Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm bụi mịn và bụi siêu mịn là vấn đề môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Tại Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Bắc Ninh, sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề truyền thống và mạng lưới giao thông dày đặc đã làm gia tăng lượng bụi PM0.5 và các hợp chất độc hại như hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) trong không khí. PAHs là nhóm hợp chất hữu cơ độc hại, có khả năng gây ung thư và đột biến gen, phát sinh chủ yếu từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch và vật liệu hữu cơ. Nghiên cứu này nhằm xác định sự phân bố và hàm lượng PAHs trong bụi PM0.5 tại một số huyện trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh, trong khoảng thời gian năm 2022, nhằm cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ công tác quản lý môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm 8 huyện, thành phố của tỉnh Bắc Ninh với 100 mẫu bụi PM0.5 và PM0.1 được thu thập tại các vị trí đại diện như làng nghề, khu công nghiệp, nút giao thông, công trình xây dựng và bãi rác. Mục tiêu cụ thể là đánh giá hàm lượng PAHs, phân tích sự phân bố theo địa bàn và loại hình phát thải, đồng thời xác định mức độ độc tính tương đương của các hợp chất PAHs trong bụi siêu mịn. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cảnh báo mức độ ô nhiễm không khí, đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe người dân tại Bắc Ninh.

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:

  1. Lý thuyết về bụi mịn (Particulate Matter - PM): Bụi mịn được phân loại theo kích thước hạt, trong đó PM0.5 và PM0.1 là các hạt siêu mịn có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 µm và 0,1 µm. Kích thước hạt ảnh hưởng đến khả năng xâm nhập vào hệ hô hấp và tích tụ trong phổi, gây ra các tác động sức khỏe nghiêm trọng. Các đặc tính vật lý và hóa học của bụi mịn, như thành phần cacbon hữu cơ (OC), cacbon nguyên tố (EC) và các hợp chất hữu cơ bền (POPs), được xem xét để đánh giá nguồn phát thải và tác động môi trường.

  2. Mô hình đánh giá độ độc tương đương (Toxic Equivalency Quotient - TEQ): Để đánh giá mức độ độc hại của hỗn hợp PAHs, hệ số độc tương đương (TEF) của từng hợp chất được sử dụng để tính toán tổng độ độc tương đương BaPeq. Công thức tính:

$$ BaPeq = \sum (C_{PAH_i} \times TEF_{PAH_i}) $$

trong đó $C_{PAH_i}$ là nồng độ của từng PAH (ng/m³), $TEF_{PAH_i}$ là hệ số độc tương ứng.

Các khái niệm chính bao gồm: bụi mịn PM0.5, bụi siêu mịn PM0.1, PAHs, TEQ/BaPeq, nguồn phát thải bụi (làng nghề, khu công nghiệp, giao thông), và các yếu tố khí tượng ảnh hưởng đến phân bố bụi.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là 100 mẫu bụi PM0.5 và PM0.1 được thu thập tại 50 vị trí khác nhau trên địa bàn 8 huyện, thành phố 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 thiết bị Nanosampler với tốc độ hút 16,7 L/phút, thời gian lấy mẫu khoảng 21-23 giờ, độ cao lấy mẫu 1,5 m.

Phương pháp phân tích PAHs trong mẫu bụi bao gồm:

  • Chiết siêu âm với dung môi hỗn hợp n-hexan:acetone (1:1) để tách PAHs.
  • Làm sạch mẫu bằng cột hấp phụ silicagel tẩm axit sulfuric.
  • Làm giàu mẫu bằng cô quay và cô bay hơi khí N2.
  • Phân tích định lượng PAHs bằng sắc ký khí khối phổ GC-MS/MS với 16 hợp chất PAHs chuẩn EPA.

Phương pháp xác định độ độc tương đương BaPeq được áp dụng để đánh giá mức độ độc tính của hỗn hợp PAHs trong bụi.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2022, bao gồm giai đoạn thu thập mẫu, xử lý mẫu, phân tích hóa học và tổng hợp 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 khoảng 66,867 µg/m³ và 84,336 µg/m³.
    • Hàm lượng bụi PM0.1 tại các làng nghề như Mẫn Xá dao động từ 48 đến 53 µg/m³, cao hơn nhiều so với các làng nghề thủ công khác.
    • Tại các nút giao thông và công trình xây dựng, hàm lượng bụi PM0.5 trung bình từ 5,633 đến 30,282 µg/m³, với điểm nóng tại nút giao thông Quế Võ có giá trị vượt trội (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, trong khi 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 thấp (<2%) nhưng vẫn được phát hiện ở mức từ 0,938 ng/m³ đến 11,017 ng/m³.

  3. Phân bố PAHs theo loại hình phát thải:

    • 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 từ 7% đến 12%.
    • Ở phân đoạn bụi PM0.5, mức độ đóng góp của các loại hình phát thải tương đối đồng đều (11-23%).
    • Tại huyện Yên Phong, bãi rác chiếm tỷ lệ đóng góp lớn nhất (50,6% PM0.1 và 36,2% PM0.5), trong khi nút giao thông đóng góp khoảng 25% ở PM0.1 nhưng thấp hơn ở PM0.5.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy mức độ ô nhiễm bụi mịn và PAHs tại Bắc Ninh có sự phân bố không đồng đều, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các hoạt động công nghiệp, làng nghề và giao thông. Hàm lượng bụi và PAHs cao tại các khu công nghiệp lớn và làng nghề cho thấy nguồn phát thải chính là các hoạt động sản xuất công nghiệp và thủ công sử dụng nhiên liệu hóa thạch và nguyên liệu phế liệu. Sự khác biệt về hàm lượng PAHs giữa các phân đoạn bụi PM0.1 và PM0.5 phản ánh tính chất vật lý và hóa học của các hạt bụi, cũng như khả năng hấp phụ các hợp chất hữu cơ khác nhau.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, mức độ PAHs tại Bắc Ninh tương đương hoặc cao hơn một số khu vực đô thị lớn, cảnh báo nguy cơ sức khỏe do tiếp xúc lâu dài với bụi siêu mịn chứa PAHs. Việc phát hiện BaP và các hợp chất độc hại khác dù ở mức thấp nhưng vẫn vượt ngưỡng khuyến cáo của WHO cho thấy cần có biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố hàm lượng PAHs theo địa bàn và loại hình phát thải, bảng so sánh hàm lượng bụi PM0.1 và PM0.5 tại các điểm lấy mẫu, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt và mức độ ô nhiễm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường kiểm soát phát thải tại các 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, đặc biệt là các làng nghề sử dụng nguyên liệu phế liệu và công nghệ lạc hậu. Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương, doanh nghiệp; thời gian: 1-3 năm.

  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 liên tục, cung cấp dữ liệu kịp thời phục vụ quản lý và cảnh báo. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường; thời gian: 1 năm.

  3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng:
    Tổ chức các chương trình giáo dục về tác hại của bụi mịn và PAHs, hướng dẫn người dân giảm thiểu tiếp xúc, sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân khi làm việc trong môi trường ô nhiễm. Chủ thể thực hiện: UBND các huyện, tổ chức xã hội; thời gian: liên tục.

  4. Quy hoạch và phát triển giao thông xanh:
    Hạn chế phương tiện cơ giới thải nhiều bụi, phát triển hệ thống giao thông công cộng, khuyến khích sử dụng xe điện, cải thiện hạ tầng giao thông để giảm ùn tắc và phát thải bụi. Chủ thể thực hiện: Sở Giao thông Vận tải, chính quyền địa phương; thời gian: 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý môi trường:
    Sở Tài nguyên và Môi trường, các phòng ban liên quan có thể sử dụng dữ liệu để xây dựng chính sách kiểm soát ô nhiễm không khí, quy hoạch phát triển bền vững.

  2. Doanh nghiệp và chủ làng nghề:
    Các đơn vị sản xuất trong khu công nghiệp và làng nghề có thể áp dụng các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm phát thải bụi và PAHs, nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ sức khỏe người lao động.

  3. Nhà nghiên cứu và học viên:
    Các chuyên gia, sinh viên ngành kỹ thuật môi trường, hóa học môi trường có thể tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân tích và kết quả để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội:
    Người dân sống tại các khu vực ô nhiễm có thể hiểu rõ hơn về tác động của bụi mịn và PAHs, từ đó chủ động phòng tránh và tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. PAHs là gì và tại sao chúng nguy hiểm?
    PAHs là hydrocacbon thơm đa vòng, được sinh ra từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu hữu cơ. Chúng có khả năng gây ung thư, đột biến gen và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người qua đường hô hấp, ăn uống và tiếp xúc da.

  2. Tại sao nghiên cứu bụi PM0.5 và PM0.1 lại quan trọng?
    Bụi siêu mịn PM0.5 và PM0.1 có kích thước rất nhỏ, dễ xâm nhập sâu vào phổi và máu, gây tổn thương nghiêm trọng cho hệ hô hấp và tim mạch. Nghiên cứu giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và nguy cơ sức khỏe.

  3. Nguồn phát thải PAHs chính tại Bắc Ninh là gì?
    Các nguồn chính gồm làng nghề truyền thống sử dụng nguyên liệu phế liệu, khu công nghiệp sản xuất linh kiện điện tử, giao thông đường bộ với nhiều phương tiện cơ giới và các bãi rác.

  4. Phương pháp phân tích PAHs trong bụi như thế nào?
    Mẫu bụi được chiết bằng dung môi, làm sạch trên cột hấp phụ, làm giàu mẫu và phân tích bằng sắc ký khí khối phổ GC-MS/MS để định lượng chính xác 16 hợp chất PAHs tiêu chuẩn.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm PAHs trong không khí?
    Áp dụng công nghệ xử lý khí thải, cải tiến công nghệ sản xuất, phát triển giao thông xanh, tăng cường giám sát môi trường và nâng cao nhận thức cộng đồng là các biện pháp hiệu quả.

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 100 mẫu phân tích.
  • Hàm lượng bụi và PAHs cao nhất tập trung tại các khu công nghiệp lớn và làng nghề truyền thống, đặc biệt là tại KCN Hanaka, KCN Quế Võ 1 và làng nghề Mẫn Xá.
  • PAHs độc hại như Benzo[a]pyrene được phát hiện ở mức đáng chú ý, cảnh báo nguy cơ sức khỏe cho người dân.
  • Các loại hình phát thải chính gồm làng nghề, khu công nghiệp, giao thông và bãi rác với tỷ lệ đóng góp khác nhau theo phân đoạn bụi.
  • Đề xuất các giải pháp kiểm soát phát thải, xây dựng mạng lưới quan trắc, tuyên truyền cộng đồng và phát triển giao thông xanh nhằm giảm thiểu ô nhiễm.

Next steps: Triển khai các giải pháp đề xuất, mở rộng nghiên cứu theo mùa và khu vực khác, đồng thời phối hợp với các cơ quan chức năng để áp dụng kết quả nghiên cứu vào quản lý môi trường.

Call-to-action: Các nhà quản lý, doanh nghiệp và cộng đồng cần phối hợp hành động ngay để bảo vệ môi trường không khí và sức khỏe cộng đồng tại Bắc Ninh và các vùng lân cận.