Chương 1 .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. Luan van 4 PM 2.5 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, Luan van 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. Ô nhiễm không khí là vấn đề được nhắc đến từ cả gần 100 năm trước tại Anh, song đến nay London vẫn luôn là một trong những thành phố ô nhiễm hàng đầu mặc dù đã có nhiều giải pháp tiếp cận nhằm khắc phục vấn đề. Trong báo cáo thường niên về chỉ số hiệu suất môi trường (The Environmental Performance Index-EPI) do tổ chức môi trường Mỹ thực hiện, Việt Nam đứng trong nhóm 10 nước ô nhiễm không khí hàng đầu Châu Á.
Đáng lưu ý là tổng lượng bụi ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đều liên tục tăng cao, khiến chỉ số chất lượng không khí (AQI) luôn ở mức báo động. Theo GreenID, từ năm 2016, chỉ số AQI trung bình của Hà Nội đã lên tới 121 với nồng độ bụi PM2.5 gấp trên 2 lần tiêu chuẩn quốc gia (25 µg/m3) và 5 lần so với khuyến nghị từ WHO (10 µg/m3). Tương tự, AQI trung bình và nồng độ bụi PM2.5 ở thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) cũng cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn quốc gia và gấp 3 lần khuyến nghị của tổ chức WHO. Thời gian gần đây,Tổng cục Môi trường Việt nam cho biết, từ 13 đến 20 tháng 3 năm 2020, Thủ đô Hà Nội đã có 4 trên 7 ngày bị ô nhiễm bụi mịn PM2.5, nhiều ngày AQI đã vượt giới hạn cho phép của tiêu chuẩn Quốc gia QCVN 05:2013/BTNMT.
Kết quả tính toán chỉ số AQI tại các trạm quan trắc cũng cho thấy, chất lượng không khí nhiều ngày ở mức kém (AQI từ 101 đến 150) và xấu (từ 151 đến 200). Xét tới yếu tố thời tiết các nhà phân tích đều nhận thấy, những ảnh hưởng rõ rệt của thời tiết đến chất lượng không khí. Nhiều tuần lễ đã có tới 3 ngày ngày trời âm u, sương mù nặng, nhiệt độ giữa ngày và đêm chênh lệch khá lớn và giá trị thông số PM2.5 quan trắc được cũng tăng. Nguồn bụi ô nhiễm ở các đô thị lớn hầu hết là từ khí thải giao thông, công trình xây dựng, đường sá và sản xuất công nghiệp và hoạt động sinh hoạt của con người.
Mức độ ô nhiễm của Hà Nội chỉ sau New Delhi (Ấn Độ), là nơi ô nhiễm không khí hàng đầu thế giới với nồng độ bụi PM2.5 lên tới 124 µg/m3 không khí. Đối với khu vực nông thôn, mức độ ô nhiễm chủ yếu bị tác động cục bộ bởi các hoạt động sản xuất của các làng nghề, hoạt động xây dựng, đốt rơm rạ, rác thải và đun nấu.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BỤI PM2.5 TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1 Tình hình nghiên cứu bụi PM2.5 trên thế giới Các nghiên cứu về bụi PM2.5 đã được nhiều công trình trên thế giới đề cập đến. Các điểm nóng về ô nhiễm bụi mịn trên thế giới có thể kế đến như Bắc Kinh - Trung Quốc, Bombay - Ấn Độ, Kathmandu – Bangladesh. các nghiên cứu này thường tập trung đến phân tích thành phần hóa học trong bụi, sau đó áp dụng các phương pháp thống kê và mô hình nguồn phát thải để tìm ra mối liên hệ giữa nồng độ bụi, thành phần bụi với nguồn phát thải.
Một số nghiên cứu về các điểm nóng ô nhiễm này như: sự lan truyền bụi trong không khí [8, 9], hoặc xu thế nồng độ bụi trong thời gian dài thường từ 5 năm đến 10 năm [10, 11]. Một hướng nghiên cứu khác để cập đến ô nhiễm thứ cấp hình thành từ các muối vô cơ dưới dạng các sol khí làm gia tăng nồng độ PM 2. Các ion này thường được gọi là các ion hòa tan (F-, Cl-, NO3-, SO42-, Na+, NH4+, Mg2+, Ca2+.), phát thải vào không khí do sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, hoạt động của con người và cả tự nhiên [7, 12, 13]. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình WRF-CAMx (Weather Research & Forecasting Mode - Comprehensive Air Quality model with Extensions) để đánh giá sự liên quan đến đóng góp của khí NH3 đến hàm lượng bụi PM2.
Kết quả cho thấy NH3 đóng góp từ 31% đến 40% vào sự hình thành lên cation NH4+ và lượng cation này chiếm 10% trong thành phần bụi PM2. Đồng thời nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, mặc dù hoạt động công nghiệp ít thải ra NH3 nhưng lại là nguồn chính phát thải ra NH4+ trong không khí [2, 14]. Hai mô hình RSM (Response Surface Model) và CMAQ (Community Multiscale Air Quality Model) được phát triển bởi EPA đã được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của sự phát thải khí NH3 lên sol khí vô cơ (Inorganic Aerosol) ở phía tây Trung Quốc [4, 15]. Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra rằng NH3 đóng góp từ 8-11% vào nồng độ bụi PM2.5 trong khi đó SO2 (9-11%) và NOx (5-11%).
Tuy nhiên, sự ảnh hưởng đến nồng độ bụi PM2.5 là không tuyến tính do các tiền chất ô nhiễm luôn có xu hướng dịch chuyển từ nơi có nồng độ cao về nơi có nồng độ thấp. Kết quả nghiên cứu này cũng cho thấy từ năm 1990 – 2005 lượng NH3 đã tăng lên 90%, kèm theo đó thì lượng NO3- và SO42- cũng Luan van 7 tăng lên khoảng 50-60%. Vì vậy, các biện pháp làm giảm nồng độ bụi PM2.5 cần phải thực hiện đồng bộ giảm NH3, SO2 và NOx. Năm 2013, Abdus Salam và nhóm nghiên đã tiến hành lấy mẫu bụi PM2.5 tại nóc tòa Khundkur Mukarram Hussain Khoa học, Đại học Dhaka, Bangladesh trong 2 tháng (1/2013 và 2/2013).5 đã được thu thập trên thạch anh bộ lọc sợi vào ban ngày và ban đêm.
Các ion hòa tan trong nước (sunfat, nitrat, photphat, clorua, bromua, natri, kali và canxi) được phân tích bằng Sắc ký ion (Model 881, Metrohm Ltd., Thụy Sĩ) và quang kế ngọn lửa (Model PFP7, Jenway, Anh). Kết quả cho thấy khối lượng PM2.