Có mặt ở khắp nơi trên thế giới, từ các dòng suối trên núi cao đến các kênh, rạch, sông, hồ và cả trầm tích dưới đáy biển, vi nhựa đang trở thành một trong những mối quan ngại về môi trường nghiêm trọng nhất hiện nay. Do vậy, sự quan tâm của cộng đồng khoa học trên thế giới và Việt Nam đối với tác nhân gây ô nhiễm này ngày càng nhiều

Kích thước và nguồn gốc phát sinh vi nhựa

Nền công nghiệp sản xuất nhựa đã bắt đầu phát triển trên toàn thế giới kể từ năm 1950 với sản lượng ban đầu vào khoảng 1,7 triệu tấn, năm 2014 đạt mức 299 triệu tấn và năm 2021 là 460 triệu tấn. Nhựa có nhiều ưu điểm trong việc cải thiện cuộc sống con người nhờ độ bền, tính chất cơ học tốt, khả năng chống chịu thời tiết và tuổi thọ lâu dài, nên những sản phẩm từ nhựa liên tục được phát triển với số lượng ngày càng nhiều và phổ biến ở khắp mọi nơi trên toàn cầu. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích mà nhựa mang lại, với lượng rác thải nhựa đổ ra môi trường ngày càng nhiều, các nhà khoa học đã cảnh báo về sự hiện diện của các vật thể được gọi là vi nhựa (microplastics), xuất hiện trong môi trường.

Theo các nghiên cứu đã công bố, vi nhựa thường được định nghĩa là những mảnh nhựa ở dạng sợi, dạng mảnh, dạng hạt, dạng viên,… rất nhỏ, khó có thể quan sát bằng mắt thường. Kích thước của vi nhựa không có cơ sở khoa học rõ ràng và thường gây nhiều tranh cãi. Giới hạn trên của vi nhựa được sử dụng thường xuyên nhất là 5 mm, theo đề xuất của Cơ quan Khí quyển và Hải dương học quốc gia Hoa Kỳ (NOAA) trong hội thảo quốc tế về vi nhựa tổ chức năm 2008. Trong những năm đầu được nghiên cứu, không có giới hạn dưới về kích thước của vi nhựa, nhưng từ sau khi nghiên cứu “Current opinion: What is a nanoplastic?” được công bố trên tạp chí Environmental Pollution năm 2018 của Gigault và các cộng sự tại Pháp, về đề xuất gọi các hạt nhựa có kích thước nhỏ hơn 1μm là nano nhựa (nanoplastics), nhiều nghiên cứu tiếp theo đã sử dụng kích thước 1μm làm giới hạn dưới của vi nhựa. Theo đó, các nghiên cứu thời gian gần đây thường định nghĩa vi nhựa là những mảnh nhựa nhỏ với kích thước nằm trong phạm vi từ 1μm - 5mm.

Vi nhựa bao gồm vi nhựa sơ cấp và vi nhựa thứ cấp:

- Vi nhựa sơ cấp: là những hạt nhựa nhỏ thải trực tiếp ra môi trường. Nó có thể là chất phụ gia được chủ ý đưa vào các sản phẩm chăm sóc cá nhân (chẳng hạn như kem đánh răng, sữa rửa mặt, ...), dùng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp nhựa, hoặc cũng có thể phát sinh do sự mài mòn của các vật dụng bằng nhựa trong quá trình sản xuất, sử dụng.

- Vi nhựa thứ cấp: thường ở dạng tấm, dạng mảnh, dạng sợi, dạng bọt xốp có kích thước rất nhỏ và là kết quả của sự phân rã của các mảnh nhựa lớn thành những mảnh nhựa nhỏ hơn, do các tác nhân vật lý, sinh học và hóa học gây ra.

Phân loại vi nhựa sơ cấp và thứ cấp theo kích thước và nguồn gốc

(Nguồn: Tổng luận: Chính sách, pháp luật quản lý ô nhiễm vi nhựa của một số quốc gia trên thế giới và đề xuất cho Việt Nam (Cục Thông tin KH&CN quốc gia, 2021))

Các bước và phương pháp thường được sử dụng trong phân tích vi nhựa

Để đánh giá tác động của vi nhựa trong môi trường nước cũng như ảnh hưởng đến các loài sinh vật, các phương pháp phân tích cần đạt độ chính xác, từ bước lấy mẫu, chiết xuất, nhận dạng và phân loại và làm sạch, sau đó xác định vi nhựa dựa vào các tính chất vật lý và hóa học của chúng. Theo nghiên cứu “Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review” của Ahmed và các cộng sự đăng trên tạp chí Science of The Total Environment về tổng hợp các bước cũng như phương pháp phân tích vi nhựa:

1 - Chuẩn bị mẫu phân tích: các mẫu nước và trầm tích được thu thập, sau đó được lọc hoặc sàng bằng kỹ thuật tách mật độ.

2 - Phương pháp phân huỷ chất hữu cơ: nhằm loại bỏ các chất hữu cơ trong mẫu mà không làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn về cấu trúc hoặc hóa học của vi nhựa, các phương pháp thường dùng bao gồm: (1) Phân huỷ bằng axit; (2) Phân huỷ bằng kiềm (dung dịch KOH và NaOH được sử dụng rộng rãi để thu hồi vi nhựa và loại bỏ vật liệu sinh học), (3) Tác nhân oxy hóa (chất oxy hóa như hydro peroxide (30–35% H₂O₂) có hiệu quả phân hủy chất hữu cơ cao hơn NaOH và HCl mà ít ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của vi nhựa) và (4) Phân huỷ bằng enzym (ít nguy hiểm hơn và ít ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của vi nhựa).

3 - Kiểm tra trực quan: được sử dụng để sắp xếp và xác định vi nhựa có kích thước lớn (từ 1–5 mm), trong khi kính hiển vi mổ xẻ (dissecting microscope) được sử dụng rộng rãi để nhận dạng vi nhựa có kích thước nhỏ hơn. Hình ảnh phóng to giúp xác định các hạt giống nhựa thông qua kết cấu bề mặt và thông tin cấu trúc của vật thể. Tuy nhiên, theo nhiều nghiên cứu, các vật liệu sinh học từ các mẫu trầm tích gây khó khăn cho việc quan sát bằng kính hiển vi để xác định vi nhựa vì những vật liệu này không thể bị loại bỏ hoàn toàn bằng quá trình phân hủy hóa học.

4 - Xác định vi nhựa: được thực hiện tùy thuộc vào đặc tính vật lý (kích thước, hình dạng, màu sắc) và hóa học (loại polyme) của các hạt phân lập được trong hỗn hợp các hạt vô cơ và hữu cơ. Hai phương pháp thường được sử dụng để xác định vi nhựa là phương pháp phân tích nhiệt và phương pháp quang phổ. Trong đó, phương pháp quang phổ cho thấy hiệu quả hơn trong việc xác định vi nhựa, đặc biệt đối với các hạt

Vi nhựa có kích thước nhỏ nên việc phân tích định lượng vẫn là một thách thức cần phải vượt qua. Các phương pháp phân tích vi nhựa được công bố trên các ấn phẩm khoa học hiện nay vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm và phát triển nên chưa có phương pháp tiêu chuẩn. Do đó, các nhà khoa học trên thế giới đề xuất cần có sự kết hợp của hai hoặc nhiều kỹ thuật phân tích để xác định vi nhựa một cách kỹ lưỡng và đáng tin cậy từ các môi trường phức tạp.

Sự quan tâm của cộng đồng khoa học đối với vi nhựa

Nghiên cứu “Production, use, and fate of all plastics ever made” của Geyer và cộng sự đăng trên tạp chí Science advances cho biết, đến năm 2015, có 6.300 triệu tấn rác thải nhựa đã được tạo ra, nhưng chỉ khoảng 9% trong số đó được tái chế, 12% được đốt và 79% tích tụ trong các bãi chôn lấp hoặc trong môi trường tự nhiên. Ước tính mỗi năm lượng rác thải nhựa phát sinh là khoảng 12 triệu tấn, trong đó 2 triệu tấn tích tụ trong đất liền; 8 triệu tấn mảnh nhựa (>5 mm) và 1,5 triệu tấn vi nhựa sơ cấp đổ ra đại dương. Có thể thấy, khi nhu cầu sử dụng nhựa ngày càng tăng, lượng rác thải nhựa đổ ra môi trường ngày một nhiều, dẫn đến ô nhiễm nhựa trong môi trường không ngừng tăng lên. Điều này đã thúc đẩy các nhà khoa học tiến hành ngày càng nhiều nghiên cứu trong những năm qua, nhằm phân tích thực trạng ô nhiễm và đánh giá tác động của vi nhựa đối với môi trường.

Theo CSDL sáng chế quốc tế WIPS Global, có khoảng 140 sáng chế về vi nhựa đã đăng ký bảo hộ trên thế giới từ năm 2017 đến nay, với 88% đơn đăng ký sáng chế là của các nhà khoa học Trung Quốc. Các sáng chế chủ yếu đề cập đến hai vấn đề chính: (1) Kỹ thuật phát hiện và phân tích vi nhựa trong môi trường; và (2) Kỹ thuật xử lý/tách vi nhựa trong môi trường nước. Còn theo thống kê trên cơ sở dữ liệu (CSDL) Scopus của nhà xuất bản (NXB) Elsevier, có khoảng 4.500 ấn phẩm khoa học quốc tế liên quan đến nghiên cứu về ô nhiễm vi nhựa từ năm 2009 đến nay và đang có xu hướng tăng trưởng cao.

Tình hình công bố quốc tế các nghiên cứu về ô nhiễm vi nhựa từ năm 2009 đến năm 2024

(Nguồn dữ liệu: CSDL Scopus của NXB Elsevier, ngày lấy dữ liệu 12/12/2024)

Theo CSDL WIPO Publish của Cục Sở hữu trí tuệ, có 6 sáng chế/giải pháp hữu ích đề cập đến các kỹ thuật nghiên cứu vi nhựa đã nộp đơn đăng ký bảo hộ tại Việt Nam từ năm 2021 đến nay, với đa dạng kỹ thuật nghiên cứu, gồm: thu thập, nhận diện, phân tích và xử lý vi nhựa.

Bảng 1. Sáng chế/giải pháp hữu ích đề cập đến các kỹ thuật nghiên cứu vi nhựa 

(Nguồn: CSDL WIPO Publish - Cục Sở hữu trí tuệ Việt Nam, ngày lấy dữ liệu 12/12/2024)

Theo thống kê từ CSDL quốc gia về KH&CN, có 5 đề tài KH&CN và 33 bài báo khoa học đã công bố kết quả nghiên cứu liên quan đến ô nhiễm vi nhựa tại Việt Nam. Các nghiên cứu bắt đầu từ năm 2019 và công bố sớm nhất vào năm 2020 và đạt số lượng cao nhất vào năm 2022. Hầu hết các nghiên cứu tại Việt Nam đề cập đến đánh giá mức độ ô nhiễm vi nhựa trong môi trường nước và trầm tích các con sông và vùng ven biển ở các tỉnh thành, một số nghiên cứu đề cập đến việc phát hiện vi nhựa trong các loài sinh vật sống dưới nước, cũng như trong đất, nước thải tại các khu vực đô thị,… 

Bảng 2. Đề tài KH&CN các cấp nghiên cứu về vi nhựa 

(Nguồn: CSDL quốc gia về KH&CN – Bộ KH&CN, ngày lấy dữ liệu 12/12/2024)

Thực trạng ô nhiễm vi nhựa tại Việt Nam qua các kết quả nghiên cứu đã công bố

Theo Tổng luận: Chính sách, pháp luật quản lý ô nhiễm vi nhựa của một số quốc gia trên thế giới và đề xuất cho Việt Nam, mỗi năm có khoảng 3,6 triệu tấn rác thải nhựa phát sinh ở Việt Nam chưa được thu gom đúng cách, trong đó có khoảng 453 nghìn tấn rác thải nhựa bị rò rỉ ra đại dương. Các loại rác thải nhựa chủ yếu tại Việt Nam là túi ni-lông, vỏ chai nhựa, các sản phẩm nhựa sử dụng một lần, sản phẩm nhựa khó thu hồi, khó tái chế,… phát sinh từ hoạt động sinh hoạt, tiêu dùng, các hoạt động kinh tế - xã hội (như đóng gói, nông nghiệp, xây dựng, du lịch,…). Các ngành nghề trên đất liền phát sinh vi nhựa gồm mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân (4.600-94.500 vi nhựa được giải phóng mỗi lần sử dụng sản phẩm tẩy da chết); dệt may; giao thông trên đất liền (bụi vi nhựa, chủ yếu <80µm, từ lốp xe bị mài mòn); sản xuất, chế tạo nhựa (thất thoát do vận chuyển nhựa); bảo trì và phá dỡ tàu thủy (vệ sinh thân tàu, khoang chứa); xử lý nước thải (các cơ sở xử lý nước thải thông thường không thể giữ lại hoặc xử lý vi nhựa). Trong khi đó, nguồn phát sinh vi nhựa trên biển là do sự thất thoát vô tình của hàng hóa, do sử dụng các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm của các hành khách trên tàu du lịch.

Đánh giá về ô nhiễm vi nhựa tại Việt Nam, sông Sài Gòn là nơi đầu tiên được đánh giá ô nhiễm vi nhựa và nằm trong số những con sông nhiệt đới đầu tiên trên toàn thế giới, được công bố trong nghiên cứu “Macroplastic and microplastic contamination assessment of a tropical river (Saigon River, Vietnam) transversed by a developing megacity” của Lahens và các cộng sự trên tạp chí Environmental Pollution. Theo đó, các hạt vi nhựa được đánh giá ở Bến Củi (cách thượng nguồn TP.HCM 85 km), tại bến Bạch Đằng (trung tâm TP.HCM) và bốn kênh chính (Nhiêu Lộc – Thị Nghè; Tẻ; Tàu Hủ; Lò Gốm) trong cả mùa mưa (tháng 12/2015) và mùa khô (tháng 4/2016), bằng cách lấy mẫu nước số lượng lớn để phân tích sợi nhựa và lưới có kích thước mắt lưới 300 μm để phân tích mảnh nhựa. Sợi và mảnh nhựa có mật độ cao, lần lượt là 172.000 đến 519.000 sợi/m³ và 10 đến 223 mảnh/m³, được tìm thấy với nhiều màu sắc và hình dạng khác nhau, chủ yếu được làm từ polyetylen và polypropylen, trong khi sợi nhựa chủ yếu được làm từ polyester. Một số nghiên cứu khác, như “Nghiên cứu mức độ ô nhiễm vi nhựa trong nước và trầm tích sông Sài Gòn–Đồng Nai”, công bố trên Tạp chí Khí tượng Thủy văn số 731 năm 2021, cũng đo đạc nồng độ vi nhựa trong hệ thống sông Sài Gòn-Đồng Nai. Mặc dù các phương pháp lấy mẫu và phạm vi kích thước quan sát khác nhau, nhưng các tác giả đã quan sát thấy phạm vi nồng độ rất giống nhau.

Tổng quan nghiên cứu xác định sự phân bố và hàm lượng vi nhựa trong các mẫu trầm tích và môi trường nước ở các sông, hồ tại Việt Nam, có thể kể đến nghiên cứu “Baseline assessment of microplastic concentrations in marine and freshwater environments of a developing Southeast Asian country, Viet Nam” của Strady và các cộng sự tại các trường đại học và viện nghiên cứu của Hà Nội, Đà Nẵng, TP.HCM, Quy Nhơn, Bà Rịa – Vũng Tàu, công bố năm 2020 trên tạp chí Marine Pollution Bulletin. Nghiên cứu này được thực hiện trên mẫu nước tại 9 tỉnh, thành phố của Việt Nam, đại diện cho 19 vùng nước mặt và 2 trầm tích bãi biển, với kết quả đo nồng độ vi nhựa trong nước mặt dao động từ 0,35 đến 2.522 vật thể/m³.

Nồng độ vi nhựa trong trầm tích và nước mặt của Việt Nam

(Nguồn dữ liệu: CSDL Scopus của NXB Elsevier, ngày lấy dữ liệu 12/12/2024)

Trong một kết quả nghiên cứu được công bố về các quốc gia thải nhiều nhựa nhất ra đại dương năm 2010, Việt Nam xếp hạng thứ 4 thế giới về lượng mảnh nhựa trên biển (0,28 - 0,73 triệu tấn/năm), đứng sau Trung Quốc, Indonesia và Philippines. Việc lạm dụng sản phẩm nhựa, nhất là các sản phẩm nhựa dùng một lần, đã và đang để lại những hậu quả nghiêm trọng cho môi trường sinh thái. Đến nay, các kết quả nghiên cứu tại Việt Nam chủ yếu tập trung đánh giá hàm lượng vi nhựa trong môi trường nước hoặc các loài sinh vật trong nước, chưa có các đánh giá tổng thể thực trạng của vi nhựa trong đất, không khí hoặc các sản phẩm phục vụ con người. Do đó, rất cần các nghiên cứu đánh giá sự tồn tại của vi nhựa trong các môi trường khác nhau, cũng như những tác động lâu dài đối với sức khỏe con người và giải pháp hiệu quả để quản lý tốt hơn loại chất thải này.

Duy Sang

----------------------------------------

Mời các bạn đón đọc tiếp Phần 2: Tác hại của ô nhiễm vi nhựa và định hướng quản lý tại Việt Nam trong ấn phẩm Thông tin chuyên đề KH,CN&ĐMST số 01/2025.

----------------------------------------

Tài liệu tham khảo:

[1] CSDL sáng chế quốc tế WIPS Global (ngày lấy dữ liệu: 12/12/2024)
[2] CSDL sáng chế/giải pháp hữu ích Việt Nam WIPO Publish (ngày lấy dữ liệu: 12/12/2024)
[3] CSDL Scopus của NXB Elsevier (ngày lấy dữ liệu: 12/12/2024)
[4] CSDL quốc gia về KH&CN (ngày lấy dữ liệu: 12/12/2024)
[5] Ahmed, M. B.et al. (2021). Microplastic particles in the aquatic environment: A systematic review. Science of The Total Environment.
[6] Cục Thông tin KH&CN quốc gia. (2021). Tổng luận: Chính sách, pháp luật quản lý ô nhiễm vi nhựa của một số quốc gia trên thế giới và đề xuất cho Việt Nam. Cục Thông tin KH&CN quốc gia.
[7] Lahens L. et al. (2018). Macroplastic and microplastic contamination assessment of a tropical river (Saigon River, Vietnam) transversed by a developing megacity. Environmental Pollution, 661-671.
[8] Strady E. et al. (2023). Riverine Microplastic Pollution in Vietnam: A Review of Current Scientific Knowledge and Legal Policies. Applied Environmental Research.
[9] Strady, E., Dang, T.H., Dao, T.D., Dinh, H.N., Do, T.T.D., Duong, T.N., …, Vo, V.C. (2021). Baseline assessment of microplastic concentrations in marine and freshwater environments of a developing Southeast Asian country, Viet Nam. Marine Pollution Bulletin.