Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm không khí do bụi mịn và các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) là vấn đề môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Bụi siêu mịn PM0.5, với kích thước hạt nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 µm, có khả năng xâm nhập sâu vào hệ hô hấp, mang theo các chất độc hại như PAHs – nhóm hợp chất có tính độc cao, gây ung thư và đột biến gen. Tỉnh Bắc Ninh, với sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề truyền thống và mạng lưới giao thông dày đặc, được xác định là vùng nghiên cứu điển hình để đánh giá sự phân bố và hàm lượng PAHs trong bụi PM0.5.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định hàm lượng và phân bố PAHs trong bụi PM0.5 tại các huyện, thành phố của tỉnh Bắc Ninh, đồng thời đánh giá nguồn phát thải chính và mức độ độc tính của các hợp chất này. Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2022, bao gồm 100 mẫu bụi PM0.5 và PM0.1 lấy tại 50 điểm khác nhau đại diện cho các khu vực làng nghề, khu công nghiệp, nút giao thông, công trình xây dựng và bãi rác. Kết quả nghiên cứu góp phần cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ công tác quản lý môi trường, kiểm soát ô nhiễm không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại Bắc Ninh nói riêng và các vùng công nghiệp phát triển tương tự nói chung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về ô nhiễm bụi mịn và PAHs trong môi trường không khí. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết phân bố kích thước hạt bụi (Aerodynamic Diameter - AED): Giải thích sự ảnh hưởng của kích thước hạt bụi đến khả năng lắng đọng trong hệ hô hấp và tác động sức khỏe. Bụi PM0.5 và PM0.1 có khả năng xâm nhập sâu vào phổi, mang theo các chất độc hại như PAHs.

  • Mô hình nguồn phát thải PAHs: Phân tích các nguồn phát thải chính gồm giao thông, công nghiệp, làng nghề và hoạt động xây dựng. Mô hình này giúp xác định tỷ lệ đóng góp của từng nguồn vào tổng hàm lượng PAHs trong bụi.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons), PM0.5 (bụi mịn có đường kính ≤ 0,5 µm), TEQ (Toxic Equivalency Quotient - độ độc tương đương), và GC-MS/MS (phương pháp sắc ký khí khối phổ đa tứ cực).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là 100 mẫu bụi PM0.5 và PM0.1 được thu thập tại 50 điểm thuộc 8 huyện, thành phố của tỉnh Bắc Ninh, bao gồm các khu vực làng nghề, khu công nghiệp, nút giao thông, công trình xây dựng và bãi rác. Thiết bị lấy mẫu sử dụng là bộ Nanosampler với tốc độ hút 16,7 L/phút, thời gian lấy mẫu 21-23 giờ, độ cao lấy mẫu 1,5 m.

Phân tích PAHs được thực hiện bằng phương pháp chiết siêu âm dung môi hỗn hợp n-hexan:acetone (1:1), làm sạch mẫu trên cột hấp phụ silicagel tẩm axit sulfuric, làm giàu mẫu bằng cô quay và khí N2, sau đó phân tích bằng GC-MS/MS với hệ thống khối phổ ba tứ cực. Đường chuẩn được lập từ hỗn hợp 16 chất PAHs chuẩn với độ tinh khiết trên 99%.

Phân tích dữ liệu sử dụng phần mềm Xcalibur 4.0, tính toán độ độc tương đương BaPeq dựa trên hàm lượng PAHs và hệ số độc tương đương TEF. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích nhằm bao phủ đa dạng các nguồn phát thải và điều kiện môi trường. Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2022, từ thu thập mẫu, xử lý đến phân tích và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hàm lượng bụi PM0.5 và PM0.1:

    • Hàm lượng bụi PM0.5 tại các khu công nghiệp lớn như KCN Hanaka và KCN Quế Võ 1 đạt mức cao nhất, lần lượt 66,867 µg/m³ và 84,336 µg/m³.
    • Tại các làng nghề như Mẫn Xá, hàm lượng bụi PM0.1 dao động từ 48 đến 53 µg/m³, cao hơn nhiều so với các làng nghề thủ công khác.
    • Nồng độ bụi tại các nút giao thông và công trình xây dựng ở mức trung bình thấp, ngoại trừ nút giao thông Quế Võ có hàm lượng bụi PM0.5 lên tới 75,433 µg/m³.

  2. Hàm lượng PAHs trong bụi:

    • Tổng hàm lượng 16 PAHs trong bụi PM0.5 dao động từ 92,964 ng/m³ đến 865,902 ng/m³, trong khi bụi PM0.1 từ 76,61 ng/m³ đến 514,672 ng/m³.
    • Huyện Quế Võ có hàm lượng PAHs trong bụi PM0.1 cao hơn từ 0,5 đến 2 lần so với bụi PM0.5. Ngược lại, TP Bắc Ninh có hàm lượng PAHs trong bụi PM0.5 cao gấp 3,2 lần so với PM0.1.
    • Naphthalene chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng PAHs (60-80%), tiếp theo là Acenaphthene và Phenanthrene (3-10%). Các hợp chất độc hại như BaP chiếm tỷ trọng rất thấp (<2%).

  3. Nguồn phát thải PAHs:

    • Tại TP Bắc Ninh, làng nghề đóng góp khoảng 60% tổng hàm lượng PAHs trong bụi PM0.1, trong khi cụm công nghiệp, công trình xây dựng và trung tâm thương mại đóng góp lần lượt 12,1%, 11,3% và 7%.
    • Ở phân đoạn bụi PM0.5, mức độ đóng góp của các loại hình phát thải tương đồng nhau (11-23%).
    • Tại huyện Yên Phong, bãi rác chiếm tỷ lệ đóng góp lớn nhất (50,6% PM0.1 và 36,2% PM0.5).

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sự phân bố không đồng đều của bụi mịn và PAHs tại các khu vực nghiên cứu, phản ánh ảnh hưởng của các nguồn phát thải đặc thù. Hàm lượng bụi và PAHs cao tại các khu công nghiệp lớn và làng nghề cho thấy hoạt động sản xuất công nghiệp và thủ công truyền thống là nguồn phát thải chính. Tỷ lệ PAHs cao trong bụi PM0.1 tại Quế Võ và các huyện khác cảnh báo nguy cơ sức khỏe do bụi siêu mịn mang theo các hợp chất độc hại.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, hàm lượng PAHs tại Bắc Ninh tương đương hoặc cao hơn một số khu vực công nghiệp phát triển, đồng thời phù hợp với đặc điểm phát thải từ giao thông và sản xuất công nghiệp. Việc phát hiện BaP ở mức thấp nhưng có mặt trong tất cả mẫu bụi là dấu hiệu cảnh báo về nguy cơ ung thư phổi do tiếp xúc lâu dài.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố hàm lượng PAHs theo khu vực và bảng so sánh tỷ lệ đóng góp nguồn phát thải, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa các loại hình phát thải và phân đoạn bụi.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường kiểm soát phát thải tại làng nghề và khu công nghiệp:
    Áp dụng công nghệ xử lý khí thải hiện đại, lắp đặt hệ thống lọc bụi và xử lý khí thải tại các cơ sở sản xuất trong vòng 1-2 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với Ban quản lý các khu công nghiệp thực hiện.

  2. Xây dựng mạng lưới quan trắc không khí liên tục:
    Thiết lập các trạm quan trắc bụi mịn và PAHs tại các điểm nóng ô nhiễm để giám sát và cảnh báo kịp thời, hoàn thành trong 12 tháng, do Trung tâm Quan trắc Môi trường tỉnh Bắc Ninh chủ trì.

  3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng:
    Tổ chức các chương trình giáo dục về tác hại của bụi mịn và PAHs, khuyến khích sử dụng nhiên liệu sạch và giảm thiểu đốt rơm rạ, trong vòng 6 tháng, do các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương phối hợp thực hiện.

  4. Quy hoạch và quản lý giao thông:
    Hạn chế lưu lượng xe tải trọng lớn qua khu dân cư, phát triển hệ thống giao thông công cộng, giảm thiểu phát thải bụi từ giao thông trong 2 năm tới, do Sở Giao thông Vận tải và UBND các huyện, thành phố triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý môi trường:
    Sử dụng dữ liệu để xây dựng chính sách kiểm soát ô nhiễm không khí, quy chuẩn phát thải và giám sát môi trường.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên:
    Tham khảo phương pháp lấy mẫu, phân tích PAHs và đánh giá độc tính trong nghiên cứu môi trường không khí.

  3. Doanh nghiệp trong khu công nghiệp và làng nghề:
    Áp dụng các giải pháp công nghệ giảm phát thải, nâng cao hiệu quả sản xuất và tuân thủ quy định môi trường.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội:
    Nâng cao nhận thức về tác hại của bụi mịn và PAHs, tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. PAHs là gì và tại sao chúng nguy hiểm?
    PAHs là hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng, sinh ra từ đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hữu cơ. Chúng có tính độc cao, gây ung thư và đột biến gen, dễ tích tụ trong bụi mịn và xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp.

  2. Tại sao bụi PM0.5 và PM0.1 lại được quan tâm?
    Bụi siêu mịn có kích thước rất nhỏ, dễ dàng đi sâu vào phổi và máu, mang theo các chất độc hại như PAHs, gây tổn thương nghiêm trọng cho hệ hô hấp và các cơ quan khác.

  3. Nguồn phát thải PAHs chính ở Bắc Ninh là gì?
    Chủ yếu từ các làng nghề truyền thống, khu công nghiệp, giao thông và hoạt động xây dựng. Làng nghề và khu công nghiệp đóng góp lớn nhất vào tổng hàm lượng PAHs trong bụi.

  4. Phương pháp phân tích PAHs trong nghiên cứu này là gì?
    Sử dụng chiết siêu âm dung môi, làm sạch mẫu trên cột hấp phụ silicagel tẩm axit sulfuric, sau đó phân tích bằng sắc ký khí khối phổ đa tứ cực (GC-MS/MS) để xác định và định lượng 16 hợp chất PAHs.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm PAHs và bụi mịn?
    Áp dụng công nghệ xử lý khí thải, kiểm soát nguồn phát thải, nâng cao nhận thức cộng đồng, phát triển giao thông xanh và tăng cường giám sát môi trường.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định được sự phân bố và hàm lượng PAHs trong bụi PM0.5 và PM0.1 tại 8 huyện, thành phố tỉnh Bắc Ninh với tổng hàm lượng PAHs dao động từ 76,61 ng/m³ đến 865,902 ng/m³.
  • Làng nghề và khu công nghiệp là nguồn phát thải chính, đóng góp lớn vào ô nhiễm PAHs trong bụi siêu mịn.
  • Hàm lượng PAHs trong bụi siêu mịn có thể gây nguy cơ sức khỏe nghiêm trọng, đặc biệt là các hợp chất độc hại như BaP.
  • Đề xuất các giải pháp kiểm soát phát thải, xây dựng mạng lưới quan trắc và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm giảm thiểu ô nhiễm.
  • Tiếp tục nghiên cứu mở rộng về ảnh hưởng sức khỏe và phát triển các tiêu chuẩn quy chuẩn về PAHs trong bụi mịn tại Việt Nam.

Luận văn này cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng trong việc kiểm soát ô nhiễm không khí và bảo vệ sức khỏe. Để tiếp tục, cần triển khai các giải pháp đề xuất và mở rộng nghiên cứu theo dõi lâu dài. Hãy hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng!