19/07/2021
Tóm tắt
Ô nhiễm rác thải nhựa (RTN) trong môi trường biển đã được nghi nhận tại nhiều khu vực trên thế giới và nhận được sự quan tâm của toàn nhân loại về lĩnh vực môi trường. Dòng sông nhận RTN từ nhiều nguồn khác nhau rồi vận chuyển chúng vào môi trường biển. Do vậy, nghiêu cứu về rác nhựa nổi trên sông là rất cần thiết để tìm cách ngăn ngừa, giảm nhẹ tác động của ô nhiễm nhựa đến môi trường. Nghiên cứu này thực hiện khảo sát RTN nổi trên sông tại 5 vị trí thuộc hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai và có sử dụng phương pháp quay phim. Kết quả nghiên cứu cho thấy, thành phần loại nhựa trên sông có giá trị khác nhau tại những điểm khảo sát; khối lượng RTN nổi tăng dần từ thượng nguồn (Cầu Bến Súc: 0.45 g/m3) tới hạ lưu (Cửa sông Soài Rạp: 1.83 g/m3). Ba loại vật dụng nhựa gặp nhiều nhất ở sông là chai nhựa, túi nhựa và hộp xốp đựng đồ ăn nhanh, thuộc loại nhựa sử dụng một lần.
Từ khóa: Expanded polystyrene, nhựa lớn, nhựa sử dụng một lần, polyethylene, polyethylene terephthalate, vi nhựa.
Nhận bài: 22/4/2021; Sửa chữa: 26/4/2021; Duyệt đăng: 29/4/2021.
1. Giới thiệu
Vật liệu nhựa đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Sự khó phân hủy của vật liệu này góp phần làm cho RTN xuất hiện ở nhiều nơi và tồn tại lâu trong môi trường. Ô nhiễm RTN trong môi trường biển đã được nghi nhận ở nhiều khu vực trên thế giới và đang nhận được sự quan tâm của toàn nhân loại về lĩnh vực môi trường. Dòng sông nhận RTN từ nhiều nguồn khác nhau rồivận chuyển chúng vào môi trường biển. Do vậy, các hoạt động để giảm thiểu nhựa ở các con sông là rất cấp thiết để bảo vệ hệ sinh thái nước ngọt cũng như môi trường biển.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về sự hiện diện của vi nhựa (mảnh < 5 mm) trong môi trường. Silvestro và cs. (2020) nghiên cứu sự ô nhiễm vi nhựa trong lớp nước bề mặt tại một số điểm thuộc khu vực biển Đại Tây Dương [1]. Nghiên cứu của Zhu và cs. (2019) chỉ ra rằng, có sự hiện diện của vi nhựa trong hệ tiêu hóa của một số loài cá, mô mềm của các cá thể hào [2], sự sinh sản của hào cũng bị ảnh hưởng khi chúng sống trong môi trường chứa các hạt vi nhựa polystyrene kích thước 2 và 6 micromet [3]. Sự hiện diện của vi nhựa trong môi trường nước có thể do nhiều nguyên nhân. Theo Lechthaler và cs. (2020), từ một chai nhựa thể tích 0.5 lít, ước tính có thể tạo ra 550.000 mảnh vi nhựa kích thước 0.3 x 0.3 mm trong môi trường [4].
Trong khi nhiều nghiên cứu tập trung về sự hiện diện của vi nhựa thì ngược lại, những nghiên cứu về mảnh nhựa lớn (mảnh > 5mm) ít được quan tâm. Nghiên cứu của Blettler và cs. (2018) cho thấy, có rất ít nghiên cứu về RTN nổi trong hệ sinh thái nước ngọt [5]. Vì vậy, rất cần những dữ liệu thực địa về RTN trong môi trường này. Hơn nữa, dữ liệu rác nhựa nổi từ các dòng sông lớn, nguồn gây ô nhiễm chính, lại không nhiều. Do vậy, nghiêu cứu về rác nhựa nổi trên sông là rất cần thiết để hiểu và tìm ra giải pháp nhằm ngăn ngừa, giảm nhẹ tác động của ô nhiễm nhựa đến môi trường.
Nghiên cứu này thực hiện khảo sát khối lượng và thành phần rác nhựa nổi tại một số điểm trên sông Sài Gòn và Soài Rạp thuộc hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai. Sự biến động về thành phần, khối lượng nhựa nổi từ thượng nguồn xuống hạ lưu, sự phong phú của các vật dụng làm từ nhựa trong nước ở các điểm khảo sát cũng được phân tích trong nghiên cứu.
2. Phương pháp
Vị trí, thời gian thu mẫu: Sông Sài Gòn là một tiểu lưu vực trong lưu vực hệ thống sông Đồng Nai. Sông Sài Gòn bắt nguồn từ các suối Tonle Chàm, rạch Chàm (vùng đồi Lộc Ninh và ven biên giới Việt Nam - Campuchia), với độ cao từ 100 - 150 m, chảy vào hồ Dầu Tiếng, sau đó làm ranh giới tự nhiên giữa các tỉnh Tây Ninh, Bình Dương, TP. Hồ Chí Minh đến hợp lưu với sông Đồng Nai rồi đổ ra sông Nhà Bè. Sông Sài Gòn có chiều dài 256 km, tổng diện tích lưu vực là 4.171 km2 và lưu lượng dòng chảy trung bình năm đạt 54 m3/s [6]. Nghiên cứu thực hiện thu mẫu tại 5 điểm, được ký hiệu từ S1 đến S5. Vị trí các điểm thu mẫu được trình bày ở Hình 1. Thời gian thu mẫu thực hiện từ 21/12/ 2020 - 17/1/2021.
Phương pháp thu mẫu: Hiện nay, nhiều phương pháp thu mẫu, quan trắc rác nhựa nổi trên sông hoặc biển đã được áp dụng. Tổng hợp những phương pháp này được tóm tắt trong Bảng 1. Trong nghiên cứu này, phương pháp quay phim ghi lại hình ảnh rác nhựa nổi được sử dụng. Thời gian quay phim thu mẫu tại mỗi điểm là 45 phút.
Hình 1. Hình ảnh nhựa trên sông và vị trí các điểm thu mẫu
Tại các vị trí cầu Bến Súc, Phú Cường, Phà Cát Lái, 3 camera được cố định trên cầu, thực hiện ghi hình cùng lúc. Khoảng cách từ camera tới mặt nước tại ba điểm lần lượt là 6 m, 7 m và 3 m. Ở hai điểm cầu Phú Mỹ, cửa sông Soài Rạp, camera được cố định trên thuyền để quay phim rác nhựa nổi, cách mặt nước 1.8 m. Các đoạn phim sau đó được dùng để phân loại, đo kích thước và định lượng rác tại các điểm. Thời gian thu mẫu được thực hiện khi triều xuống nhằm loại bỏ ảnh hưởng của lượng rác nhựa vùng cửa sông - ven biển khi triều lên. Lưu tốc dòng được đo bằng thiết bị Hydro-Bios Model 445 - 500.
Bảng 1. Phương pháp thu mẫu, quan trắc nhựa nổi trên sông, biển [7]
|
TT |
Phương pháp |
Mô tả |
|
1 |
Sử dụng lưới (Manta trawl/ nets) |
Lưới được kéo trên bề mặt nước hoặc cố định tại chỗ để thu rác nhựa nổi. Manta trawl dùng để thu vi nhựa. Cũng có thể sử dụng Neuston net, Bongo net, hoặc tự thiết kế lưới dựa vào mục đích nghiên cứu. |
|
2 |
Quan sát trực tiếp (Visual observation) |
Người quan sát đứng trên cầu hoặc chỗ thích hợp để đếm trực tiếp rác nhựa trên sông và ghi vào sổ. |
|
3 |
Dùng hệ thống phao (Floating barrier) |
Dãy phao nổi tạo thành một hàng rào vật lý trên mặt nước, kết hợp với dòng chảy để hư dòng rác vào vị trí cần thu mẫu. |
|
4 |
Ứng dụng cảm biến (Sensor) |
Cảm biến tự động hoặc bán tự động được đặt trong nước và thực hiện phát hiện rác. |
|
5 |
Quay phim (Cameras) |
Thu dữ liệu hình ảnh của rác nhựa để phân tích. Máy quay được cố định trên cầu, hoặc kết hợp với máy bay không người lái, hoặc kinh khí cầu. |
|
6 |
Máy bay không người lái dưới nước (Underwater Drones) |
Thực hiện ghi hình và đo đạc các thông số liên quan ở trong nước, thường kết hợp với cảm biến. |
|
7 |
Vệ tinh (Satellite) |
Cung cấp dữ liệu hình ảnh, kết hợp viễn thám để phát hiện RTN. |
Phương pháp phân loại, đo kích thước và định lượng: Từ dữ liệu hình ảnh thu được, các mẫu nhựa được xếp vào các nhóm vật dụng như chai nước, túi nhựa, hộp xốp đựng thực phẩm và những vật dụng khác. Dựa vào loại vật dụng, chúng ta biết được sản phẩm này được làm từ loại nhựa nào theo hướng dẫn trong tài liệu của US - EPA (2016) [8] và Van Emmerik & cs. (2018) [9]. Ví dụ, một hộp xốp đựng đồ ăn được làm từ nhựa polystyrene hay chi tiết hơn là expanded polystyrene (EPS); chai nước uống được làm từ polyethylene terephthalate (PET); túi nhựa được làm từ polyethylene (PE). Cùng với cách phân loại trên, đối với trường hợp mẫu nhựa còn “nguyên vẹn”, loại mẫu nhựa nổi có thể nhận biết được tên sản phẩm (Hình 2), nghiên cứu đã tiến hành thu các mẫu đó trên thị trường để cung cấp thông tin bổ sung khi phân loại. Trong những trường hợp này, hướng dẫn về mã hóa để xác định loại nhựa ASTM D7611 đã được sử dụng. Thực tế khảo sát của chúng tôi cho thấy, có những vật dụng có thể được sản xuất từ hai loại nhựa và có những sản phẩm nhựa dù “nguyên vẹn” mà vẫn không có thông tin về loại nhựa làm ra chúng. Những trường hợp này, phân loại dựa vào loại nhựa thường dùng để tạo ra sản phẩm đó.
a. Chai nước Sting b. Chai nước C2 c. Chai nước Lavie
Hình 2. Một số loại chai nhựa nổi trên sông
Để xác định kích thước mảnh nhựa nổi, một khung hình vuông (1 m x 1 m) được thả nổi trên mặt nước tại vị trí quay phim thu mẫu và tiến hành quay phim 1 phút. Kích thước khung hình này sẽ dùng để chuyển đổi ra kích thước thật của mẫu (Hình 1b). Nghiên cứu thực hiện khảo sát các mảnh nhựa có kích thước lớn hơn 5 cm.
Giống như phân loại nhựa, giá trị về kích thước, khối lượng của các loại vật dụng còn “nguyên vẹn” cũng được đo và dùng để tra kích thước, khối lượng của nhựa tại các điểm.
Những trường hợp khác, khối lượng mẫu sẽ được tính bằng công thức sau:
M (g) = Thể tích mẫu (cm3) * Tỉ trọng nhựa (g/cm3) (1)
Ở nghiên cứu này, độ sâu lớp nước thu mẫu được chọn là 0.1 m và dùng để tính thể tích nước đã khảo sát [9]. Khối lượng nhựa trên sông được tính theo công thức sau:
W (g/m3) = Tổng lượng rác thu tại mỗi điểm (g)/Thể tích nước khảo sát (m3) (2)
Xử lý số liệu: Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsofl Excel Office 2010 và Statgraphics XV, Version 15.1.02. Sử dụng phương pháp phân tích ANOVA và Multiple Range Tests với độ tin cậy 95% để xác định sự khác biệt có ý nghĩa giữa các giá trị trung bình mẫu.
3. Kết quả và thảo luận
Thành phần rác nhựa nổi: Kết quả phân loại nhựa của 5 điểm khảo sát được trình bày ở Hình 3a. Tại ba vị trí là cầu Bến Súc, Phú Cường và Phú Mỹ, loại nhựa polyethylene terephthalate (PET) chiếm tỉ lệ cao nhất, lần lượt đạt 46.55%, 82.09% và 45.48%. Tại vị trí Bến Súc và Phú Cường, tỉ lệ loại nhựa polystyrene (PS) ở vị trí thứ hai, đạt 42.20% và 8.25%. Trong khi đó, tại điểm cầu Phú Mỹ, tỉ lệ nhựa PS đạt 13.82%, tiếp đó là nhựa PP/PE, có giá trị 30.51%. Đối với vị trí cửa Soài Rạp, nhựa chiếm tỉ lệ cao nhất là PP/PE, có giá trị là 82.17%. Ở điểm Cát Lái, nhựa chiếm tỉ lệ cao nhất là PET, có giá trị đạt 40.52%. Nhìn chung, khi xuôi theo dòng nước từ thượng nguồn (S1) xuống hạ lưu (S3) thì tỉ lệ nhựa PP/PE có xu hướng tăng, trong khi đó giá trị này giảm đối với loại nhựa PS.
a. Phần trăm loại nhựa theo khối lượng b. Khối lượng nhựa tại điểm khảo sát
Hình 3. Thành phần và khối lượng nhựa nổiHình 3. Thành phần và khối lượng nhựa nổi
Nghiên cứu của Lahens và cs. (2018) về RTN tại kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, TP. Hồ Chí Minh cho thấy, các vật dụng dùng bao gói đồ ăn làm từ polystyrene chiếm tỉ lệ từ 9 - 22% khối lượng [10]. Kết quả khảo sát rác nhựa trên sông Sài Gòn tại cầu Thủ Thiêm, TP. HCM của Van Emmerik và cs. (2019) chỉ ra rằng, tỉ lệ nhựa thay đổi theo thời gian trong năm và giá trị EPS (expanded polystyrene) dao động trong khoảng từ 12.0 % - 40.0% [11]. Ở nghiên cứu này, phần trăm khối lượng loại nhựa PS dao động trong khoảng 5.78 - 42.20% và tại điểm cầu Phú Mỹ giá trị này là 13.82%.Hình 3. Thành phần và khối lượng nhựa nổi
Hình 3b thể hiện khối lượng nhựa nổi tại các điểm. Kết quả nghiên cứu cho thấy, có sự gia tăng khối lượng rác nhựa nổi trên sông từ điểm S1 (Bến Súc) đến điểm S3 (Phú Mỹ) và S5 (Soài Rạp). Tại điểm Bến Súc, khối lượng nhựa thu được là 0.45 g/m3. Ở điểm cầu Phú Cường, Phú Mỹ, khối lượng nhựa có giá trị lần lượt là 0.67 g/m3 và 0.96 g/m3. Khối lượng rác thu được tại điểm Phú Mỹ có giá trị gấp đôi so với kết quả ở điểm Bến Súc. Khối lượng rác ở cửa sông Soài Rạp có giá trị đạt 1.83 g/m3, cao nhất so với 5 điểm khảo sát. Như vậy, theo hướng từ thượng nguồn xuống hạ lưu, có sự gia tăng nhanh về khối lượng rác nhựa nổi. Khi dòng sông chảy qua đoạn đường dài thì lượng rác tiếp nhận ngày càng nhiều. Hơn nữa, mật độ dân cư đông ở khu vực dòng sông chảy qua có thể làm cho khối lượng rác nhựa tăng trong nghiên cứu này. Đây có thể cũng là nguyên nhân làm cho khối lượng rác nhựa nổi ở Cát Lái thấp (0.26g/m3). Như vậy, kết quả của nghiên cứu cung cấp thông tin mới liên quan đến sự biến động về thành phần và khối lượng rác nhựa nổi trên dòng sông từ thượng nguồn tới hạ lưu.
Kết quả về khối lượng, kích thước của các mảnh nhựa nổi trên sông tại các điểm cũng được đo đạc trong nghiên cứu này. Hình 4a thể hiện khối lượng trung bình của mảnh nhựa nổi tại từng điểm khảo sát. Ở vị trí Bến Súc, Phú Cường, khối lượng mảnh nhựa nổi trung bình đạt 8.3 g và 9.1 g. Giá trị này ở ba điểm Phú Mỹ, Soài Rạp, Cát Lái thấp hơn, lần lượt là 3.4 g, 5.6 g, 1.2 g. Theo kết quả nghiên cứu của Van Emmerik T., và cs. (2020) tại cầu Thủ Thiêm, cách 12 km đường sông so với điểm cầu Phú Mỹ của nghiên cứu này, khối lượng trung bình mảnh là 3.2g. Nghiên cứu cho thấy khối lượng mảnh nhựa có giá trị khác nhau tại các điểm thu mẫu và có giá trị thấp ở khu vực hạ lưu, cửa sông ven biển.
Kích thước trung bình mảnh nhựa nổi tại cầu Bến Súc, Phú Cường có giá trị lần lượt là 14.2 cm, 15.5 cm (Hình 4b). Cũng như khối lượng, kích thước mảnh ở khu vực hạ lưu, vùng cửa sông có giá trị thấp hơn so với đầu nguồn. Kích thước trung bình mảnh nhựa tại điểm Phú Mỹ, Soài Rạp và Cát Lái lần lượt là 13.1 cm, 9.3 cm, 8.3 cm. Kết quả xử lý thống kê cho thấy, không có sự khác biệt về kích thước của mảnh nhựa tại các điểm Bến Súc, Phú Cường, Phú Mỹ, nhưng có sự khác biệt về kích thước tại các điểm này so với điểm Cát Lái và Soài Rạp (P-value < 0.05).
a. Khối lượng trung bình mảnh nhựa b. Kích thước trung bình mảnh nhựa
Hình 4. Khối lượng và kích thước trung bình của mảnh nhựa nổi
Ở ba điểm Phú Mỹ, Soài Rạp, Cát Lái, nghiên cứu đã ghi nhận có sự xuất hiện nhiều mảnh nhựa EPS (expanded polystyrene) từ các hộp xốp đựng đồ ăn nhanh và tần suất xuất hiện tương ứng có giá trị là 57%, 42% và 70% so với tổng số mảnh nhựa của mẫu. Số mảnh nhựa thấp nhất được ghi nhận tại điểm Bến Súc (5.395 mảnh/km2) và cao nhất ở vị trí Soài Rạp (32.821 mảnh/km2). Trung bình mảnh nhựa tại 5 điểm khảo sát có giá trị là 19.321 mảnh/km2. Trong nghiên cứu của Lechthaler và cs. (2020), trung bình số mảnh nhựa tại 6 khu vực ở Thụy Sĩ có giá trị là 1.700 mảnh/km2 [4], thấp hơn nhiều so với các điểm khảo sát ở nghiên cứu này.
Khi phân loại nhựa thu được theo mục đích sử dụng, ở điểm Bến Súc, Phú Cường, mẫu thường gặp là các hộp xốp đựng đồ ăn (nhựa PS), chai nhựa (nhựa PET) và túi nhựa (PE). Trong khi đó, ở vị trí cầu Phú Mỹ, cửa Soài Rạp, loại vật dụng nhựa nổi trên sông lại đa dạng hơn. Ở hai điểm này, ngoài hộp xốp, chai nhựa, túi nhựa, còn gặp những vật dụng nhựa khác như ly nhựa, túi bao khăn giấy, muỗng nhựa, nĩa nhựa, ống hút, bao gói mì ăn liền. Tuy nhiên, kết quả xử lý thống kê cho thấy không có sự khác biệt về các loại vật dụng nhựa tại các điểm khảo sát (P < 0.05).
Nhìn chung, rác nhựa nổi trên sông tại các điểm khảo sát chủ yếu thuộc loại nhựa sử dụng một lần (Hình 5). Ba loại vật dụng thường gặp nhất tại các điểm khảo sát là chai nước, túi nhựa và hộp đựng đồ ăn nhanh.
Hình 5. Hình ảnh nhựa nổi trên sông
4. Kết luận
Nghiên cứu đã thực hiện thu mẫu nhựa nổi trên sông tại 5 điểm bằng phương pháp quay phim. Kết quả nghiên cứu cho thấy, có sự thay đổi về thành phần, khối lượng rác nhựa nổi trên một dòng sông. Theo hướng từ thượng nguồn xuống hạ lưu, có sự gia tăng về khối lượng rác nhựa nổi và tỉ lệ phần trăm khối lượng nhựa PP/PE cũng tăng. Trong khi đó, khối lượng, kích thước mảnh nhựa ở khu vực cửa sông ven biển lại có giá trị nhỏ hơn so với khu vực đầu nguồn. Ở vị trí cầu Phú Mỹ, cửa Soài Rạp, vật dụng nhựa nổi đa dạng hơn các vị trí khác. Ba loại vật dụng có tần suất xuất hiện nhiều nhất ở các điểm khảo sát là chai nhựa, túi nhựa, hộp xốp đựng đồ ăn nhanh, chúng chủ yếu liên quan đến loại nhựa sử dụng một lần. Như vậy, để giảm thiểu ô nhiễm rác nhựa trên sông, ngoài việc nâng cao hiệu quả công tác quản lý và nhận thức cộng đồng về RTN, giải pháp quan trọng nhất là giảm thiểu sử dụng nhựa một lần và tốt nhất là không sản xuất cũng như sử dụng những sản phẩm này.
Phạm Duy Thanh, Bùi Thanh Hoàng,
Nguyễn Thành Đạt, Nguyễn Hữu Duy1
Trịnh Bảo Sơn2
1 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh
2Viện Tài nguyên và Môi trường, TP. Hồ Chí Minh
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng Việt II/2021)
Tài liệu tham khảo
1. Silvestrova K., Stepanova N., , Marine Pollution Bulletin 162 (2021) 111836.
2. Zhu J., et al., , Science of the Total Environment 658 (2019) 62 - 68.
3. Sussarellu R., et al., PNAS (2016) vol 113, No9, 2430 - 2435.
4. Lechthaler S., et al., Environments (2020), 7, 73.
5. Blettler M. C. M. et al., Water Research 143 (2018) 416 - 424.
6. Tran Ngọc, T. D. et al., , UNESCO (2016).
7. Van Emmerik T., Schwarz A., , WIREs Water. 2020;7:e1398.
8. Beaman J., et al., , EPA (2016).
9. Van Emmerik T. et al., A, Frontiers in Marine Science (2018),Vol 5, 1 - 12.
10. Lanens L., et al., , Environmental Pollution (2018) Volume 236, 661 - 671.
11. Van Emmerik T., et al., , Scientific reports (2019) 9:13549.
|
Characteristics of floating plastic debris on Saigon and Nha Be rivers Abstract: Pollution of the marine environment with plastic debris is widely recognized and is an increasing ecological concern. The majority of plastics that end up in the world’s oceans are carried there by rivers. Quantifying plastic pollution on surface water is essential to understand and mitigate the impact of plastic pollution to the environment. The data sets used in this study were collected by a video camera at five different sites in Saigon – Dong Nai river system. The results showed that plastic composition varied per sites and plastic debris mass is increased gradually from upstream (Ben Suc: 0.45 g/m3) to downstream (Soai Rap: 1.83 g/m3). The top three freshwater plastic pollution types are plastic bottle, plastic bags and fast food container, which are mainly related to single used plastic. Keywords: Expanded polystyrene macroplastics, single used plastic, polyethylene, polyethylene terephthalate, microplastic. |
