Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm chất thải nhựa đang là thách thức sinh thái nghiêm trọng hàng đầu trên quy mô toàn cầu. Theo số liệu từ Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế, lượng nhựa tiêu thụ toàn cầu đạt 460 triệu tấn, làm phát sinh khoảng 353 triệu tấn chất thải nhựa mỗi năm, trong đó bao bì đóng gói dùng một lần chiếm tới 42%. Tại Việt Nam, thống kê của Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc cho thấy khối lượng rác nhựa thải ra biển dao động từ 0,28 đến 0,73 triệu tấn mỗi năm, đứng thứ 4 trong số 20 quốc gia có lượng xả thải cao nhất thế giới. Đáng chú ý, mức tiêu thụ nhựa bình quân đầu người tại Việt Nam đã tăng nhanh từ 3,8 kg/người/năm lên 54 kg/người/năm, trong đó rác nhựa chiếm 8% đến 12% tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt.

Tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, mạng lưới chợ truyền thống ven sông ngòi đóng vai trò trung tâm thương mại nhưng cũng là nguồn phát sinh rác thải chưa được kiểm soát chặt chẽ. Riêng tại tỉnh Trà Vinh, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh tăng từ 299,18 tấn/ngày lên 428,84 tấn/ngày trong giai đoạn vừa qua, trong khi lượng rác thải thất thoát ra môi trường ước tính khoảng 128 tấn/ngày với hơn 7 tấn là chất thải nhựa. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là làm rõ thực trạng ô nhiễm và đánh giá mức độ rủi ro sinh thái đối với môi trường nước mặt do sự rò rỉ hóa chất phụ gia Bisphenol A từ chất thải nhựa tại các chợ ven sông.

Mục tiêu cụ thể của công trình là điều tra thành phần lý học của chất thải nhựa tại 10 chợ truyền thống ven kênh rạch trên địa bàn huyện Duyên Hải và thị xã Duyên Hải, đồng thời định lượng hàm lượng Bisphenol A trong môi trường nước mặt và trầm tích đáy sông. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện thực địa trong năm 2023 tại các điểm nút giao thương ven biển tỉnh Trà Vinh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài thể hiện qua việc cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác, xác lập hệ số rủi ro sinh thái vượt ngưỡng an toàn, từ đó xây dựng các giải pháp quản lý có tính định lượng cao nhằm giảm thiểu nguy cơ rò rỉ độc chất ra biển Đông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng khung lý thuyết Đánh giá Rủi ro Môi trường (ERA) theo tiêu chuẩn của Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ kết hợp với lý thuyết phân mảnh polyme trong môi trường nước. Mô hình đánh giá rủi ro dự báo được triển khai qua 4 giai đoạn logic: Nhận diện mối nguy hại, Đánh giá độc tính, Đánh giá phơi nhiễm và Mô tả đặc tính rủi ro.

Hệ thống khái niệm nền tảng trong luận văn bao gồm:

  1. Chất thải nhựa sinh hoạt: Phân loại theo 7 nhóm mã nhận dạng quốc tế gồm Polyethylene terephthalate (PET), Polyethylene tỷ trọng cao (HDPE), Polyvinyl Chloride (PVC), Polyethylene tỷ trọng thấp (LDPE), Polypropylene (PP), Polystyrene (PS) và nhóm nhựa khác.
  2. Bisphenol A (BPA - C15H16O2): Hợp chất phụ gia phenolic thường được dùng để tăng độ bền cơ lý nhưng có độc tính gây rối loạn hệ nội tiết và ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của sinh vật thủy sinh ngay ở nồng độ cực thấp.
  3. Hệ số rủi ro sinh thái (Risk Quotient - RQ): Thương số giữa nồng độ môi trường đo được (MEC) và nồng độ dự đoán không gây tác động bất lợi (PNEC). Mức độ rủi ro được chia thành ba cấp độ: rủi ro thấp khi RQ từ 0,01 đến 0,1; rủi ro trung bình khi RQ từ 0,1 đến 1,0; và rủi ro cao khi RQ lớn hơn hoặc bằng 1,0. Đối với hợp chất BPA, ngưỡng PNEC trong môi trường nước ngọt được tổng hợp ở mức 790 ng/L và trong trầm tích dao động từ 36 đến 63 ng/g.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thiết lập cỡ mẫu khảo sát toàn diện tại 10 chợ truyền thống ven sông tiêu biểu trong tổng số 26 chợ của khu vực Duyên Hải. Phương pháp chọn mẫu phi xác suất có chủ đích kết hợp ngẫu nhiên đơn giản được áp dụng nhằm chọn ra các chợ có mật độ giao thương cao, lượng rác lớn và tiếp giáp trực tiếp với các tuyến đường thủy huyết mạch.

Quy trình thu thập và phân tích dữ liệu gồm các bước:

  • Lấy mẫu chất thải rắn: Thu thập 20 mẫu chất thải rắn theo tiêu chuẩn TCVN 9466:2012 tương đương ASTM D6009-12. Trong đó, 10 mẫu tổ hợp (khối lượng 3 kg/mẫu, trộn từ 3 mẫu đơn 1 kg) được lấy tại bãi chứa rác tập trung của từng chợ; 10 mẫu rác trôi nổi được vớt trực tiếp trên mặt nước ven kênh rạch tiếp giáp chợ trong phạm vi bán kính 5 đến 10 mét. Rác nhựa sau thu gom được làm sạch, sấy khô và phân loại theo kích cỡ và chủng loại polyme.
  • Lấy mẫu nước và trầm tích: Lựa chọn 5 khu chợ có lượng phát thải lớn nhất gồm chợ thị trấn Long Thành, chợ thị xã Duyên Hải, chợ Long Vĩnh, chợ Đôn Xuân và chợ Hiệp Thạnh. Tiến hành thu thập 15 mẫu nước mặt (1 lít/mẫu) theo tiêu chuẩn TCVN 6663-6:2018 tại 3 vị trí trên mỗi tuyến sông: ngay sau chợ, cách 300 mét về phía thượng nguồn và cách 300 mét về phía hạ nguồn; đồng thời thu thập 5 mẫu trầm tích tầng mặt bằng gàu lấy mẫu chuyên dụng.
  • Phương pháp phân tích hóa học: Mẫu nước được xử lý làm sạch bằng phương pháp chiết pha rắn (SPE), trong khi mẫu trầm tích được chiết siêu âm 3 lần với dung môi Dichloromethane tinh khiết. Hàm lượng BPA được định lượng trên hệ thống Sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS) Agilent 1200/6130 tại Viện Môi trường Nhiệt đới. Phương pháp LC-MS được lựa chọn nhờ độ chọn lọc cao, độ nhạy vượt trội ở giới hạn nồng độ vết và khả năng loại bỏ nhiễu nền từ các hợp chất hữu cơ phức tạp trong môi trường nước phù sa. Toàn bộ đợt lấy mẫu và phân tích thực nghiệm được hoàn tất trong tháng 04 năm 2023.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích thành phần cơ học và hóa học tại các chợ ven sông khu vực Duyên Hải chỉ ra các phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, tỷ lệ chất thải nhựa trong tổng lượng chất thải rắn tại các bãi tập kết bên trong chợ dao động từ 23,3% đến 36,7%. Đặc biệt, tại dải nước ven kênh rạch liền kề chợ, tỷ lệ rác nhựa trôi nổi chiếm tỷ trọng áp đảo từ 26,7% đến 43,3%, cao hơn đáng kể so với khu vực đất liền do tính chất nhẹ và khó chìm của bao bì nhựa.

Thứ hai, cấu trúc thành phần nhựa ghi nhận sự vượt trội của nhựa PET (chiếm khoảng 35% đến 45% tổng lượng nhựa), kế tiếp là PP (khoảng 20% đến 28%), LDPE (khoảng 15% đến 22%), còn lại là PS, HDPE và PVC. Điều này phản ánh rõ nét nhu cầu sử dụng chai nước giải khát, túi xách nilon và khay xốp đóng gói thực phẩm tươi sống của các tiểu thương.

Thứ ba, nồng độ Bisphenol A đo được trong nước mặt tại các điểm xả trực tiếp sau chợ đạt giá trị rất cao. Đánh giá rủi ro sinh thái cho thấy chỉ số RQ tại tất cả các điểm nước mặt giáp chợ đều vượt ngưỡng 1,0 (RQ > 1), xếp vào mức rủi ro sinh thái cao. Tại các điểm quan trắc cách 300 mét về thượng lưu và hạ lưu, nồng độ BPA có xu hướng giảm từ 30% đến 65% nhờ tác động pha loãng của lưu lượng dòng chảy tự nhiên.

Thứ tư, sự tích lũy BPA trong trầm tích đáy sông ghi nhận hệ số RQ lớn hơn 1 tại 4 trên 5 chợ khảo sát, chứng minh độc chất này không chỉ tồn tại trong cột nước mà còn lắng đọng lâu dài trong bùn đáy, ngoại trừ điểm trầm tích tại chợ thị xã Duyên Hải có chỉ số thấp hơn do chịu tác động rửa trôi mạnh từ luồng tàu thuyền trên sông Quan Chánh Bố.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm nhựa nghiêm trọng bắt nguồn từ tập quán kinh doanh truyền thống ven sông, nơi các biện pháp che chắn rác thải còn thô sơ. Thói quen sử dụng đồ nhựa tiện lợi một lần kết hợp với hạ tầng thu gom chưa khép kín khiến gió, triều cường và nước mưa cuốn trôi một lượng lớn phế phẩm xuống dòng nước.

Khi trình bày dữ liệu nghiên cứu, các chuỗi số liệu được thể hiện tối ưu qua biểu đồ cơ cấu tròn cho thấy sự chiếm lĩnh của nhóm nhựa dùng một lần (PET, PP, LDPE), kết hợp cùng biểu đồ cột biến thiên nồng độ BPA trên mặt cắt không gian 3 điểm (thượng lưu 300 mét, điểm giáp chợ và hạ lưu 300 mét) nhằm làm nổi bật rõ vai trò của chợ như một nguồn điểm phát thải độc chất.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, phát hiện này tương đồng với kết quả tại lưu vực sông Hooghly tại Ấn Độ và vùng đất ngập nước hồ Poyang tại Trung Quốc, nơi phụ gia nhựa tạo ra chỉ số rủi ro sinh thái RQ vượt ngưỡng 1 đối với các loài giáp xác và động vật thân mềm. Tuy nhiên, khi đối chiếu với các thủy vực nội địa như hệ thống hồ nội thành Hà Nội (nồng độ BPA dao động từ 6,6 đến 284 ng/L với mức rủi ro thấp), môi trường nước mặt ven sông Duyên Hải có mức độ phơi nhiễm BPA cao hơn hẳn. Điều này khẳng định môi trường sông nước hở chịu áp lực rò rỉ hóa chất độc hại từ rác nhựa trực tiếp và nghiêm trọng hơn nhiều so với các hồ kín có sự quản lý thu gom bài bản.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm kiểm soát ô nhiễm và ngăn chặn sự phát tán chất thải nhựa cùng độc chất BPA từ các chợ ven sông ra biển, luận văn đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể:

  1. Thiết lập rào chắn và thu gom rác mặt nước tự động: Ban Quản lý Chợ phối hợp cùng Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện và thị xã Duyên Hải triển khai lắp đặt hệ thống phao chắn rác và lưới thu gom cố định tại 100% các đoạn bờ sông tiếp giáp khu vực kinh doanh. Mục tiêu đặt ra là ngăn chặn tối thiểu 85% lượng rác nhựa trôi nổi phát tán xuống lòng sông trong giai đoạn 2024 - 2025.
  2. Chuyển đổi vật liệu bao bì và áp dụng kinh tế tuần hoàn: Ủy ban nhân dân các xã và thị trấn chủ trì vận động tiểu thương thay thế 50% túi nilon khó phân hủy và khay xốp PS bằng túi sinh học tự hủy, lá chuối và bao bì giấy tái chế. Chương trình hướng tới cắt giảm 40% lượng phát sinh nhựa dùng một lần tại các quầy hàng thực phẩm trước năm 2026.
  3. Chuẩn hóa hạ tầng phân loại rác tại nguồn: Doanh nghiệp dịch vụ công ích đô thị bố trí hệ thống thùng thu gom 3 ngăn (hữu cơ, tái chế và rác còn lại) với mật độ dày đặc tại khu vực kinh doanh hải sản và ăn uống. Lịch thu gom được tăng cường lên 2 lần mỗi ngày nhằm giải tỏa dứt điểm lượng rác phát sinh, đạt tỷ lệ thu gom và xử lý đạt 95% vào quý 4 năm 2025.
  4. Xây dựng mạng lưới quan trắc vi lượng độc chất định kỳ: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Trà Vinh đưa chỉ tiêu Bisphenol A và các phụ gia nhựa vào danh mục giám sát chất lượng nước mặt và trầm tích định kỳ 6 tháng một lần. Mục tiêu nhằm theo dõi diễn biến và kiểm soát hệ số rủi ro sinh thái RQ duy trì dưới ngưỡng 0,1 tại các lưu vực thủy sản trọng điểm giai đoạn 2025 - 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

  1. Cán bộ quản lý môi trường và nhà hoạch định chính sách địa phương: Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng và phương pháp luận tính toán hệ số RQ chuẩn xác, hỗ trợ quá trình xây dựng kế hoạch hành động giảm rác thải nhựa đại dương và ban hành các quy chế quản lý chất thải ven sông cấp tỉnh.
  2. Ban quản lý chợ truyền thống và công ty vệ sinh môi trường đô thị: Đề tài cung cấp hướng dẫn thực tế về cơ cấu thành phần rác thải, giúp tối ưu hóa sơ đồ bố trí thùng rác, xây dựng quy trình phân loại rác tại nguồn và thiết kế hệ thống chắn rác bờ kè đạt hiệu quả kinh tế cao.
  3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Quản lý Môi trường: Tài liệu là tài liệu tham khảo học thuật giá trị về kỹ thuật chiết tách pha rắn SPE, quy trình định lượng sắc ký LC-MS đối với các hợp chất vi lượng, cùng mô hình đánh giá rủi ro sinh thái bán định lượng cho các vùng sinh thái cửa sông.
  4. Các tổ chức phi chính phủ và các hội đồng cộng đồng bảo vệ nguồn lợi thủy sản: Dữ liệu định lượng độc chất trong luận văn là bằng chứng khoa học phục vụ các chiến dịch truyền thông nâng cao nhận thức, vận động các sáng kiến xanh nhằm bảo vệ sinh kế nuôi trồng thủy sản ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao chất thải nhựa tại chợ ven sông lại gây ra rủi ro sinh thái cao hơn các bãi rác nội đồng? Chợ ven sông có mật độ phát sinh chất thải nhựa cao từ 23,3% đến 36,7%, chủ yếu là bao bì tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm. Khi rác thải rơi trực tiếp xuống dòng nước mà không qua chôn lấp hợp vệ sinh, quá trình ngâm rửa và quang hóa diễn ra tức thì, giải phóng nhanh các chất phụ gia độc hại như BPA vào nguồn nước mặt phục vụ tưới tiêu và nuôi trồng thủy sản.

Chỉ số rủi ro sinh thái RQ lớn hơn 1 của hợp chất BPA có ý nghĩa gì đối với thủy sinh vật? Hệ số rủi ro RQ lớn hơn 1 phản ánh nồng độ thực tế của Bisphenol A trong nước mặt và trầm tích đã vượt qua ngưỡng nồng độ dự đoán không gây tác động tiêu cực (PNEC = 790 ng/L). Mức độ này cảnh báo nguy cơ độc học cao, gây rối loạn chức năng tuyến giáp, suy giảm khả năng sinh sản của các loài giáp xác và cá, đồng thời làm mất cân bằng cấu trúc sinh thái đáy sông.

Loại nhựa nào phát sinh nhiều nhất và có tốc độ phân giải thôi nhiễm BPA cao nhất tại khu vực Duyên Hải? Khảo sát thực địa ghi nhận nhựa PET chiếm tỷ trọng cao nhất (trên 35%), theo sau là nhựa PP và LDPE. Mặc dù PET là nhựa nhiệt dẻo có độ bền cơ học cao, việc tiếp xúc liên tục với ánh nắng mặt trời và môi trường kiềm mặn tại vùng duyên hải làm đẩy nhanh tốc độ phân mảnh quang học, thôi nhiễm lượng lớn phụ gia BPA ra môi trường nước xung quanh.

Quy trình phân tích LC-MS được ứng dụng trong đề tài có ưu thế kỹ thuật gì nổi bật? Hệ thống sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS) kết hợp làm sạch bằng chiết pha rắn (SPE) mang lại độ nhạy tuyệt đối ở giới hạn phát hiện nanogram/lít. Phương pháp này cho phép nhận dạng chính xác cấu trúc hóa học của hợp chất BPA trong nền mẫu nước mặt phù sa và bùn trầm tích ven biển nhiều tạp chất hữu cơ, loại bỏ sai số phân tích tối đa.

Các mô hình đề xuất trong luận văn có thể nhân rộng cho các địa phương khác ở Đồng bằng sông Cửu Long không? Các giải pháp hoàn toàn có khả năng chuyển giao nhờ tính tương đồng về tập quán văn hóa chợ nổi và mạng lưới sông rạch chằng chịt tại miền Tây Nam Bộ. Mô hình kết hợp phao rác ven bờ kè, phân loại rác 3 nhóm theo Luật Bảo vệ Môi trường 2020 và kiểm soát chỉ số RQ định kỳ là bộ công cụ chuẩn hóa cho hơn 1.000 chợ truyền thống toàn vùng.

Kết luận

  • Luận văn đã định lượng chính xác tỷ lệ chất thải nhựa tại các chợ ven sông Duyên Hải chiếm từ 23,3% đến 36,7% trong rác chợ và từ 26,7% đến 43,3% trong rác trôi nổi, với sự thống trị của nhựa PET và PP.
  • Nghiên cứu đã chứng minh mức rủi ro sinh thái ở cấp độ cao (RQ > 1) của phụ gia độc hại Bisphenol A trong cả pha nước mặt và tầng trầm tích đáy tiếp giáp các chợ đầu mối.
  • Công trình đã đóng góp cơ sở dữ liệu thực nghiệm tiên phong về tương quan giữa chất thải nhựa chợ truyền thống và sự ô nhiễm hóa chất phụ gia tại vùng duyên hải Trà Vinh.
  • Khung lộ trình quản lý giai đoạn 2024 - 2026 được xây dựng chi tiết với các chỉ tiêu chặn 85% rác trôi nổi, thay thế 50% đồ nhựa dùng một lần và giám sát định kỳ hệ số RQ dưới ngưỡng 0,1.
  • Các cơ quan quản lý và cộng đồng dân cư cần nhanh chóng chung tay triển khai các biện pháp ngăn ngừa xả rác xuống kênh rạch, gìn giữ nguồn tài nguyên nước mặt trong lành và bảo vệ hệ sinh thái biển bền vững.