29/07/2021
Ô nhiễm từ hạt vi nhựa đang tác động tiêu cực đến môi trường sống và sức khỏe con người. Với kích thước nhỏ cùng với hình dạng khác nhau, vi nhựa có thể xâm nhập và phá hủy tế bào trong cơ thể của các loài sinh vật; là vật trung gian gây tích tụ các loại hóa chất nguy hiểm, khi động vật ăn vào sẽ bị nhiễm độc, chất độc này lại được chuyển sang con người khi sử dụng làm thức ăn. Trên thực tế, những mảnh vi nhựa sẽ mang theo nhiều chất hóa học và các chất ô nhiễm khác, khiến cho việc đánh giá chính xác ảnh hưởng, độc tính của ô nhiễm nhựa rất khó khăn. Gần đây, các công trình nghiên cứu về ô nhiễm vi nhựa đã mở rộng phạm vi tìm hiểu, không chỉ ở đại dương mà còn trong môi trường nước, không khí.
1. Nguồn gốc phát sinh và cơ chế hình thành vi nhựa
Vi nhựa là những mảnh nhựa nhỏ có kích thước nhỏ hơn 5mm, chúng có thể tan rã từ những mảnh nhựa lớn hoặc có thể tìm thấy trong các sản phẩm như tẩy da chết, hộp đựng thức ăn và thậm chí từ những hạt nhựa siêu nhỏ có trong sợi vải, mỹ phẩm; từ hoạt động giao thông trên đất liền... Do kích thước nhỏ, các vi nhựa này dễ dàng theo dòng nước trôi xuống cống, ao, hồ, sông, suối, ra biển; xâm nhập vào mạch nước ngầm và phát tán môi trường không khí và đất. Vi nhựa tồn tại dai dẳng, khó phân hủy, cũng không thể thu lại để tái chế như các mảnh nhựa lớn khác, dẫn tới tích tụ trong môi trường.
Hình 1. Định nghĩa và hình dạng vi nhựa
Theo nguồn gốc phát sinh, vi nhựa trong môi trường được phân loại thành hai nhóm chính:
Vi nhựa sơ cấp: Là các vi nhựa được sản xuất với kích thước và hình dạng nhất định phục vụ cho các ngành công nghiệp dịch vụ như sản xuất mỹ phẩm hoặc các nguyên liệu nhựa. Vi nhựa sơ cấp thường được sản xuất có chủ đích. Vi nhựa sơ cấp trong quá trình sản xuất hàng tiêu dùng có kích thước hạt từ nano đến micro (Maynard, 2006), được xả thải ra môi trường qua dòng sông suối. Vi nhựa sơ cấp được sử dụng phổ biến trong các loại sữa rửa mặt và mỹ phẩm hoặc sử dụng trong quá trình làm sạch, đánh bóng đồ vật. Vi nhựa sơ cấp được sử dụng để tẩy tế bào chết tại tay, trên mặt đã thay thế các thành phần tư nhiên được sử dụng theo truyền thống như hạnh nhân nghiền, bột yến mạch…Vi nhựa sơ cấp cũng được sử dụng phổ biến trong công nghệ nổ, đồng thời công nghệ này được sử dụng phổ biến trong chà sát máy móc, động cơ và vỏ thuyền bị gỉ sét và sơn. Vi nhựa sơ cấp này được sử dụng nhiều lần cho đến khi chúng bị giảm kích thước và khả năng cắt của chúng bị giảm, trong quá trình thực hiện, các vi nhựa sơ cấp này thường bị nhiễm (vi nhựa đóng vai trò là vật liệu mang) kim loại nặng: Crom, chì, cadimi…hoặc các chất ô nhiễm khác.
Vi nhựa thứ cấp: Những vi nhựa được hình thành trong quá trình biến đổi, phân rã các sản phẩm nhựa lớn dưới tác động của hoạt động tự nhiên, cơ học và tác động con người. Theo thời gian, rác thải nhựa bị phân hủy vật lý, sinh học và hóa học bao gồm sự phân hủy do ánh sáng mặt trời gây ra, cùng với tác động các yếu tố cơ học có thể làm giảm tính toàn vẹn cấu trúc của các mảnh nhựa đến kích thước cuối cùng mà chúng ta không thể phát hiện được bằng mắt thường. Quá trình phân hủy vật liệu nhựa lớn thành nhiều mảnh vật liệu nhỏ hơn được gọi là phân mảnh. Hiện nay, vi nhựa được tìm thấy trong môi trường có rất nhiều hình dạng, kích thước khác nhau và không đồng đều cho thấy quá trình phân mảnh là một tác nhân chính tạo ra vi nhựa. Chúng xâm nhập vào môi trường thông qua các quá trình phong hóa tự nhiên. Vi nhựa thứ cấp như vậy bao gồm chai nhựa, lưới đánh bắt thủy hải sản, túi nhựa…
Cơ chế hình thành vi nhựa trong môi trường đất
Theo các nghiên cứu cho thấy, vi nhựa phổ biến ở nước ngọt, đất liền cũng như đại dương và được coi là chất ô nhiễm do các tác động nguy hiểm tiềm ẩn. Khi ở trong đất, các chất hóa học trong nhựa, hoặc thậm chí chính vi nhựa, có thể được thực vật hấp thụ, làm thay đổi mật độ khối của đất, ảnh hưởng đến khả năng giữ nước và kết tụ của đất.
Vi nhựa có thể được đưa vào đất theo nhiều con đường khác nhau và ảnh hưởng của chúng phần lớn chưa được kiểm chứng, cần nhiều nghiên cứu trong thời gian tới. Rác thải nhựa, hoạt động sản xuất nông nghiệp, sử dụng bùn thải từ các trạm xử lý nước thải tập trung, tấm vải nhựa…đều là những vật trung gian truyền vi nhựa vào trong môi trường đất [1]. Một trong những điểm giới thiệu phổ biến nhất của vi nhựa vào đất là thông qua sử dụng bùn thải từ các trạm xử lý nước thải. Vi nhựa có rất nhiều trong nước thải đô thị, bắt nguồn từ việc sử dụng các sản phẩm chăm sóc cá nhân có chứa vi nhựa và giặt quần áo bằng sợi tổng hợp. Các hạt từ nhựa được phát tán vào trong môi trường nước qua quá trình sinh hoạt của con người khi sử dụng các sản phẩm có chứa vi nhựa [3]. Khoảng 98,3% vi nhựa đi vào nhà máy xử lý nước thải được giữ lại trong bùn thải khi sử dụng phương pháp lọc bằng bể phản ứng sinh học màng (MBR) [3]. Bùn rắn sau khi xử lý thường được bán làm phân bón cho ruộng nông nghiệp. Ước tính có 440.900 tấn vi nhựa được sử dụng vào đất mỗi năm ở Liên minh Châu Âu thông qua bùn thải [2]. Hơn nữa, vi nhựa được tìm thấy trong các cánh đồng không được xử lý bằng phân thải trong hơn 15 năm qua.
2. Nguy cơ ô nhiễm vi nhựa trong môi trường đất canh tác
Vi nhựa chủ yếu được đưa vào môi trường đất thông qua sử dụng bùn thải, lớp phủ nông nghiệp, không khí, nước bị ô nhiễm. Lượng rác thải bị vứt bỏ bừa bãi, không được quản lý cũng gây ra nhiều nguy cơ ô nhiễm vi nhựa.
Hình 2. Con đường vi nhựa đi vào môi trường đất
Nguy cơ ô nhiễm vi nhựa từ bùn thải dùng làm phân bón
Sau khi xử lý vi sinh, bùn rắn thường được bán làm phân bón cho các lĩnh vực nông nghiệp, hoạt động này được coi như một tác nhân phổ biến đưa vi nhựa vào môi trường đất. Theo một số nghiên cứu, khoảng 50% bùn thải được sử dụng làm phân bón ở Bắc Mỹ và Châu Âu. Khoảng 98,3% vi nhựa đi vào nhà máy xử lý nước thải được giữ lại trong bùn khi sử dụng phương pháp lọc bằng bể phản ứng sinh học màng (MBR) [3]. Vi nhựa xuất hiện trong nước thải dưới dạng sản phẩm phụ của quần áo giặt, đồ nhựa đã giặt, đồ dùng chăm sóc cá nhân có vi nhựa, và các nguồn khác. Tại các nước Bắc Mỹ, nước thải đã qua xử lý có thể chứa tới 125.000 hạt/m3, thậm chí còn có nhiều hơn trong bùn, dẫn đến ước tính khoảng 44.000-300.000 tấn vi nhựa được đưa vào đất ở Bắc Mỹ hàng năm. Hơn nữa, các nghiên cứu cho thấy, tại môi trường đất có sử dụng phân bón làm từ bùn thải sau 15 năm vẫn thấy các vi nhựa này vẫn còn tồn tại trong môi trường đất.
Lớp phủ nông nghiệp
Phủ lớp phủ thường được sử dụng phổ biến trong canh tác nông nghiệp tại Việt Nam và các nước trên thế giới. Lớp phủ này có tác dụng làm tăng nhiệt và giữ nước cho đất, do đó tăng hiệu quả sử dụng nước. Lớp phủ đặc biệt được sử dụng để ngăn các bước sóng ánh sáng nhất định từ mặt trời chiếu vào đất. Điều này có thể làm tăng hiệu quả sinh trưởng của cây trồng, nhưng nó cũng làm tăng lượng chất phụ gia trong nhựa [4]. Lớp phủ cũng có thể được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển của cỏ dại và ngăn không cho đất bám vào cây trồng. Phủ ni lông đã được chứng minh cho năng suất cao hơn và cải thiện chất lượng cây trồng, tuy nhiên, sau 60 năm nghiên cứu, các nguy cơ liên quan vẫn chưa được biết rõ [4]. Mặc dù, có những lợi ích của lớp phủ, lớp phủ bằng nhựa thường không được tái chế do khó khăn và thiếu các lựa chọn sẵn có. Vì một số lớp phủ, như màng LDPE, có thể mất 300 năm hoặc hơn để phân hủy, nên nhựa có khả năng lưu giữ cao trong đất và có khả năng nhựa làm thay đổi thành phần hóa học và vật lý của đất [4].
Không khí và nước bị ô nhiễm vi nhựa
Ngoài việc tái sử dụng bùn thải để làm phân bón, nước thải hoặc nước sông tiếp nhận nước thải sinh hoạt thành phố thường được sử dụng để tưới ruộng. Nước thải đã qua xử lý và chưa qua xử lý đều có thể chứa vi nhựa. Theo các nghiên cứu, nước thải đã qua xử lý ước tính chứa vi nhựa (0 - 125.000 hạt trên m3) và nước thải chưa qua xử lý (1.000 - 627.000 hạt trên m3). Nếu một nửa nhu cầu tưới cho bông, một loại cây trồng sử dụng nhiều nước, đáp ứng với nước thải đã qua xử lý, thì có thể đưa tới 625.000.000 hạt vi nhựa trên ha vào đất. Ngay cả khi không được áp dụng cho đất liền, các vi nhựa này vẫn được thải vào các vùng nước ngọt qua nước thải, đây là nguồn vi nhựa chính trong nước ngọt. Vì nước bề mặt thường đóng vai trò là nguồn nước cho cây trồng, nên điều này có thể đưa vi nhựa vào đất trồng trọt. Trong thời gian lũ lụt, các hạt từ các vực nước ngọt cũng có thể được lắng đọng ở các khu vực ven sông và vùng đồng bằng ngập lụt. Hiện nay, vi nhựa không được coi là chất gây ô nhiễm ở Hoa Kỳ hoặc EU, có nghĩa là sự hiện diện của chúng không được kiểm tra trước khi xả tại các nhà máy xử lý nước thải và không có giới hạn về những gì có thể thải ra. Tuy nhiên, ở EU, chất dẻo được coi là một chất chỉ thị cho chất lượng nước.
Vi nhựa cũng phổ biến trong không khí, đặc biệt là trong môi trường đô thị. Qua nghiên cứu R.Dris và cộng sự. [5] đã nghiên cứu bụi phóng xạ trong khí quyển của vi nhựa kết tụ ở Paris, rộng khoảng 2.500 km2 và bao gồm cả khu vực thành thị và ngoại ô. Ước tính, từ 3 - 10 tấn sợi tổng hợp được tích tụ từ khí quyển hàng năm trong khu vực.
Sử dụng phân bón nhả chậm
Hiện nay, phân bón nhả chậm là loại phân phân bón có thể tự giải phóng một lượng nhỏ chất dinh dưỡng ổn định trong một thời gian. Đây có thể là những loại phân hữu cơ tự nhiên bổ sung chất dinh dưỡng cho đất bằng cách phân hủy một cách tự nhiên. Tuy nhiên, thông thường nhất, khi một sản phẩm được gọi là phân bón nhả chậm, nó là phân bón được phủ bằng nhựa dẻo hoặc polyme gốc lưu huỳnh, chúng phân hủy từ nước, nhiệt, ánh sáng mặt trời hoặc vi sinh vật trong đất. Phân bón giải phóng nhanh có thể được bón quá nhiều hoặc pha loãng không đúng cách, có thể dẫn đến cháy cây. Chúng cũng có thể nhanh chóng bị rửa trôi khỏi đất do mưa hoặc tưới nước thường xuyên. Sử dụng phân giải phóng chậm giúp loại bỏ nguy cơ cháy cây, đồng thời lưu lại các chất dinh dưỡng trong đất lâu hơn. Mỗi kg phân bón nhả chậm có chi phí đắt hơn một chút, nhưng tần suất bón phân giải phóng chậm ít hơn nhiều, do đó chi phí của cả hai loại phân bón quanh năm là tương đương.
Phân bón tan chậm được bao bọc bằng nhựa và lớp phủ nhựa nhằm bảo vệ hạt giống khỏi vi sinh vật. Báo cáo năm 2017 được biên soạn cho Ủy ban Châu Âu ước tính có tới 8.000 tấn nhựa từ phân bón tan chậm được phát tán trên đất nông nghiệp Tây Âu hàng năm (một phần trăm trong số này có thể không phải là nhựa vi sinh). Báo cáo của Cơ quan Hóa chất Châu Âu năm 2019 đã liệt kê lượng phát thải là 10.000 tấn đối với phân bón tan chậm và 500 tấn đối với hạt đã qua xử lý mỗi năm.
3. Tác động vi nhựa đối với đất và cây trồng
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng vi nhựa trong đất làm tăng khả năng giữ nước, cũng như thay đổi cấu trúc của đất. Ngoài ra, vi nhựa làm thay đổi hoạt động của vi sinh vật trong đất. Chúng cũng có liên quan đến việc tăng lượng nhựa phụ gia trong đất [4] và tác động tiêu cực đến sự phát triển của cây trồng.
Làm thay đổi giữ nước trong môi trường đất
Các nhà khoa học trên thế giới từ nhiều năm qua đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhựa đến cấu trúc và khả năng giữ nước của đất. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng bốn loại nhựa đã được thêm vào: sợi polyacrylic, hạt polyamit, sợi polyeste và các mảnh polyetylen mật độ cao. Các hạt nhựa và sợi được thêm vào theo tỷ lệ phần trăm nhất định của trọng lượng mẫu đất và được khuấy bằng tay. Sau đó, các mẫu được chôn bên ngoài cùng với thảm thực vật để mô phỏng cách vi nhựa sẽ tạo ra những thay đổi khi tiếp xúc với các yếu tố khí hậu. Các mẫu được phân tích sau năm tuần. Mật độ khối giảm trong mọi mẫu đất, de Souza Machado, et al. [6] đưa ra giả thuyết là do nhựa có trọng lượng nhẹ hơn. Nồng độ nhựa thấp làm giảm khả năng giữ nước trong khi nồng độ cao hơn làm tăng khả năng giữ nước. Hơn nữa, sự sụt giảm đáng kể các tập hợp bền nước đã được phát hiện trong các mẫu có chứa sợi polyacrylic. Các nhà nghiên cứu kết luận, sợi polyester gây ra nhiều thay đổi nhất trong các thông số lý sinh của đất đo được và đưa ra giả thuyết, nguyên nhân là do tính chất linh hoạt của sợi và khả năng kết hợp của chúng vào nền đất .
Thay đổi hoạt động vi sinh vật sống trong môi trường đất
Để kiểm tra tác động của vi nhựa đối với hoạt động của vi sinh vật, Liu, et al. [7] đã thêm các hạt polypropylene nhỏ hơn 0,18 mm vào mẫu đất, ủ mẫu, sau đó đo các điểm đánh dấu khác nhau về hoạt động của vi sinh vật. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng hoạt động của vi sinh vật có thể được kích thích bởi sự tích tụ của vi nhựa. Sự thay đổi hoạt động của enzym có thể làm tăng lượng cacbon hữu cơ hòa tan, nitơ và phốt pho có sẵn cho cây trồng [7]. Ngoài ra, de Souza Machado, et al. [6] đã nghiên cứu tác động của vi nhựa đối với hoạt động của vi sinh vật. Họ kết luận rằng việc bổ sung các sợi polyacrylic và polyester đã làm giảm hoạt động của vi sinh vật khi so sánh với các mẫu đối chứng hoặc các mẫu có các hạt nhựa phi tuyến. Các nhà nghiên cứu kết luận, cần có những nghiên cứu sâu hơn để xác định chính xác cách thức vi nhựa thay đổi hoạt động của vi khuẩn trong đất.
Do kích thước nhỏ của chúng, vi nhựa thường bị các loài động vật nhỏ trong môi trường đất, bao gồm giun vô tình ăn phải vi nhựa này. Vì những động vật này không thể tiêu hóa chất dẻo nên chúng sẽ đi qua cơ thể sinh vật, ở lại trong ruột gây đầy hoặc tắc nghẽn giả, hoặc được hấp thụ vào các mô.
4. Tác động vi nhựa đối với sức khỏe cộng đồng
Theo nghiên cứu của nhà khoa học Kieran Cox thuộc Đại học Victoria (Canađa), mức độ ô nhiễm nhựa đối với con người, một người trung bình ăn ít nhất 50.000 hạt vi nhựa mỗi năm và hít vào một lượng tương tự. Con số này có thể cao hơn nhiều lần, vì chỉ một số lượng nhỏ thực phẩm và đồ uống đã tích các hạt vi nhựa.
Báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) năm 2019 cho thấy, các hạt vi nhựa chứa trong nước uống gây ra nguy cơ với sức khỏe con người. Theo kết quả nghiên cứu, đã có 9 loại vi nhựa được phát hiện trong cơ thể người, phổ biến nhất là nhựa PP và nhựa PET thường thấy trong bao bì đồ ăn, thức uống. Cứ một hạt vi nhựa vỡ ra, nó sẽ sản sinh ra nhiều chất độc, gây tác động trực tiếp đến sức khỏe con người. Tuy vậy, các bằng chứng khoa học vẫn chưa đủ thuyết phục để đề xuất các quy định về giới hạn cho phép hàm lượng các vi nhựa trong nước, thực phẩm, đòi hỏi phải có thêm nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của vi nhựa và nano nhựa đến sức khỏe con người.
Tuy nhiên, sau khi xem xét tài liệu và một số nghiên cứu, các nhà khoa học cũng kết luận, có tác động ô nhiễm vi nhựa trong môi trường đất đến sức khỏe con người. Qua việc sử dụng nhựa trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta có thể hình dung những tác động vi nhựa trong môi trường đất đến sức khỏe con người như: Sự hiện diện vi nhựa qua chuỗi thức ăn các vi sinh vật sống trong môi trường đất; vi nhựa có thể gây kích ứng và viêm nhiễm, thậm chí di chuyển qua các mô của động vật; phụ gia nhựa sẽ được giải phóng trong quá trình chuyển hóa trong môi trường đất và qua chuỗi thức ăn đến con người có thể sẽ gây ra các bệnh: rối loạn nội tiết, tăng nguy cơ viêm ruột…
5. Kết luận
Như vậy, kết quả nghiên cứu cho thấy, các thông tin về cơ chế hình thành vi nhựa cũng như con đường vi nhựa tác động đến môi trường đất. Để có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm vi nhựa ở Việt Nam một cách hiệu quả trong thời gian tới, cần đẩy mạnh thực thi, tuân thủ chính sách pháp luật về quản lý chất thải nhựa và vi nhựa thông qua hoạt động thanh tra, kiểm tra, giám sát. Tăng cường nghiên cứu, ứng dụng công nghệ trong quản lý chất thải nhựa, vi nhựa và sản xuất các nguyên liệu nhựa sinh học, sản phẩm thân thiện với môi trường; nâng cao nhận thức, thay đổi hành vi của cộng đồng nhằm giảm thiểu việc thải bỏ chất thải nhựa, vi nhựa vào môi trường. Ngoài ra, cần có thêm các nghiên cứu trong tương lai để có các minh chứng về tác động của vi nhựa đối với sức khỏe của đất và con người.
PGS.TS Nguyễn Ngọc Minh
Khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học tự nhiên
ThS. Nguyễn Hữu Thắng
Trung tâm quan trắc môi trường miền Bắc - Tổng cục Môi trường
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số 7/2021)
Tài liệu tham khảo
[1] MC Rillig, "Vi nhựa trong các hệ sinh thái trên cạn và đất?" Ed: ACS Publications, 2012.
[2] AA Horton, A. Walton, DJ Spurgeon, E. Lahive và C. Svendsen, "Microplastics trong môi trường nước ngọt và trên cạn: Đánh giá sự hiểu biết hiện tại để xác định lỗ hổng kiến thức và ưu tiên nghiên cứu trong tương lai", Khoa học về môi trường tổng thể, tập. 586, trang 127-141, 2017.
[3] M. Lares, MC Ncibi, M. Sillanpää, và M. Sillanpää, "Sự xuất hiện, xác định và loại bỏ các hạt và sợi vi nhựa trong quy trình bùn hoạt tính thông thường và công nghệ MBR tiên tiến", Nghiên cứu về nước, tập. 133, trang 236-246, 2018.
[4] Z. Steinmetz và cộng sự., "Phủ nilon trong nông nghiệp. Mua bán các lợi ích nông học ngắn hạn cho sự thoái hóa đất lâu dài?", Khoa học về Môi trường Tổng thể, tập. 550, trang 690-705, 2016.
[5] R. Dris, J. Gasperi, M. Saad, C. Mirande, và B. Tassin, "Sợi tổng hợp trong bụi phóng xạ khí quyển: một nguồn vi nhựa trong môi trường ?," Bản tin ô nhiễm biển, tập. 104, không. 1-2, trang 290-293, 2016.
[6] AA de Souza Machado và cộng sự. "Tác động của vi nhựa đối với môi trường vật lý sinh học của đất, "Khoa học & công nghệ môi trường, tập. 52, không. 17, trang 9656-9665, 2018.
[7] H. Liu và cộng sự. , "Phản ứng của chất hữu cơ hòa tan trong đất với sự bổ sung vi nhựa trong đất hoàng thổ Trung Quốc," Chemosphere, vol. 185, trang 907-917, năm 2017.
[8] KD Cox, GA Covernton, HL Davies, JF Dower, F. Juanes và SE Dudas, "Mức tiêu thụ của con người đối với vật liệu vi hạt", Khoa học và công nghệ môi trường, 2019.
