Đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong không khí của Hà Nội sử dụng chỉ thị sinh học rêu bằng phương pháp phân tích PIXE

Phương pháp đánh giá ô nhiễm không khí sử dụng chỉ thị sinh học rêu được thực hiện trong nghiên cứu này ở khu vực Hà Nội. Rêu Sphagnum girgensohnii thu thập ở những khu vực không ô nhiễm, sau đó được tạo thành các túi mẫu treo ở vị trí cần khảo sát. Bài viết trình bày đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong không khí của Hà Nội sử dụng chỉ thị sinh học rêu bằng phương pháp phân tích PIXE.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong không khí của Hà Nội sử dụng chỉ thị sinh học rêu bằng phương pháp phân tích PIXE Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG KHÔNG KHÍ CỦA HÀ NỘI SỬ DỤNG CHỈ THỊ SINH HỌC RÊU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PIXE ACTIVE MOSS BIOMONITORING TECHNIQUE FOR ATMOSPHERIC ELEMENTAL CONTAMINATION IN HANOI USING PROTON INDUCED X-RAY EMISSION NGUYỄN HỮU QUYẾT1, DƯƠNG VĂN THẮNG1*, LÊ HỒNG KHIÊM2*, PHẠM ĐỨC KHUÊ1, PHẠM TUẤN NAM1, NGUYỄN VĂN KHÁNH1, NGUYỄN THỊ OANH1, LÊ THỊ HÒA1, CAO ĐỨC VIỆT1 (1) Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, 179 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội, Việt Nam. (2) Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ, 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội, Việt Nam *Email: dvthangnb@gmail.com. Tóm tắt: Phương pháp đánh giá ô nhiễm không khí sử dụng chỉ thị sinh học rêu được thực hiện trong nghiên cứu này ở khu vực Hà Nội. Rêu Sphagnum girgensohnii thu thập ở những khu vực không ô nhiễm, sau đó được tạo thành các túi mẫu treo ở vị trí cần khảo sát. Có 45 vị trí được lựa chọn để treo mẫu tại Hà Nội. Sau 2 tháng tương tác với không khí, các túi mẫu được thu gom để phân tích hàm lượng 27 nguyên tố kim loại nặng, bằng phương pháp PIXE tại Trung tâm Nghiên cứu Cylotron của Đại học Y khoa Iwate, Nhật Bản. Kết quả phân tích được so sánh với một số thành phố ở Châu Âu, thể hiện mức độ báo động về ô nhiễm kim loại nặng ở Hà Nội. Dựa trên giá trị hệ số ô nhiễm, có thể kết luận không khí ở Hà Nội: ô nhiễm V và Se nặng; ô nhiễm Cl, Cr, As, Br, Zr, Nb, Mo, Hg ở mức vừa phải; ô nhiễm nhẹ Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Mo, Ba, W, Pb. Phân tích thống kê áp dụng cho bộ dữ liệu hàm lượng gốc của các nguyên tố phân tích, qua đó xác định nguồn gốc và luận giải nguyên nhân có thể gây ra các ô nhiễm nêu trên. Từ khóa: Chỉ thị sinh học rêu, ô nhiễm kim loại nặng, PIXE, Hà Nội. Abstract: For the first time, the active moss biomonitoring technique has been used in Vietnam for investigation of atmospheric elemental contamination in the air of Hanoi region. The Sphagnum girgensohnii moss harvested in the clean area were used to produce the moss-bags. After 2 months of expose in 45 different sites in Hanoi area, the moss samples were prepared and the concentration of 27 heavy metal elements were determined by proton induced X-ray emission at Cyclotron Research Center of Iwate Medical University (Japan). The comparison of the obtained results with those in several cities in Europe shows that Hanoi’s air pollution of heavy metal is much more serious. Based on the values of contamination coefficient, it is shown that Hanoi’s air is seriously polluted by V and Se; moderately polluted by Cl, Cr, As, Br, Zr, Nb, Mo and Hg; slightly polluted by Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Mo, Ba, W and Pb. Statistical analysis has been applied to the original concentration data of the detected elements to find the possible pollution sources. Keywords: Active moss biomonitoring, Elemental contamination, PIXE, Hanoi. 1. MỞ ĐẦU Các trạm quan trắc chất lượng không khí tự động có một số nhược điểm: Chi phí đầu tư và vận hành lớn; Đòi hỏi cán bộ vận hành có trình độ chuyên môn cao; và làm việc ở những nơi có nguồn cấp điện ổn định. Phương pháp sử dụng chỉ thị sinh học rêu đã khắc phục những hạn chế nêu trên, được sử dụng từ những năm 1960 ở Châu Âu [1, 2] cho đến nay. Bản chất của việc nghiên cứu ô nhiễm không khí dùng chỉ thị sinh học là: lựa chọn loại sinh vật thích hợp, thu thập chúng tại các điểm cần nghiên cứu và mang về phòng thí nghiệm để phân tích. Một số loài rêu thường được sử dụng để giám sát các kim loại nặng trong không khí là: Dicranum polysetum, Dicranum scoparium, Hycomium splendens, Hypnum cupressiforme, Pleurozium schreberi, Pohlia nuntans [3]. Nghiên cứu ô nhiễm không khí ở Việt Nam qua chỉ thị sinh học rêu đang được triển khai. Trong giai đoạn 2002 - 2005, TS. Nguyễn Việt Hùng đã cùng nhóm nghiên cứu của Cộng hòa Pháp triển khai đề tài nghiên cứu ô nhiễm không khí sử dụng cây rêu loại Barbula Indica tại Hà Nội và Thái Nguyên [4, 5]. Nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Viện LHNCHN Dubna, Nga để phân tích hàm lượng của các nguyên tố kim loại. Tuy nhiên, đề tài dừng ở mức thăm dò khả năng áp dụng kỹ thuật này ở Việt Nam với số lượng mẫu phân tích khiêm tốn. Từ năm 2014, Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tham gia vào chương trình nghiên cứu ô nhiễm các nguyên tố kim loại nặng trong không khí sử dụng cây rêu trên thế giới thông qua Phòng thí nghiệm Vật lý neutron của Viện LHNCHN Dubna, và nghiên cứu này là một phần trong dự án. Ô nhiễm không khí tại các thành phố lớn ở Việt Nam đang ở tình trạng báo động, đặc biệt là Hà Nội [6]. Đề có phương án giảm thiểu ô nhiễm, cần ...