Nhà khoa học Việt dùng rêu đo ô nhiễm kim loại nặng

Từ năm 2017 phương pháp dùng chỉ thị rêu để đo mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở Hà Nội và Hải Phòng được các nhà khoa học Việt thực hiện. Với hơn 1.000 mẫu rêu thu thập tại hai thành phố này, GS Khiêm và cộng sự đã vẽ được bản đồ ô nhiễm không khí từ năm 2017-2019 khá chính xác. Sản phẩm là kết quả từ đề tài "Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong không khí thông qua chỉ thị rêu Barbula indica" do GS.TS Lê Hồng Khiêm và cộng sự tại Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện.

GS Khiêm cho biết, trung bình mỗi người hít thở 10.000 lít không khí/ngày. Không khí ô nhiễm chính là nguyên nhân gây ra hàng loạt bệnh. Theo WHO tại Việt Nam, trong năm 2016 có hơn 60.000 người chết vì bệnh tim, đột quỵ, ung thư phổi, tắc nghẽn phổi mãn tính... đều do ô nhiễm không khí gây ra. "Đã đến lúc, các nhà quản lý và nhà khoa học phải hành động quyết liệt hơn để làm sạch không khí vì sức khỏe người dân", ông nói.

Hiện nay, để đo mức độ ô nhiễm không khí, Việt Nam đã xây dựng các trạm quan trắc tự động. Nhược điểm của cách làm này là giá thành cao, phải có kinh phí hoạt động hàng năm, dễ bị hỏng do đặt ngoài trời, số liệu ô nhiễm chỉ dùng cho khu vực gần vị trí đặt trạm, sử dụng lâu số liệu sẽ không chính xác... Tuy nhiên, số trạm lắp đặt không đáng kể, nhiều trạm đã bị "chết", nhiều tỉnh không có trạm đo nào. Một cách khác đo chất lượng không khí là dùng các máy đo cầm tay, nhưng độ chính xác thấp, chỉ dùng trong các trường hợp có sự cố môi trường.

GS.TS Lê Hồng Khiêm trăn trở tìm cách để áp dụng đại trà cho tất cả các tỉnh thành mà lại rẻ tiền. Sau nhiều năm nghiên cứu, ông tìm ra câu trả lời là sử dụng chỉ thị rêu.

Rêu là thực vật bậc thấp, không có biểu bì. Rễ của rêu là rễ giả, chất dinh dưỡng cho sự phát triển của nó chủ yếu được hấp thụ từ không khí. Rêu hấp thụ hầu hết các kim loại nặng và các nguyên tố vi lượng khác từ không khí và nước mưa. Phần trên của rêu tiếp xúc hoàn toàn với không khí nên có khả năng bắt những hạt bụi khí, giống các tấm lọc khí. Tính chất của lớp vỏ rêu làm cho các ion kim loại dễ dàng thấm vào các tế bào. Cây rêu có thể phát triển bình thường ngay cả trong những môi trường ô nhiễm cao. Khi dùng cây rêu làm chỉ thị sinh học, có thể xác định được thời gian nó tích lũy các nguyên tố (thường chỉ chọn phần rêu có tuổi 3 năm để phân tích).

Ở những nơi không có rêu tự nhiên mọc, nhóm sẽ dùng phương pháp treo các túi rêu (moss bag). Đây là rêu tự nhiên được lấy ở những vùng núi cao (thường là hơn 1.000 mét) và đảm bảo không có ô nhiễm kim loại nặng. Rêu này sẽ được may thành các túi và treo ở các vị trí cần khảo sát. Sau khoảng thời gian nhất định (1, 2 hoặc 3 tháng), các mẫu rêu sẽ được mang đi phân tích để xác định hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong không khí.

GS Khiêm cho biết, dùng rêu để quan trắc không khí rất đơn giản. Để biết chất lượng không khí của một điểm cụ thể, chỉ cần lấy mẫu rêu tại vị trí đó (200 gram/mẫu), đưa về phòng thí nghiệm để phân tích xác định hàm lượng của các nguyên tố có trong rêu. Trong bán kính khoảng 4 km sẽ phải có một mẫu. Ví dụ như ở Hà Nội, để đo chất lượng không khí sẽ phải lấy mẫu tại khoảng 50 vị trí, mỗi vị trí lấy 3-4 mẫu. Phương pháp này cho phép đo được 43 nguyên tố hóa học có trong không khí như asen, thủy ngân, chromi, silic, molypden...

Để phân tích thành phần các nguyên tố hóa học trong rêu, nhóm sử dụng các phương pháp phân tích hạt nhân. Công nghệ này gồm phân tích kích hoạt nơtron, phân tích bằng phát xạ tia-X dùng chùm proton và phân tích huỳnh quang tia-X phản xạ toàn phần để xác định thành phần trong rêu. Sau đó áp dụng phương pháp thông kê để phân tích bộ số liệu về hàm lượng của các nguyên tố có trong các mẫu rêu. Cuối cùng là áp dụng mô hình toán học để xác định nguồn phát thải các nguyên tố vào không khí tại khu vực nghiên cứu.

Theo GS Khiêm, ngoài rêu Barbula Indica, có thể sử dụng các loại rêu khác. Tuy nhiên, cần phải có những nghiên cứu về khả năng hấp thụ các chất hóa học từ chúng. Từ kết quả nghiên cứu này, nhóm của GS Khiêm đã được tham gia vào dự án nghiên cứu ô nhiễm không khí dùng rêu quốc tế có trụ sở đặt tại Vương quốc Anh (The ICP Vegetation, https://icpvegetation.ceh.ac.uk/).

GS.TS Lê Hồng Khiêm cho biết, một trong những khó khăn của việc dùng rêu làm chỉ thị cho ô nhiễm không khí ở Việt Nam là chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này. Các thiết bị phân tích ở Việt Nam chưa đạt được độ nhạy cần thiết để xác định chính xác hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong rêu. Để phân tích không khí trong rêu, cần đến các dụng cụ và hóa chất dùng để chế tạo mẫu, các máy nghiền mẫu, phòng làm mẫu siêu sạch, các tủ sấy, tủ nung, máy nén mẫu... chuyên dụng. "Các thí nghiệm này nhóm nghiên cứu sẽ hoàn thiện trong thời gian tới", GS Khiêm cho biết.

Tô Hội