CHƯƠNG 1.1 Tổng quan chung về bụi 1.1 Nguồn gốc, bản chất của bụi trong không khí Bụi là một hệ tập hợp trong đó môi trường phân tán là khí và pha phân tán là các hạt rắn hoặc lỏng hoặc nửa lỏng có kích thước hạt nhỏ hơn 500 μm và lớn hơn kích thước đơn phân tử [1]. Bụi có thành phần gồm sunfat, nitrat, amoniac, natri clorua, cacbon đen, bụi khoáng và nước[2]. Bụi hay hợp chất có trong bụi được gọi chung là Particulate Matter - ký hiệu PM. Sol khí (aerozon) cũng có thể xem là đồng nghĩa với bụi.
Aerozon có thể có kích thước hạt đồng nhất hoặc không đồng nhất, những hạt bé nhất có kích thước gần bằng các nguyên tử lớn, những hạt lớn nhất có kích thước khoảng 0,2 – 1 µm. Các nguyên nhân tự nhiên phát sinh bụi có thể kể đến như núi lửa phun trào, cháy rừng do tự nhiên, hiện tượng bão cát, bụi có nguồn gốc từ vũ trụ [3]. Tuy ít khi phun trào nhưng một khi hoạt động, núi lửa có thể gây ra một lượng khổng lồ các chất ô nhiễm, trong đó có bụi ở các dải kích thước khác nhau gây hậu quả nặng nề và lâu dài. Cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiên hình thành rất nhiều tro bụi bay vào không khí, lan tỏa ra một khu vực rộng lớn, nhiều khi vượt ra khỏi biên giới của quốc gia có rừng bị cháy.
Hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vùng đất trơ và khô không được che phủ bởi thảm thực vật, đặc biệt là các vùng sa mạc, gió mạnh làm cát bụi bay từ những vùng hoang hóa, sa mạc và mang đi rất xa, gây ô nhiễm bụi cho các khu vực gần đó [4]. Ngoài các yếu tố tự nhiên, nhiều hoạt động sinh hoạt, sản xuất cũng phát sinh ra bụi[3]. Không khó để nhận ra quá trình đốt cháy nhiên liệu chiếm phần đa hoạt động con người, có thể kể đến như đun nấu ở các hộ gia đình, đốt nhiên liệu ở các nhà máy, đốt rác thải, phế thải, rơm rạ ở các vùng nông thôn sản sinh ra một lượng lớn bụi gây ô nhiễm không khí. Đặc biệt, việc đốt nhiên liệu ở các phương tiện giao thông, động cơ máy nổ bằng tia lửa điện rất khó đảm bảo cho quá trình cháy được hoàn toàn, dẫn đến bụi gây ô nhiễm bụi trong các đô thị.
Bên cạnh đó, hoạt động xây dựng các công trình, nhà cửa, cải tạo hoặc sửa chữa đường xá chưa thực hiện nghiêm túc công đoạn che chắn bụi tại hiện trường, phương tiện chuyên chở nguyên vật liệu, phế thải xây dựng cũng góp phần đưa vào môi trường xung quanh một lượng bụi không nhỏ. Cháy rừng do nguyên nhân từ sự bất cẩn của con người hoặc do người dân đốt rừng làm nương rẫy cũng gây ra hiện tượng ô nhiễm bụi nghiêm trọng[5].2 Kích thước hạt bụi Kích thước của hạt bụi được hiểu là đường kính, độ dài cạnh của hạt, kích thước lỗ rây, kích thước hình chiếu của hạt[6]. Để tiện cho việc nghiên cứu, đường kính tương đương (đường kính hình cầu có thể tích bằng thể tích hạt) được coi như một tiêu chí chính để phân loại bụi. Dựa trên đường kính tương đương có thể phân chia bụi thành nhiều loại[7] Hình 1.1 Mô phỏng kích thước hạt bụi [7] Thông thường, khi nghiên cứu về ảnh hưởng của bụi tới sức khỏe con người, chỉ những hạt bụi có kích thước < 10 µm mới có khả năng thâm nhập sâu vào tận phổi trong quá trình hô hấp.
Loại bụi này được gọi là bụi hô hấp[8]. Bụi hô hấp được chia thành nhiều loại dựa trên khả năng đi vào trong cơ thể. - Bụi lơ lửng: Bụi có đường kính khí động học nhỏ hơn 100 μm. - Bụi PM10: Bụi có đường kính tương đương từ nhỏ hơn hoặc bằng 10μm - Bụi PM2.5 : Bụi có đường kính tương đương nhỏ hơn hoặc bằng 2,5μm - Bụi PM1.0: Bụi có đường kính tương đương nhỏ hơn hoặc bằng 1μm - Bụi PM0.1: Bụi có đường kính tương đương nhỏ hơn hoặc bằng 0,1μm.2: Khả năng di chuyển của bụi hô hấp trong cơ thể[9] 1.3 Tác hại của bụi a.
Tác động đến môi trường Tác hại tới thực vật: ô nhiễm bụi trong không khí làm giảm ánh sáng mặt trời đến mặt đất, bụi đọng trên lá cây làm giảm khả năng quang hợp, trao đổi khí (hô hấp) và thoát hơi nước, giảm năng suất cây trồng. Hơn nữa, nếu bụi còn chứa các chất ô nhiễm có độc tính cao như các hợp chất của flo, lưu huỳnh, kim loại nặng thì có thể ảnh hưởng gián tiếp đối với người và động vật thông qua chuỗi thức ăn[10]. Tác hại đến các công trình xây dựng: ô nhiễm bụi sẽ làm mất mỹ quan đối với các công trình xây dựng. Ngoài ra trong bụi có thể chứa các thành phần như SO42-, NO3-,… khi gặp điều kiện thích hợp có thể dẫn đến hiện tượng mưa axit gây ăn mòn, phá hủy các công trình xây dựng.
Ảnh hưởng đến môi trường đất, nước: một số loại bụi có mang theo chất độc hại, khi vào nước hay đất sẽ hòa tan chất độc hại vào nước hay ngấm vào đất, như bụi chì, bụi silic, bụi sắt, bụi kẽm, ảnh hưởng đến các sinh vật sống dưới nước, ô nhiễm môi trường đất. Tác động đến sức khỏe con người Ảnh hưởng của bụi tới sức khỏe cộng đồng là không giống nhau ở các dải kích thước khác nhau.5 và PM10 đi vào đường hô hấp khi con người hít thở, nhưng mức độ xâm nhập khác nhau phụ thuộc vào kích thước hạt bụi. Trong khi PM10 đi vào cơ thể qua đường dẫn khí và tích tụ tại khí quản, PM2.5 đặc biệt nguy hiểm hơn bởi kích thước bé đến mức có thể luồn lách vào các túi phổi, tĩnh mạch phổi và thâm nhập vào hệ tuần hoàn máu.3: Sự xâm nhập của bụi vào hệ hô hấp của con người[9] Bụi mịn PM2.5 và PM10 tích tụ lâu ngày sẽ làm tăng nguy cơ phát bệnh ở hệ hô hấp, hệ tim mạch, hệ tuần hoàn và cả hệ sinh sản của con người[11].5 là nguyên nhân gây nhiễm độc máu, các bệnh tim mạch, giảm chức năng của phổi, viêm phế quản mãn tính, bệnh hen suyễn và ung thư phổi. Bụi trơ sẽ tác động lên cơ thể con người theo kiểu cơ học gây ra hiện tượng tổn thương phế nang và bệnh bụi phổi[12].
Bằng chứng là khi theo dõi các bệnh nhân nhiễm bụi thủy tinh, bụi kim loại hay amiang loại tinh thể với bản chất là những hạt vật chất nhọn và sắc, khi thâm nhập vào phế nang của phổi sẽ liên tục gây ra những vết thương, các vết thương không lành sẽ dễ dàng bị các loại vi khuẩn, virus thâm nhập và tổn thương phổi. Hiện nay, ô nhiễm không khí xung quanh trên toàn thế giới chiếm 29% tổng số ca tử vong và mắc bệnh do ung thư phổi, 17% tổng số ca tử vong và mắc bệnh do nhiễm trùng đường hô hấp dưới cấp tính, 24% tổng số ca tử vong do đột quỵ, 25% tổng số ca tử vong và mắc bệnh do thiếu máu cơ tim, 43% tổng số ca tử vong và mắc bệnh do bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính [13]. Điều đáng chú ý là người chết vì ô nhiễm không khí có xu hướng ngày càng tăng theo thời gian.5 trong không khí xung quanh gây ra 2,94x106 (64,2%) ca tử vong trong năm 2017, trong khi chỉ có 1,75x106 (39,2%) tử vong vào năm 1990 [12].4 Hiện trạng ô nhiễm không khí do bụi PM2. Hiện trạng ô nhiễm bụi PM2.5 trên thế giới Tổ chức Y tế thế giới báo cáo rằng hơn 90% người dân trên toàn thế giới sống ở các khu vực vượt quá tiêu chuẩn PM2.5, tiếp xúc với PM2.5 đã góp phần gây ra 4,58 triệu ca tử vong trên toàn cầu vào năm 2017 [9].4: Bản đồ toàn cầu về mức độ phơi nhiễm PM2.5 ước tính theo quốc gia / khu vực vào năm 2019 [12] Hình 1.5: Thủ đô của một số nước được sắp xếp theo nồng độ PM2.5 trung bình hàng năm (μg/m³) [13] 5 Mức độ phơi nhiễm PM2.5 trung bình theo quốc gia (Hình 1.4) cho thấy các quốc gia và khu vực ở Đông Á, Đông Nam Á và Nam Á có nồng độ PM2.5 trung bình hàng năm cao nhất tính theo dân số.
Các quốc gia và khu vực màu xám chỉ ra rằng những địa điểm này không có đủ dữ liệu PM2.5 cho thấy thủ đô Delhi của Ấn Độ có nồng độ bụi PM2.5 trung bình lớn nhất thế giới với 98,6 µg/m3. Thủ đô Hà Nội của Việt Nam đứng thứ 7 với hàm lượng bụi PM2.5 trung bình là 46,9 µg/m3. Hiện trạng ô nhiễm bụi PM2.5 tại Việt Nam Việt Nam nằm trong khu vực có hiện trạng ô nhiễm bụi PM2.5 tương đối nghiêm trọng. Các vùng có nồng độ bụi PM2.5 cao là Đồng bằng sông Hồng (Hà Nội và các tỉnh lân cận), Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh (khu vực ven biển), TP.
Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Bình Dương. Năm 2019, toàn quốc có 13/63 tỉnh thành có nồng độ PM2.5 trung bình năm vượt quy chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT (bao gồm 11 tỉnh thành miền Bắc, và 2 tỉnh thành phía nam). Năm 2020, toàn quốc có 10/63 tỉnh thành nồng độ PM2.5 trung bình năm vượt quy chuẩn, trong đó tất cả các tỉnh thành này đều nằm ở miền Bắc, bao gồm Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương, Hà Nội, Thái Bình, Nam Định, Hải Phòng, Hà Nam, Ninh Bình, Vĩnh Phúc. Miền Trung và miền Nam không ghi nhận tỉnh, thành phố nào có nồng độ bụi PM2.5 trung bình năm toàn tỉnh vượt quy chuẩn quốc gia cùng thời điểm này.
Tuy nhiên, trên địa bàn các tỉnh Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Nghệ An (miền Trung) và TP. Hồ Chí Minh, Bình Dương, Đồng Nai (miền Nam), vẫn có nhiều khu vực địa phương đang chịu ô nhiễm bụi PM2. Theo nghiên cứu của GS. Nguyễn Thị Kim và cộng sự, ước tính lượng phát thải PM2.5 năm 2018 từ các hoạt động con người và cháy rừng trên lãnh thổ Việt Nam là khoảng 600 nghìn tấn (chưa kể nguồn bụi đường và một số nguồn khác).
Lượng phát thải PM2.5 từ đốt bỏ phụ phẩm nghiệp chiếm tỉ lệ cao nhất (40%), tiếp theo là đun nấu dân sinh (17%), giao thông đường bộ (13%), cháy rừng (12,7%), hoạt động công nghiệp (11%), và nhà máy nhiệt điện (3,3%). Các lĩnh vực còn lại đóng góp chung khoảng 3% tổng lượng phát thải PM2.5 của cả nước. Hoạt động không nằm trong kết quả kiểm kê phát thải này gồm xây dựng, lò đốt rác, vận tải đường biển quốc tế, hỏa hoạn, đốt hương, nến và vàng mã, … [5] Nồng độ bụi PM2.