MỞ ĐẦU Theo số liệu báo cáo mới nhất tháng 1/2019 của tổ chức y tế thế giới WHO thì trên thế giới hàng năm có 4,2 triệu người chết lên quan đến các bệnh về ô nhiễm môi trường không khí và 91% dân số thế giới phải sống trong điều kiện, chất lượng không khí có nồng độ bụi mịn vượt quá tiêu chuẩn của WHO (10 µg/m3). Trong khi đó ở Châu Âu nghiên cứu chỉ ra rằng 800000 người chết hàng năm do liên quan đến ô nhiễm không khí mà nguyên nhân chủ yếu là do bụi PM2.5 là một trong những tác nhân gây nên nhiều loại bệnh và làm suy giảm sức khỏe của con người, nó là đối tượng nghiên cứu liên quan đến tỷ lệ chết ở trẻ em, người già ở nhiều thành phố trên thế giới [2-4]. Ngoài các thành phần trực tiếp tạo ra bụi PM2.5 như các chất hữu cơ, khí thải từ hoạt động công nghiệp và giao thông thì ô nhiễm thứ cấp cũng là nguyên nhân quan trọng làm tăng nồng độ PM2.5 trong không khí. Các nghiên cứu về thành phần chất ô nhiễm trong bụi PM2.5 trong những năm gần đây được quan tâm và nghiên cứu.
Khi phân tích được nồng độ các thành phần hữu cơ, vô cơ chứa anion, cation, và muội than đen, phương pháp phân tích thành phần chính (PCA) thường được sử dụng để tìm ra nguồn gốc gây ô nhiễm. Thành phần và nguồn gốc ô nhiễm bụi PM2.5 được làm rõ sẽ giúp các cơ quan quản lý nhà nước ban hành các chính sách phù hợp làm giảm mức độ ô nhiễm PM 2. Để đánh giá rủi ro ảnh hưởng đến sức khỏe con người, khi nồng độ bụi mịn PM 2.5 trong không khí ở ngoài trời tăng lên thì sẽ làm cho không khí bị mờ đi và tầm nhìn bị giảm trông giống như sương mù. Bụi mịn PM 2.5 có thể dễ dàng xâm nhập vào cơ thể con người thông qua đường hô hấp và gây nên một số bệnh nguy hiểm như đột quỵ, tim mạch, ung thư… Người thường xuyên phải tiếp xúc với bụi mịn có thể gặp phải các vấn đề về sức khỏe như hắt hơi, sổ mũi, khó thở, khô mắt… Khi tiếp xúc lâu dài thì sẽ làm gia tăng tỷ lệ giảm chức năng phổi, viêm phế quản mãn tính và tăng tỷ lệ tử vong do ung thư phổi và bệnh tim ở người bệnh.
Theo thống kê thì mỗi năm, bụi mịn có thể tăng 10 μg/m3, đồng nghĩa với việc số bệnh nhân cấp cứu vì bệnh cao huyết áp sẽ tăng 8% và các bệnh về tim mạch cũng tăng lên đáng kể. Ngoài những mối nguy hiểm kể trên thì bụi mịn PM2.5 còn được mệnh danh là sát thủ có thể thúc đẩy, làm đẩy nhanh quá trình tiến triển của bệnh xơ gan và làm tăng nguy cơ mắc bệnh chuyển hóa và rối loạn chức năng gan, góp phần vào sự phát triển của bệnh tiểu đường. 2 Nghiên cứu tại Hà Nội cho thấy mối liên quan giữa bệnh đường hô hấp ở trẻ em với ô nhiễm bụi. Nghiên cứu thực hiện từ tháng 9/2010 đến 9/2011, số liệu nồng độ bụi PM10, PM2.5 và PM1 được đo đạc, đánh giá mối tương quan với số liệu bệnh nhân nhập viện tại bệnh viện nhi Trung Ương, kết quả cho thấy trong cùng thời gian phơi nhiễm khi nồng độ PM10, PM2.5 và PM10 tăng lên 10 µg/m3 thì số trẻ mắc bệnh tăng lần lượt là 1,4; 2,2 và 2,5%.
Từ kết quả này cho chúng ta thấy nồng độ bụi càng nhỏ, nguy cơ gây ra các bệnh đối với trẻ em càng lớn. Nghiên cứu cũng cho thấy không có sự khác biệt về giới tính của bệnh nhân, tuy nhiên số lượng trẻ sơ sinh mắc bệnh nhiều hơn là trẻ em trong độ tuổi nghiên cứu từ 0-5 tuổi [5]. Bụi mịn có đường kích nhỏ hơn 2,5 µm (PM2.5) trong không khí ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và cơ quan quản lý của Việt Nam nói chung và thế giới nói riêng. Nguồn gốc của bụi mịn PM2.5 có thể được phát sinh từ phát thải trực tiếp hoặc sinh ra do ô nhiễm thứ cấp hay do sự lan truyền các chất ô nhiễm trong không khí đưa bụi từ nơi này đến nơi khác.
Thành phần hóa học trong bụi mịn PM2.5 gồm các cation, anion, kim loại, hợp chất hữu cơ, sol khí[6, 7]. Để phân tích được các thành phần kim loại trong bụi, thiết bị AAS, ICP thường được sử dụng, các thành phần hữu cơ như PAHs, PCBs sẽ dùng thiết bị GCMS, còn các ion hòa tan trong nước phổ biến nhất là sử dụng sắc ký ion (IC). Xử lý mẫu cho phân tích các ion trên IC có ưu điểm là không tốn thời gian và chi phí thấp vì không cần đến dung môi hóa chất để tách chiết. Qua đánh giá tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy, nghiên cứu về thành phần, đặc tính và nguồn phát thải của bụi PM 2.5 đã được thực hiện nhiều ở trên thế giới.
Tuy nhiên, nghiên cứu về thành phần các cation, anion trong bụi PM2.5 ở Việt Nam vẫn còn hạn chế, đặc biệt là khu vực Hà Nội, nơi tập trung đông dân cư, có nhiều hoạt động giao thông, các công trình xây dựng,. Đề tài nghiên cứu này thực hiện sẽ tập trung giải quyết vấn đề sau: Xây dựng phương pháp đánh giá thành phần cation, anion của bụi PM 2.5 tại Hà Nội trên sắc ký ion (IC). Do vậy, mục tiêu của đề tài là xây dựng phương pháp phân tích thành phần cation (NH4+, Na+, K+) và 3 anion (NO3-, SO42-, Cl-), bước đầu xác định nguồn gốc ô nhiễm bụi PM2.5 tại Hà Nội.TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM PM2.5 TRONG KHÔNG KHÍ PM là một chất gây ô nhiễm không khí, bao gồm hỗn hợp các hạt rắn và hạt lỏng, chúng lơ lửng trong không khí. Chỉ số PM thường được dùng để đề cập đến các hạt có đường kính nhỏ hơn 10 μm (PM10) và nhỏ hơn 2,5 μm (PM2.
Những hạt này thường được gọi chung là bụi mịn, bụi siêu mịn có kích thước nhỏ hơn 1 μm. Theo đó, bụi mịn PM2.5 là loại bụi mịn có đường kính nhỏ hơn 2,5 μm. Nguồn gốc của bụi mịn chủ yếu sinh ra từ khí thải giao thông (các loại xe cơ giới nhất là xe chạy bằng dầu diesel), nhà máy công nghiệp, nhà máy điện, công trường xây dựng, khói do đốt rác, đốt gỗ, phấn hoa, chất thải công trùng,… Tác hại của bụi PM2.5 : Bụi siêu mịn 2,5 ảnh hưởng trực tiếp tới tất cả mọi người. Trong đó, bụi mịn ảnh hưởng nghiêm trọng tới những người lớn tuổi và trẻ em.
Do hệ miễn dịch chưa phát triển đầy đủ, trẻ em chịu tác động nhiều nhất của ô nhiễm không khí. Cùng một nồng độ khí ô nhiễm hít phải, lượng chất trực tiếp đi vào cơ thể trẻ em có thể cao gấp 2 lần người lớn. Gây dị ứng: Ở mức độ nhẹ nhất, bụi PM2.5 mang theo vi khuẩn bám vào bề mặt của cơ thể. Gây cảm giác ngứa ngáy, khó chịu, dị ứng.
Một số trường hợp nặng hơn sẽ gây đau mắt, viêm mũi, các bệnh về tai mũi họng. Theo thống kê của Bộ Y tế, hiện nay ô nhiễm không khí chính là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến các bệnh về tai, mũi, họng.5 gây suy giảm hệ miễn dịch: Bụi PM2.5 có thể hấp thụ chất độc, đồng thời mang theo vi khuẩn và virus ngoài môi trường. Theo đó, khi xâm nhập vào cơ thể chúng lại thải độc tố ngấm vào cơ thể làm suy giảm hệ miễn dịch. Gây viêm phổi, tắc nghẽn phổi mãn tính: Bụi PM2.5 có xâm nhập vào cơ thể người thông qua hoạt động hít thở.
Sau đó, chúng theo đường dẫn khí, bám và tích tụ vào khí quản và bề mặt phổi. Theo thời gian, lượng bụi này tích tụ càng nhiều, gây ảnh hưởng càng lớn tới phổi. Đặc biệt PM2.5 có kích thước siêu nhỏ có thể xâm nhập sâu. Khi lượng bụi tích tụ đủ lớn sẽ có thể dẫn đến tử vong.5 xâm nhập vào máu gây nhồi máu cơ tim: Nghiên cứu mới nhất của khoa tim mạch bệnh viện Nhân dân thuộc đại học Bắc Kinh cũng đã chia sẻ những tác hại của PM2.5 như sau: “Trong khoảng thời gian ngắn bụi mịn PM2.5 có thể khiến chỗ tắc mạch máu bình thường không nghiêm trọng đột nhiên bị vỡ, tạo ra nghẽn mạch, gây nên nhồi máu cơ tim cấp tính”.
Thực trạng ô nhiễm: Tình trạng ô nhiễm không khí toàn cầu đã lên tới mức báo động. Cũng theo WHO, từ năm 2016, ô nhiễm không khí đã làm trên 4,2 triệu người chết sớm. Trong số này 91% ở các nước nghèo đông dân thuộc Đông Nam Á và Tây Thái Bình Dương. Trong báo cáo thường niên năm 2018, Viện Health Effects Institute (HEI) ghi nhận, hơn 95% dân số thế giới đang phải hít thở bầu không khí ô nhiễm, trên 60% phải sống ở những khu vực không đáp ứng được tiêu chuẩn cơ bản nhất của WHO.
Theo đó, ô nhiễm môi trường không khí gây tử vong cao. Riêng Trung Quốc và Ấn Độ đã chiếm tới 50% số ca tử vong do ô nhiễm không khí toàn cầu. Trong năm 2016, Trung Quốc có 1,1 triệu người chết vì ô nhiễm không. Cho dù nhận thức về môi trường sống và ô nhiễm không khí được cải thiện, song tình hình vẫn trầm trầm trọng hơn khi 2/3 dân số thế giới phải hứng chịu nạn ô nhiễm khủng khiếp tại Châu Á, Trung Đông và Châu Phi với chỉ số hạt bụi PM2.5 cao trên mức 35 µg/m3 không khí.
Dân số tăng lên quá nhanh và các nỗ lực giảm thiểu ô nhiễm không khí không theo kịp là nguyên nhân chủ yếu của tình trạng này. Dữ liệu của WHO còn cho thấy, 97% thành phố ở các nước thu nhập thấp và trung bình với dân số từ 100.000 người không đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng không khí sạch, đã trở thành gánh nặng của hệ thống y tế toàn cầu. Theo tổ chức Giám sát chất lượng không khí (AirVisual) và Tổ chức Hòa bình xanh (Greenpeace), vào năm 2018, Gurugram là thành phố có mức độ ô nhiễm nặng nhất thế giới. 18 trong số 20 thành phố ô nhiễm nhất trên thế giới thuộc các nước Nam Á.
Tại Australia, khói từ hơn 150 đám cháy hoành hành ở cả bờ Đông và bờ Tây đã bủa vây thành phố Sydney, khiến chất lượng không khí nơi đây xuống thấp trầm trọng. Châu Âu cũng không phải là ngoại lệ. Năm 2017, 5 Bulgaria là nước thành viên đầu tiên của Liên minh châu Âu (EU) bị tòa án châu Âu kết tội không tuân thủ các quy định về đảm bảo chất lượng không khí.