Nghiên cứu ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong không khí tại Hà Nội dùng chỉ thị sinh học rêu và phân tích bằng chùm proton từ máy gia tốc

Bài viết trình bày kết quả bước đầu áp dụng phương pháp chỉ thị sinh học rêu để nghiên cứu ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong không khí của Hà Nội. Hàm lượng của 22 nguyên tố hóa học bao gồm Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Br, Rb, Sr, Zr, Ba và Pb trong các mẫu rêu Barbula Indica được thu thập tại 12 địa điểm khác nhau đã được phân tích bằng phương pháp PIXE (Proton Induced X-ray Emission) tại Nhật Bản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong không khí tại Hà Nội dùng chỉ thị sinh học rêu và phân tích bằng chùm proton từ máy gia tốc Hóa học – Sinh học – Môi trường NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG KHÔNG KHÍ TẠI HÀ NỘI DÙNG CHỈ THỊ SINH HỌC RÊU VÀ PHÂN TÍCH BẰNG CHÙM PROTON TỪ MÁY GIA TỐC Lê Hồng Khiêm1,2*, Nguyễn Hữu Quyết3, Nguyễn An Sơn4, Lê Đại Nam1, Nguyễn Thị Thúy Hằng1, Khuất Thị Hồng1 Tóm tắt: Báo cáo trình bày kết quả bước đầu áp dụng phương pháp chỉ thị sinh học rêu để nghiên cứu ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong không khí của Hà Nội. Hàm lượng của 22 nguyên tố hóa học bao gồm Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Br, Rb, Sr, Zr, Ba và Pb trong các mẫu rêu Barbula Indica được thu thập tại 12 địa điểm khác nhau đã được phân tích bằng phương pháp PIXE (Proton Induced X-ray Emission) tại Nhật Bản. Phương pháp phân tích thống kê đa biến đã được áp dụng để tìm ra những nguồn ô nhiễm khả dĩ của các nguyên tố. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp chỉ thị sinh học rêu để quan trắc chất lượng không khí là phương pháp rẻ tiền và phù hợp với Việt Nam.Từ khóa: Ô nhiễm không khí; Các nguyên tố hóa học; Chỉ thị sinh học; Phân tích PIXE. 1. MỞ ĐẦU Hiện nay, cùng với nhịp độ phát triển nhanh của kinh tế, môi trường không khí tại HàNội đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi nhiều nguyên nhân khác nhau. Việc theo dõi chấtlượng không khí tại Hà Nội đang là nhu cầu cấp thiết, cần được tiến hành thường xuyên vàliên tục. Theo dõi chất lượng không khí bằng trạm quan trắc tự động là phương pháp trựctiếp nhất. Ưu điểm của phương pháp này là có thể theo dõi thường xuyên chất lượngkhông khí ở chế độ thời gian thực. Tuy nhiên, phương pháp này có một số nhược điểm: - Giá của các trạm quan trắc rất đắt và cần một lượng kinh phí khá lớn để duy trì hoạtđộng của trạm; - Cần có những cán bộ kỹ thuật am hiểu để bảo trì và hiệu chuẩn lại,… - Chỉ lắp đặt được ở những nơi có nguồn điện; - Chủ yếu quan trắc ô nhiễm các khí độc như SOx, NOx, COx,..). Những lý do kể trên làm cho việc triển khai phương pháp này còn ở mức khiêm tốn vàkhó triển khai trên diện rộng. Để theo dõi mức độ ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong không khí, có thể dùng cácmáy bơm hút khí vào các phin lọc. Hàm lượng của các nguyên tố hóa học trong phin lọcsau hút khí được xác định bằng các phương pháp phân tích. Phương pháp này cũng cónhững nhược điểm: không thể quan trắc trên một khu vực rộng tại cùng một thời điểm dokhông thể đặt các máy bơm ở nhiều điểm. Hơn nữa, thời gian hút mẫu cũng không thể kéodài nên các kết quả phân tích có được chỉ phản ánh mức độ ô nhiễm trong một khoảng thờigian ngắn tại khu vực hút khí. Nghiên cứu ô nhiễm không khí dùng các loại chỉ thị sinh học có thể bổ sung cho 2phương pháp trên đã và đang được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới và bước đầu đãđược triển khai ở Việt Nam [15]. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng của cácnguyên tố hóa học trong rêu phản ánh hàm lượng của chúng trong không khí. Cây rêuđược chọn làm chỉ thị ô nhiễm không khí vì những lý do sau: - Rêu là thực vật bậc thấp, không có biểu bì và bộ rễ rêu là rễ giả nên chất dinh dưỡngcho sự phát triển của nó chủ yếu được hấp thụ từ không khí; - Hệ số hấp thụ kim loại nặng của rêu rất lớn do nó không có biểu bì và diện tích bề348 L. H. Khiêm, …, K. T. Hồng, “Nghiên cứu ô nhiễm … bằng chùm proton từ máy gia tốc.”Nghiên cứu khoa học công nghệmặt tính cho một đơn vị khối lượng là rất lớn so với các loại thực vật khác; - Rêu hiện diện ở khắp nơi nên việc lấy mẫu rất dễ. Việc bảo quản và phân tích cácmẫu rêu cũng đơn giản; - Khả năng chịu được ô nhiễm của cây rêu là rất cao. Do vậy, rêu có thể phát triển ngaycả ở những khu vực có môi trường bị ô nhiễm nặng. Trong báo cáo này, chúng tôi sẽ trình bày một số kết quả ban đầu về ứng dụng chỉ thịsinh học rêu kết hợp với kỹ thuật phân tích hạt nhân để nghiên cứu ô nhiễm các nguyên tốhóa học trong không khí tại Hà Nội. 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1. Khu vực nghiên cứu và lấy mẫu rêu Loại rêu dùng trong nghiên cứu cuả chúng tôi thuộc loại Barbula Indica. Đây là loạirêu mọc phổ biến ở nước ta. Các mẫu rêu đã được thu thập tại 12 vị trí khác nhau trên địabàn Hà Nội trong tháng 7 năm 2018. Vị trí lấy các mẫu rêu được đánh dấu trên hình 1 vàtọa độ của các điểm lấy mẫu được liệt kê trong bảng 1. Bảng 1. Vị trí lấy mẫu rêu và tọa độ của các điểm lấy mẫu. Mẫu Vị trí Vĩ độ Kinh độ Mẫu Vị trí Vĩ độ Kinh độHN01 Thường Tín 20,8717 105,8636 HN07 Thị trấn 21,0884 105,6452 PhùngHN02 Bắc Thăng 21,1752 105,7312 HN08 ...