Sử dụng các kỹ thuật loại bỏ chất hữu cơ, tách tỷ trọng, lọc chân không cùng với thiết bị kính hiển vi soi nổi và máy quang phổ hồng ngoại, các nhà khoa học đã thu được là hàm lượng vi nhựa trong nước.
“Chỉ mặt” vi nhựa trong nước
TS Đỗ Văn Mạnh và TS Lê Xuân Thanh Thảo - Viện Khoa học Công nghệ Năng lượng và Môi trường (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) vừa được cấp bằng giải pháp hữu ích “Quy trình phân tích vi nhựa trong nước”.
Thông qua việc sử dụng các kỹ thuật loại bỏ chất hữu cơ, tách tỷ trọng, lọc chân không cùng với thiết bị kính hiển vi soi nổi và máy quang phổ hồng ngoại, nhóm đã thu được hàm lượng vi nhựa; tính chất vật lý của vi nhựa gồm số lượng, kích thước, hình dạng, màu sắc và tính chất hóa học là loại polyme của vi nhựa (microplastic) trong mẫu nước.
TS Đỗ Văn Mạnh cho biết, ngày nay, ô nhiễm vi nhựa đang là một vấn đề môi trường thực sự đáng báo động. Dưới tác động của các quá trình vật lý, hóa học, sinh học, các mảnh nha bị phân hủy đến kích thước hiển vi (<5mm) tạo nên vi nhựa (microplastic) với các kiểu hình dạng: Dạng sợi, dạng mảnh, dạng hạt… rất nhỏ bé, khó có thể quan sát bằng mắt thường.
Chất ô nhiễm vi nhựa có mặt trong mọi loại môi trường trên toàn thế giới, từ nước đến trầm tích, từ thành thị đến vùng sâu, vùng xa và từ lục địa đến đại dương. Tác động vi mô cũng đã được xác định rõ trong nhiều môi trường bao gồm không khí, đất, đại dương và nước.
Trong số đó, vi nhựa trong môi trường nước đã gây lo ngại lớn trong cộng đồng khoa học do mối đe dọa tiềm tàng đáng kể đối với hệ sinh thái dưới nước và sức khỏe con người.
Sự có mặt của vi nhựa trong môi trường nước là kết quả của các ô nhiễm có chứa thành phần rác thải vi nhựa từ lục địa, từ các loại chất thải có nguồn gốc từ nhựa xả xuống như hoạt động giao thông, đánh bắt hải sản và thậm chí là do ô nhiễm xuyên biên giới đưa vào.
Nguồn vi nhựa này được cấu tạo từ các loại polyme khác nhau, một số loại có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ chìm xuống đáy, bao gồm polyamidt, polyeste, poly vinyl clorua (PVC) và acrylic. Những loại khác nhẹ hơn nước và thường được tìm thấy nổi trên bề mặt, bao gồm polyetylen, polypropylen và polystyren.
Phương pháp tối ưu
Theo TS Đỗ Văn Mạnh, để xác định hạt vi nhựa, thông thường người ta dùng mẫu nước được hòa tách chất hữu cơ bằng hệ dung dịch là các hóa chất khác nhau sau đó tuyển nổi dung dịch thu được bằng dung dịch NaCl.
Dung dịch vi nhựa thu được được đem đi lọc chân không bằng giấy lọc. Sau đó, xác định vi nhựa có trên giấy lọc theo các thông số như hình dạng, kích thước, khối lượng và thành phần hóa học.
Hạn chế của quy trình là do còn dư lượng chất oxy hóa nên giấy lọc bị chuyển thành màu vàng, dẫn đến khó xác định hình dạng, kích thước của nhựa khi quan sát trên kính hiển vi. Không tách được hoàn toàn các vi nhựa, đặc biệt là các vi nhựa có trọng lượng riêng lớn làm cho kết quả phân tích chưa đủ chính xác.
Khắc phục một trong các nhược điểm nêu trên, đã có đề xuất sử dụng kết hợp với dung dịch kẽm clorua có tỷ trọng lớn hơn để tách triệt để vi nhựa. Tuy nhiên, do kẽm clorua rất đắt nên giải pháp này cũng không khả quan, bên cạnh việc vẫn chưa khắc phục được sự chuyển màu của giấy lọc.
Bài toán là phải khắc phục được các nhược điểm nêu trên, nhóm đã đưa ra quy trình phân tích vi nhựa trong mẫu nước. Phạm vi áp dụng để phân tích sự hiện diện của vi nhựa có kích thước trong khoảng 0,7 - 5.000 µm trong mẫu nước bằng thiết bị kính hiển vi soi nổi và máy quang phổ hồng ngoại.
Kết quả phân tích thu được là đặc điểm của vi nhựa bao gồm số lượng, kích thước, hình dạng, màu sắc của vi nhựa, đó là loại polyme gì, hàm lượng bao nhiêu dựa trên khối lượng cân, đếm và công thức tính toán.
Cách làm của nhóm là chuẩn bị mẫu cần phân tích bằng cách đồng nhất và lọc mẫu để loại bỏ phần vi nhựa có kích thước lớn hơn 5.000µm; Lấy thể tích mẫu cần phân tích; Xử lý hết chất hữu cơ trong mẫu cần phân tích bằng cách sử dụng các dung dịch SDS, biozym SE, bioxym F, H2O2, FeSO4; Gia nhiệt ở nhiệt độ không quá 60°C để giảm thể tích dung dịch còn không quá 25% thể tích ban đầu;
Tách tỷ trọng hỗn hợp theo phương pháp tuyển nổi lần lượt bằng dung dịch NaCl có tỷ trọng d=1,2 g/ml và dung dịch NaI có tỷ trọng d=1,8 g/ml để thu phần dung dịch chứa vi nhựa; Lọc chân không nhằm giữ lại các hạt vi nhựa trên giấy lọc thủy tinh kích thước lỗ lọc 0,7 µm. Xác định số lượng vi nhựa; chiều dài, hình dáng, kích thước và thành phần hóa học của vi nhựa.
Quy trình phân tích vi nhựa trong nước đã áp dụng các kỹ thuật loại bỏ chất hữu cơ, tách tỷ trọng và lọc chân không nhằm phát hiện ra được các vi nhựa có trong mẫu nước với các đặc điểm về hình dạng, kích thước, màu sắc và loại polyme. Quy trình đơn giản, dễ thực hiện và đặc biệt phù hợp với điều kiện nghiên cứu của các phòng thí nghiệm tại Việt Nam.
