Chương 1. Tổng quan tài liệu - Chương 2. Đối tượng, Nội dung, Phạm vi và Phương pháp nghiên cứu - Chương 3. Kết quả nghiên cứu và Bàn luận - Kết luận và Kiến nghị.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Nhựa và vi nhựa Nhựa bao gồm một nhóm rộng các hợp chất hữu cơ đa phân tử (polymers) được chiết xuất từ khí thiên nhiên, dầu mỏ và than (Chatterjee và Sharma, 2019). Các loại nhựa như polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene mật độ thấp (LDPE), và polyethylene mật độ cao (HDPE) chiếm 90% sản lượng nhựa trên toàn thế giới (Chatterjee và Sharma, 2019). 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 ra các sản phẩm nhựa lớn (GESAMP, 2019; Wagner, 2017). Vi nhựa thứ cấp được hình thành từ sự phân mảnh của các vật liệu nhựa có kích thước lớn bởi nhiều cơ chế khác nhau như sinh học, quang học, nhiệt học, cơ học, hóa học (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. Vi nhựa có hình dạng rất đa dạng và thường được xếp vào 5 nhóm chính: sợi (fibers), mảnh (fragments), viên (pellets), xốp (foams), và dạng tấm mỏng (films) (GESAMP, 2019).
Vi nhựa có mặt trong hầu hết các môi trường từ môi trường nước, đất và không khí (Gong và Xie, 2020). 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) hay sự xáo trộn của vi nhựa trên các bề mặt. Môi trường đất thường bị nhiễm bẩn vi nhựa thông qua các hoạt động nông nghiệp, chẳng hạn từ phân bón có nguồn gốc từ bùn thải được xử lý sinh học (biosolids), nước tưới, sự lắng đọng khí quyển, hoặc sự phân rã của các vật liệu nhựa trong quá trình sử dụng (ví dụ màng phủ nông nghiệp) (Qi và cs, 2020). Trong khi đó, các thủy vực nước ngọt như sông, hồ có thể bị nhiễm bẩn vi nhựa bằng nhiều con đường từ nước thải, từ các nhà máy xử lý nước, nước chảy tràn từ cống rãnh khi mưa lớn, hay nước chảy tràn bề mặt trong hoạt động nông nghiệp (Anderson và cs.
Vi nhựa được xem là một chất gây ô nhiễm môi trường với nhiều tác động có hại đến sinh vật và các hệ sinh thái ở nhiều mức độ khác nhau, chẳng hạn vi nhựa có thể gây ức chế thời gian ấp và nở của trứng, làm suy giảm hệ miễn dịch, gây dị dạng, giảm tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống ở sinh vật (Auta và cs. Độc tính của vi 5 nhựa thường liên quan đến 3 cơ chế: ức chế tiêu hóa; rò rỉ phụ gia có trong nhựa; phơi nhiễm với các chất ô nhiễm đi chung với nhựa (Anderson và cs, 2016). Vi nhựa có thể là nơi tích tụ các chất ô nhiễm hữu cơ và các kim loại nặng, có thể gây nên những ảnh hưởng xấu đối với thủy sinh vật như động vật phù du, cá, động vật có vú và cả chim biển. Nguy hiểm hơn, các chất ô nhiễm này có thể được vận chuyển lên các bậc dinh dưỡng cao hơn trong chuỗi thức ăn (hiện tượng tích lũy và khuếch đại sinh học) và có thể gây nguy hại cho sức khỏe con người (Eerkes-Medrano và cs, 2015; Ogata và cs, 2009).
Bên cạnh đó, vi nhựa cũng có thể là giá thể cho quần xã vi khuẩn sinh sống, là vật thể truyền bệnh trong hệ sinh thái thủy vực, mặc dù các hiểu biết về vấn đề này đến nay vẫn còn tương đối hạn chế (Anderson và cs., 2016; Holmes và cs, 2012). Tình hình nghiên cứu vi nhựa trong và ngoài nước 1. Các nghiên cứu trên thế giới Ở cấp độ toàn cầu, ô nhiễm vi nhựa đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng trên toàn thế giới. Vi nhựa được phát hiện có mặt ở khắp các hệ sinh thái từ nội địa cho đến biển khơi.
Trong nội địa, vi nhựa được báo cáo xuất hiện tại nhiều loại hình thủy vực nước ngọt trên thế giới như sông (Vermaire và cs., 2017; Park và cs., 2020), kênh đào (Leslie và cs., 2017) và hồ (Xiong và cs., 2018; Vaughan và cs. Tại khu vực ven biển, vi nhựa cũng được phát hiện với mật độ cao ở các vùng nước và trầm tích ven bờ (Desforges và cs., 2014; Aytan và cs., 2016), trầm tích bãi biển (Claessens và cs., 2011; Filho và cs., 2019), vịnh (Falahudin và cs., 2019), đầm phá (Bayo và cs., 2019; Vianello và cs., 2013), rừng ngập mặn (Nor và Obbard, 2014; Zhou và cs., 2020), thảm cỏ biển (Huang và cs., 2020; Seng và cs. Trong các đại dương trên toàn cầu, ước tính có khoảng 92,4% trong số 5,25 nghìn tỷ mảnh nhựa trôi nổi là vi nhựa (Eriksen và cs. Phần lớn vi nhựa tại các hệ sinh thái ven biển và trong các đại dương được cho là bắt nguồn từ các các hoạt động trong đất liền (Anderson và cs., 2016) mà các dòng sông và kênh rạch là những con đường vận chuyển vi nhựa quan trọng.
Các nghiên cứu gần đây ước tính sự phát thải nhựa từ các dòng sông vào đại dương vào khoảng 0,4 - 2,75 triệu tấn nhựa/năm và khoảng 33.481 tấn vi nhựa (Lebreton và cs., 2018; Schmidt và cs. Các khu vực cửa sông tại một số khu vực đã được phát hiện một lượng lớn vi nhựa trong nước và trầm tích và đã được xác định là những điểm nóng ô nhiễm vi nhựa (Ivar do Sul và Costa, 2013; Zhao và cs. Tuy nhiên, các nghiên cứu về ô nhiễm vi nhựa tại khu vực này vẫn còn khá ít ỏi, dẫn đến đặc điểm phân bố và và các tác động của vi nhựa tại các hệ sinh thái cửa sông vẫn còn chưa được hiểu rõ ràng (Ivar do Sul và Costa, 2013; Zhao và cs., 2015; Yonkos và cs. Tại Anh, trầm tích vùng triều cửa sông Tamar, Plymouth được nghiên cứu bởi Browne và cs.
(2010) đã ghi nhận 65% tổng số mảnh nhựa thu hồi được là vi nhựa có 6 nguồn gốc từ nhựa sử dụng trong bao gói, chất thải từ cống rãnh, từ nghề cá và hoạt động hàng hải. Trong đó, hơn 50% vi nhựa là polyolefins, và hơn 25% là nhựa EPS. Bốn cửa sông ở vịnh Chesapeake, Hoa Kỳ cũng được báo cáo có sự xuất hiện của vi nhựa trong nước với mật độ từ dưới 1,0 đến trên 560g/km2, đặc biệt mật độ vi nhựa trong nước được phát hiện có mối tương quan dương chặt chẽ với mật độ dân số và tỷ lệ đô thị hóa của lưu vực sông (Yonkos và cs. Severini và cs.
(2019) khi nghiên cứu vi nhựa tại cửa sông Bahía Blanca, Tây Nam Đại Tây Dương đã ghi nhận mật độ vi nhựa trong nước sông đạt 42,6 – 113,6 vi nhựa/m3, trong đó 72,7% là vi nhựa dạng sợi. Nguồn gốc của vi nhựa tại khu vực này được quy cho từ các hoạt động của cảng biển và từ các dòng thải sinh hoạt và công nghiệp trong nội địa. Nghiên cứu này cũng phát hiện ra sự xuất hiện của vi nhựa trong ruột loài hàu Crassostrea gigas với 91% là sợi vi nhựa, cảnh báo nguy cơ gây nguy hiểm cho các sinh vật khác tại vùng cửa sông và cho sức khỏe con người thông qua lưới thức ăn cũng như ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái cửa sông và các dịch vụ do nó đem lại. Tại cửa sông Goiania, Brazil, mật độ vi nhựa trong nước chiếm đến một nửa tổng mật độ ấu trùng của cá (Lima và cs.
Tại các cửa sông Tagus ở Bồ Đào Nha và sông Po ở Ý, vi nhựa cũng được tìm thấy trong loài sò Mytilus galloprovincialis với mật độ trong khoảng 0,05 - 0,34 vi nhựa/g mô ướt (Vandermeersch và cs. Ngoài ra, vi nhựa cũng được phát hiện trong nhiều loài thủy sản có giá trị kinh tế và giá trị sinh thái khác như loài cua Neohelice granulata ở cửa sông Tây Nam Đại Tây Dương (Villagran và cs., 2019), 24 loài cá ở khu vực cửa sông Brazil (Vendel và cs., 2017), loài hàu Crassostrea virginica và cua Panopeus herbstii ở cửa sông Florida (Waite và cs. Tại châu Á, Trung Quốc là một trong những quốc gia đi đầu trong các nghiên cứu về vi nhựa, dẫn đến nguồn thông tin về ô nhiễm vi nhựa tại khu vực này khá phong phú, bao gồm cả vi nhựa tại khu vực cửa sông ven biển. Năm 2014, Zhao và cộng sự đã báo cáo mật độ vi nhựa trong nước mặt tại vùng cửa sông Dương Tử (Yangtze river) lên đến 4137,3 ± 2461,5 vi nhựa/m3 nước, trong đó vi nhựa dạng sợi chiếm ưu thế (79%).
Năm 2015, Zhao và cộng sự đã ghi nhận mật độ trung bình của vi nhựa tại ba cửa sông Jiaojiang, Oujiang và Minjiang là 100 - 4100 vi nhựa/m3 nước. Trong đó, vi nhựa dạng sợi và dạng viên chiếm ưu thế với hơn 90% tổng số vi nhựa thu hồi được. Các loại nhựa chính được xác định bao gồm polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinylchloride (PVC), và polytetrafluoroethylene (PTFE). Ngoài ra, các tác giả cũng đã đưa ra cảnh báo về nguy cơ dễ bị nhầm lẫn vi nhựa là thức ăn đối với các loài cá tại cửa sông do phần lớn vi nhựa tại đây có kích thước dưới 2mm, tương đương với kích thước động vật phù du.
Cửa sông Trường Giang cũng được phát hiện bị ô nhiễm vi nhựa trong trầm tích với mật độ 121 ± 9 vi nhựa/kg trầm tích khô (Peng và cs. Trong đó, vi nhựa dạng sợi (93%), màu trong suốt (42%) và vi nhựa có kích thước nhỏ (<1mm) (58%) là phổ biến nhất. Rayon, polyester và 7 acrylic được xác định là những loại nhựa ưu thế và điều này chỉ ra rằng nguồn gốc của vi nhựa ở cửa sông Trường Giang có thể chủ yếu là từ hoạt động giặt quần áo. Gần đây, vi nhựa cũng được xác định trong lớp nước mặt cửa sông Trường Giang với mật độ trung bình đạt 157,2 ± 75,8 vi nhựa/m3 với sự ưu thế cũng thuộc về vi nhựa dạng sợi (77,8 – 91,6%) (Zhao và cs.
Bên cạnh đó, nhóm tác giả cũng đã ước tính sự phát thải của vi nhựa trong lớp nước mặt từ cửa sông vào đại dương lên đến 16 - 20 nghìn tỉ mảnh vi nhựa, với khối lượng khoảng 537,6 - 905,9 tấn/năm.