Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm vi nhựa (microplastics - MPs) đã trở thành một vấn đề môi trường nghiêm trọng toàn cầu, đặc biệt trong môi trường biển. Ước tính đến năm 2014, có hơn 15 nghìn tỷ hạt vi nhựa tồn tại trong đại dương toàn cầu, với trọng lượng lên đến 93 nghìn tấn. Vi nhựa có kích thước nhỏ hơn 5 mm, có thể bị các sinh vật biển như cá, động vật hai mảnh vỏ vô tình ăn phải, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Tại Việt Nam, các nghiên cứu cho thấy mật độ vi nhựa trong nước mặt và trầm tích dao động từ vài chục đến hàng trăm nghìn hạt/m3 hoặc mg/kg, tùy khu vực. Động vật hai mảnh vỏ như vẹm xanh (Perna canaliculus) được xem là chỉ thị sinh học quan trọng để đánh giá ô nhiễm vi nhựa do đặc tính ăn lọc của chúng.

Luận văn tập trung nghiên cứu đánh giá tích tụ vi nhựa trong vẹm xanh tại bốn khu vực ven biển tỉnh Quảng Ninh gồm Hạ Long, Vân Đồn, Cô Tô và Móng Cái. Mục tiêu chính là hoàn thiện quy trình kỹ thuật phân tích vi nhựa trong vẹm xanh và đánh giá mức độ ô nhiễm vi nhựa tại các khu vực này. Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2022, với phạm vi lấy mẫu và phân tích tại tỉnh Quảng Ninh, nơi có đường bờ biển dài 250 km, mật độ dân cư cao và nhiều hoạt động kinh tế biển phát triển, đặc biệt là du lịch và nuôi trồng thủy sản. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cảnh báo ô nhiễm vi nhựa, bảo vệ môi trường biển và đảm bảo an toàn thực phẩm thủy sản cho người tiêu dùng trong nước và xuất khẩu.

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 vi nhựa trong môi trường biển, đặc biệt là:

  • Lý thuyết tích tụ sinh học (Bioaccumulation): Vi nhựa được hấp thu và tích tụ trong các sinh vật biển qua chuỗi thức ăn, đặc biệt ở các loài ăn lọc như vẹm xanh.
  • Mô hình phân hủy nhựa thành vi nhựa: Quá trình vật lý, hóa học và sinh học làm phân mảnh các mảnh nhựa lớn thành vi nhựa, từ đó xâm nhập vào môi trường biển.
  • Khái niệm về vi nhựa nguyên sinh và thứ cấp: Vi nhựa nguyên sinh là hạt nhựa được sản xuất trực tiếp, còn vi nhựa thứ cấp là sản phẩm phân hủy từ các mảnh nhựa lớn hơn trong môi trường.
  • Khái niệm về đặc điểm vi nhựa: Bao gồm hình dạng (sợi, mảnh, hạt), kích thước (20 – >500 µm), và thành phần polymer (PP, PE, nylon, PET, v.v.).
  • Chỉ thị sinh học: Động vật hai mảnh vỏ như vẹm xanh được sử dụng làm chỉ thị sinh học để đánh giá mức độ ô nhiễm vi nhựa trong môi trường biển.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thu thập từ 60 cá thể vẹm xanh lấy mẫu tại 4 khu vực ven biển tỉnh Quảng Ninh (Hạ Long, Vân Đồn, Cô Tô, Móng Cái) trong năm 2022.
  • Phương pháp lấy mẫu: Mỗi khu vực lấy 15 cá thể vẹm xanh có kích thước chiều dài từ 6 – 9 cm, bảo quản lạnh (-20°C) trước khi phân tích.
  • Phương pháp phân tích: Quy trình xử lý mẫu vẹm xanh được cải tiến dựa trên phương pháp Teng và cộng sự, sử dụng hóa chất KOH và H2O2 để phân hủy mô, tách vi nhựa bằng dung dịch ZnCl2 có tỷ trọng 1,55 g/ml, lọc qua giấy lọc GF/A (kích thước lỗ 1,6 µm). Vi nhựa được phân tích định dạng và nhận diện polymer bằng máy quang phổ hồng ngoại µFTIR với phần mềm Onmic Picta.
  • Phương pháp thống kê: Mật độ vi nhựa được tính theo số hạt trên cá thể và số hạt trên gam trọng lượng ướt. Phân tích đặc điểm vi nhựa về hình dạng, kích thước và loại polymer được biểu diễn theo tỷ lệ phần trăm. Dữ liệu được xử lý bằng Microsoft Excel 2019.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và phân tích trong năm 2022, với các bước xử lý mẫu, phân tích phổ và thống kê dữ liệu được thực hiện liên tục trong vòng 6 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hoàn thiện quy trình phân hủy mẫu vẹm xanh:

    • Sử dụng ZnCl2 thay cho NaCl giúp tách được vi nhựa có tỷ trọng cao hơn, tăng độ chính xác và đa dạng chủng loại vi nhựa thu nhận.
    • Thêm hóa chất H2O2 theo tỷ lệ trọng lượng mẫu giúp quá trình phân hủy mô diễn ra nhanh và hiệu quả hơn, giảm hiện tượng sủi bọt.
  2. Kích thước và trọng lượng mẫu vẹm:

    • Chiều dài trung bình của vẹm xanh từ 6,76 đến 7,88 cm, trọng lượng ướt từ 5,42 đến 6,78 g, phù hợp với các nghiên cứu trước đó.
  3. Mật độ vi nhựa trong vẹm xanh:

    • Tổng cộng phát hiện 243 hạt vi nhựa trên 60 cá thể, trung bình 4,05 ± 3,06 hạt/con.
    • Mật độ vi nhựa tính theo trọng lượng ướt dao động từ 0,44 ± 0,41 hạt/g (Hạ Long) đến 0,93 ± 0,78 hạt/g (Cô Tô).
    • Móng Cái có mật độ vi nhựa cao nhất với 5,33 ± 4,6 hạt/con, gấp gần 2 lần so với Vân Đồn (2,73 ± 2,01 hạt/con).
    • Mật độ vi nhựa tại Quảng Ninh thấp hơn so với các khu vực như Thái Lan (7,32 ± 8,33 hạt/con) và Hồng Kông (0,21 – 1,83 hạt/g).
  4. Phân bố kích thước vi nhựa:

    • Kích thước vi nhựa chủ yếu nằm trong khoảng 20 – 617 µm, được chia thành 5 nhóm kích thước.
    • Các hạt vi nhựa nhỏ hơn 150 µm chiếm tỷ lệ lớn nhất, phù hợp với đặc điểm vi nhựa có khả năng tích tụ cao trong sinh vật.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sự tích tụ vi nhựa trong vẹm xanh tại các khu vực ven biển Quảng Ninh là hiện hữu và có sự khác biệt rõ rệt giữa các địa điểm, phản ánh mức độ ô nhiễm môi trường biển tại từng khu vực. Móng Cái và Cô Tô có mật độ vi nhựa cao hơn, có thể do ảnh hưởng từ các hoạt động kinh tế, giao thông biển và du lịch phát triển mạnh hơn. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mật độ vi nhựa tại Quảng Ninh thấp hơn, có thể do điều kiện môi trường và mức độ ô nhiễm khác nhau.

Việc sử dụng ZnCl2 trong quy trình phân tích giúp thu nhận đa dạng chủng loại vi nhựa hơn, đặc biệt các polymer có tỷ trọng cao, từ đó nâng cao độ tin cậy của kết quả. Kích thước vi nhựa nhỏ chiếm ưu thế phù hợp với các nghiên cứu cho thấy vi nhựa nhỏ dễ bị sinh vật hấp thu và tích tụ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện mật độ vi nhựa theo từng khu vực, biểu đồ tròn phân bố hình dạng và loại polymer, cũng như biểu đồ phân bố kích thước vi nhựa. Bảng so sánh mật độ vi nhựa giữa các khu vực nghiên cứu và các nghiên cứu quốc tế cũng giúp minh họa rõ ràng hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý và giảm thiểu rác thải nhựa tại nguồn:

    • Thực hiện các biện pháp kiểm soát rác thải nhựa từ các hoạt động du lịch, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản tại Quảng Ninh.
    • Mục tiêu giảm 20% lượng rác thải nhựa xả ra biển trong vòng 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương, các doanh nghiệp du lịch và ngư dân.
  2. Nâng cao nhận thức cộng đồng về ô nhiễm vi nhựa:

    • Tổ chức các chương trình giáo dục, truyền thông về tác hại của vi nhựa và cách giảm thiểu sử dụng nhựa dùng một lần.
    • Mục tiêu tăng 30% tỷ lệ người dân tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường trong 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, các tổ chức phi chính phủ.
  3. Phát triển công nghệ xử lý nước thải và rác thải:

    • Áp dụng công nghệ xử lý nước thải hiệu quả loại bỏ vi nhựa, đặc biệt tại các khu vực đô thị và khu công nghiệp ven biển.
    • Mục tiêu nâng cao hiệu suất loại bỏ vi nhựa trên 90% trong 5 năm.
    • Chủ thể thực hiện: các nhà máy xử lý nước thải, Sở Khoa học và Công nghệ.
  4. Thực hiện giám sát và nghiên cứu liên tục về vi nhựa:

    • Thiết lập hệ thống giám sát vi nhựa trong môi trường biển và sinh vật hai mảnh vỏ định kỳ.
    • Mục tiêu xây dựng cơ sở dữ liệu vi nhựa toàn diện trong 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu, trường đại học, cơ quan quản lý môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực môi trường biển:

    • Sử dụng kết quả để phát triển các nghiên cứu chuyên sâu về ô nhiễm vi nhựa và tác động sinh thái.
  2. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường:

    • Áp dụng dữ liệu để xây dựng chính sách quản lý rác thải nhựa và bảo vệ môi trường biển.
  3. Ngành công nghiệp nuôi trồng và chế biến thủy sản:

    • Đánh giá mức độ ô nhiễm vi nhựa trong sản phẩm, đảm bảo an toàn thực phẩm và nâng cao giá trị xuất khẩu.
  4. Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng bảo vệ môi trường:

    • Sử dụng luận văn làm tài liệu truyền thông, nâng cao nhận thức và vận động hành động giảm thiểu ô nhiễm nhựa.

Câu hỏi thường gặp

  1. Vi nhựa là gì và tại sao nó nguy hiểm?
    Vi nhựa là các hạt nhựa nhỏ hơn 5 mm, có thể xâm nhập vào sinh vật biển và tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây nguy hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người.

  2. Tại sao chọn vẹm xanh làm đối tượng nghiên cứu?
    Vẹm xanh là loài ăn lọc, dễ tích tụ vi nhựa, đồng thời là nguồn thực phẩm phổ biến, nên phản ánh chính xác mức độ ô nhiễm vi nhựa trong môi trường biển.

  3. Phương pháp phân tích vi nhựa trong vẹm xanh như thế nào?
    Mẫu vẹm được xử lý bằng hóa chất để phân hủy mô, tách vi nhựa bằng dung dịch có tỷ trọng cao, sau đó phân tích định dạng và nhận diện polymer bằng máy quang phổ hồng ngoại µFTIR.

  4. Mật độ vi nhựa trong vẹm xanh ở Quảng Ninh so với các khu vực khác ra sao?
    Mật độ vi nhựa tại Quảng Ninh thấp hơn so với các khu vực như Thái Lan và Hồng Kông, nhưng vẫn cho thấy sự tích tụ rõ rệt và cần được quan tâm.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm vi nhựa trong môi trường biển?
    Cần tăng cường quản lý rác thải nhựa, nâng cao nhận thức cộng đồng, áp dụng công nghệ xử lý nước thải hiệu quả và giám sát liên tục ô nhiễm vi nhựa.

Kết luận

  • Hoàn thiện quy trình phân tích vi nhựa trong vẹm xanh với việc sử dụng ZnCl2 và điều chỉnh hóa chất giúp nâng cao độ chính xác.
  • Phát hiện mật độ vi nhựa trung bình 4,05 ± 3,06 hạt/con trong vẹm xanh tại Quảng Ninh, với sự khác biệt giữa các khu vực nghiên cứu.
  • Kích thước vi nhựa chủ yếu dưới 150 µm, phù hợp với đặc điểm tích tụ sinh học trong động vật hai mảnh vỏ.
  • Mức độ ô nhiễm vi nhựa tại Quảng Ninh thấp hơn so với một số khu vực quốc tế nhưng vẫn cần được kiểm soát chặt chẽ.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý rác thải nhựa, nâng cao nhận thức và giám sát liên tục để bảo vệ môi trường biển và an toàn thực phẩm.

Next steps: Triển khai các đề xuất giảm thiểu ô nhiễm, mở rộng nghiên cứu đánh giá vi nhựa trong các loài thủy sản khác và xây dựng hệ thống giám sát vi nhựa định kỳ.

Call-to-action: Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng cần phối hợp hành động để giảm thiểu ô nhiễm vi nhựa, bảo vệ môi trường biển và sức khỏe con người.