thị sinh học rêu và kỹ thuật hạt nhân để phân tích hàm lượng các chất hóa học gây ô nhiễm không khí trong rêu tại khu vực nghiên cứu, tác giả đã chỉ ra mức độ ô nhiễm và phát hiện được các nguồn phát thải các chất ô nhiễm vào không khí. Trong đó, 6 nhân tố gây ô nhiễm trên địa bàn của thành phố Hải Phòng được xây dựng bằng phần mềm Hệ thống thông tin địa lý GIS.

GS Khiêm cho biết: Có 2 phương pháp quan trắc ô nhiễm không khí bằng rêu rất thích hợp để áp dụng tại Việt Nam. Một là sử dụng rêu sống thu thập tại khu vực cần nghiên cứu, được áp dụng với những khu vực có loại rêu này (phương pháp thụ động).

Hai là lấy mẫu rêu sống ở các vùng không có ô nhiễm và cho vào các túi lưới làm bằng vật liệu ni lông để treo ở các khu vực cần khảo sát (phương pháp chủ động).

Để phát triển hướng nghiên cứu này, cần nhiều trang thiết bị, phòng thí nghiệm... chuyên dụng để phân tích thành phần hóa học, độc tố trong các mẫu rêu. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay chưa có các thiết bị phân tích đạt độ nhạy cần thiết.

Việc phân tích trong nghiên cứu này được thực hiện trên lò phản ứng hạt nhân IBR-2 của Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân Dubna (Nga) và lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt.

Từ những kết quả đã đạt được, ông hy vọng sẽ được tiếp tục nghiên cứu và triển khai phương pháp mới trên nhiều tỉnh thành, tiến tới việc ứng dụng chỉ thị sinh học rêu

Barbula indica thành phương pháp quan trắc ô nhiễm không khí phổ biến tại Việt Nam. Qua đó, hỗ trợ hiệu quả công tác hoạch định chính sách quản lý ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng trong tương lai.

Mai Nhật