KHẢO sát TÍNH CHẤT từ và NỒNG độ các KIM LOẠI NẶNG của bụi PHÁT THẢI từ các LÀNG NGHỀ tái CHẾ KIM LOẠI ở văn lâm

Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ THÀNH HUY

KHẢO SÁT TÍNH CHẤT TỪ VÀ NỒNG ĐỘ CÁC KIM
LOẠI NẶNG CỦA BỤI PHÁT THẢI TỪ CÁC LÀNG NGHỀ
TÁI CHẾ KIM LOẠI Ở VĂN LÂM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ: VLĐT09-01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN PHÚC DƯƠNG

HÀ NỘI 2012
-1Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy
cô giáo và các bạn đồng nghiệp cùng sự nỗ lực cố gắng của bản thân, luận văn tốt

nghiệp cao học của tôi đã được hoàn thành.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ Viện Đào tạo Quốc tế về
Khoa học Vật liệu (ITIMS) Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo,
PGS.TS. Nguyễn Phúc Dương đã tận tình dạy dỗ, bồi dưỡng tạo điều kiện giúp đỡ tôi
hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2011
Học viên

LÊ THÀNH HUY

-2Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu và kết quả
nghiên cứu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và
chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Tác giả

Lê Thành Huy

-3Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. 2
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 3
MỤC LỤC ........................................................................................................................ 4
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt .................................................................................. 6
Danh mục các bảng biểu .................................................................................................. 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ........................................................................................... 8
Hình 2.2. ................................................................................................................... 9
Hệ nhiễu xạ kế tia X ................................................................................................. 9
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................... 14
1.1. Những hiểu biết về từ học môi trường ................................................................ 14
1.1.1. Sự lưu thông của các hợp chất khoáng từ trong tự nhiên ............................. 14
1.1.2. Phạm vi nghiên cứu của từ học môi trường.................................................. 15
1.2. Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí bằng quan trắc từ học môi trường ..... 19
1.2.1. Nghiên cứu ô nhiễm bụi sa lắng ................................................................... 19
1.2.2. Nghiên cứu ô nhiễm khí quyển ..................................................................... 22
1.2.3. Ô nhiễm do giao thông ................................................................................. 25
1.3. Các tham số từ học môi trường ........................................................................... 27
1.3.1. Nghịch từ, thuận từ, sắt từ ............................................................................ 27
1.3.2. Độ cảm từ...................................................................................................... 29
1.3.3. Trễ từ............................................................................................................. 31
1.3.4 Hiệu ứng kích thước hạt ................................................................................ 32

1.3.5 Tổng hợp các tham số từ tính và các thuật ngữ ............................................. 33
1.3.6. Các tham số từ môi trường ........................................................................... 36
1.4. Các khoáng chất có từ tính .................................................................................. 41
1.4.1. Các Oxit sắt................................................................................................... 41
1.4.2. Oxihydroxit sắt ............................................................................................. 45
1.4.3. Sulfit sắt ........................................................................................................ 45
1.4.4. Cacbonat sắt .................................................................................................. 46
1.5. Vấn đề ô nhiễm không khí do hoạt động sản xuất tại các làng nghề truyền thống
.................................................................................................................................... 46
1.5.1. Tình hình ô nhiễm tại các làng nghề truyền thống. ...................................... 46
1.5.2. Tình hình ô nhiễm môi trường trên địa bàn tỉnh Hưng Yên ......................... 50
1.5.3.Tình trạng ô nhiễm môi trường ở làng nghề tái chế kim loại làng Đông Mai
................................................................................................................................ 54
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 57
2.1. Lấy mẫu bụi ......................................................................................................... 57
2.2. Phương pháp Từ kế mẫu rung (VSM). ................................................................ 57
-4Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

2.3. Phương pháp đo độ cảm từ xoay chiều ............................................................... 58
2.3.1. Các tính chất từ: ............................................................................................ 59
2.3.2. Khảo sát vi cấu trúc và thành phần vi vùng:................................................. 59
2.3.3. Phân tích hàm lượng các kim loại: ............................................................... 61
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 62

3.1. Khảo sát tính chất từ của bụi ............................................................................... 62
3.2. Khảo sát thành phần các nguyên tố kim loại nặng đi kèm trong bụi. ................. 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 82
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................ 84

-5Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
ARM

Từ dư không trễ

CRM

Từ dư hóa học

DRM

Từ dư lắng đọng

EDS

Phổ kế tán xạ năng lượng

EDX

Phổ kế tán xạ năng lượng tia X

IRM

Từ dư đẳng nhiệt

MD

Hạt đa đômen

NRM

Độ từ dư tự nhiên

PSD

Giả đơn đômen

VSM

Từ kế mẫu rung

SD

Hạt đơn đômen

SIRM

Từ dư đẳng nhiệt bão hòa

SP

Siêu thuận từ

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

TCXD

Tiêu chuẩn xây dựng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TRM

Từ dư nhiệt

XRD

Nhiễu xạ tia X

χac

Độ cảm từ xoay chiều

χhf

Độ cảm từ một chiều từ trường cao

χlf

Độ cảm từ một chiều từ trường thấp

-6Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Danh mục các bảng biểu

Bảng số

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1.

Các đại lượng từ chung

35

Bảng 1.2

Các dạng từ dư thường gặp

36

Bảng 1.3.

Một số tham số từ môi trường

37

Các tính chất của các khoáng từ thông dụng

41

Lượng khí hít vào đặc trưng của con người

64

Các tham số từ tính ở nhiệt độ phòng

65

Hàm lượng Fe, Zn, Pb, Cd (mg/m3) trong bụi tại
Làng nghề Đông Mai

69

Bảng 1.4.

Bảng 3.1.
Bảng 3.2.
Bảng 3.3.

-7Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình vẽ, đồ
Tên hình vẽ, đồ thị
thị số
Hình 1.1.
Quá trình lưu thông của các hợp chất khoáng từ trong các môi
trường đất, nước, không khí

Trang
15

Hình 1.2.

Mặt cắt trầm tích tại Luochuan, Trung Quốc.

17

Hình 1.3.

Sự biến đổi của lượng vật liệu từ đọng trên lá cây và các tòa
nhà theo khoảng cách từ nguồn phát

20

Hình 1.4.

Sự hình thành các hợp chất khoáng từ trong quá trình đốt than

21

Hình 1.5.

Tính gây đột biến gen của bụi tại trạm quan trắc khí ở
24

Hamilton, Ontario, theo độ cảm từ của chúng.
Hình 1.6.

Đường cong từ trễ

31

Hình 1.7.

Tác dụng từ trường xoay chiều biên độ giảm dần

35

Hình 1.8.
Hình 1.9.
Hình 1.10.
Hình 1.11.
Hình 1.12.

Đồ thị Day mô tả hiệu ứng phân bố kích thước hạt đơn đômen
(SD) và đa đômen (MD).
Các vị trí tetrahedral và octahedral của các cation trong cấu
trúc tinh thể của magnetite (Fe3O4).
Sự biến đổi theo nhiệt độ của từ độ tự phát của magnetite từ
nhiệt độ phòng đến điểm Curie (TC = 580 oC).
Mô tả đơn giản hóa sự sắp xếp các cation sắt 3+ trong hematite
Sự biến đổi theo nhiệt độ của từ độ tự phát của hematite

40
42
43
44

từ nhiệt độ phòng đến điểm Curie (TC = 675 oC).

44

Hình 1.13.

Bản đồ hành chính Huyện Văn Lâm

54

Hình 1.14.

Hoạt động tái chế chì ở làng Đông Mai

56

Hình 2.1.

Hệ từ kế mẫu rung (VSM)

58

-8Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 2.2.

Hệ nhiễu xạ kế tia X

60

Hình 3.1.
Hình 3.2.

Bản đồ khu vực làng nghề Đông Mai
Ảnh phân bố kích thước và hình thái học của các hạt bụi

62
63

Hình 3.3.

Mối liên hệ giữa lượng bụi đọng trong túi phổi và đường kính
động học của hạt bụi

64

Hình 3.4.
Hình 3.5.
Hình 3.6.
Hình 3.7.
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10.
Hình 3.11.
Hình 3.12.
Hình 3.13.
Hình 3.14.
Hình 3.15.

Hình 3.16.
Hình 3.17.

Đường cong từ trễ đo ở nhiệt độ phòng của mẫu bụi tại làng
nghề Đông Mai
Mối liên hệ giữa nồng độ Fe trong các mẫu bụi và mômen từ
bão hòa của chúng
Sự phụ thuộc nhiệt độ của mômen từ của mẫu bụi tại làng nghề
Đông Mai
Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bụi tại Làng nghề Đông Mai
Đồ thị Day mô tả hiệu ứng phân bố kích thước hạt oxit sắt từ
trong các mẫu bụi làng nghề Đông Mai.
Phổ tán sắc năng lượng điện tử (EDS) của mẫu bụi tại làng
nghề Đông Mai
Đồ thị contour phân bố nồng độ Fe có trong bụi quanh khu vực
làng nghề Đông Mai
Đồ thị contour phân bố nồng độ Zn có trong bụi quanh khu vực
làng nghề Đông Mai
Đồ thị contour phân bố nồng độ Pb có trong bụi quanh khu vực
làng nghề Đông Mai
Đồ thị contour phân bố nồng độ Cd có trong bụi quanh khu vực
làng nghề Đông Mai
Mối liên hệ giữa nồng độ Fe và độ cảm pheri từ χpheri trong các
mẫu bụi khu vực làng Đông Mai
Mối liên hệ giữa nồng độ Zn và độ cảm pheri từ χpheri trong các
mẫu bụi khu vực làng Đông Mai
Mối liên hệ giữa nồng độ Pb và độ cảm pheri từ χpheri trong các
mẫu bụi khu vực làng Đông Mai
Mối liên hệ giữa nồng độ Cd và độ cảm pheri từ χpheri trong các
mẫu bụi khu vực làng Đông Mai

-9Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

66
66
67
67
68
70
72
73
74
75
76
77
77
78

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

MỞ ĐẦU
Ô nhiễm đất, sét và bụi trong không khí gây suy thoái nghiêm trọng cho chất lượng môi
trường. Để có được những phương án bảo vệ và cải tạo môi trường một cách hiệu quả thì
việc kiểm soát và phát hiện các nguồn ô nhiễm là một vấn đề ngày càng trở nên bức thiết.
Các chất thải dạng bụi trong không khí gây nhiều tác hại đến sức khỏe hô hấp. Mức độ

nguy hiểm phụ thuộc chủ yếu vào khả năng đi sâu của bụi trong phổi tùy thuộc vào thành
phần, hình dạng, kích thước và mật độ hạt đồng thời ảnh hưởng của chúng đến mô sinh
học trong đó thành phần hóa học của các hạt đóng vai trò quan trọng. Các hạt bụi nhỏ
(PM2,5 – có kich thước dưới 2.5 micromet) có thể đi sâu vào vùng của khí quản người khi
hít phải. Nếu các hạt này đi vào túi phổi thì sẽ gây ra tổn thương và làm giảm chức năng
hô hấp, có thể gây ra những bệnh nguy hiểm như ung thư phổi, và gia tăng khả năng tử
vong liên quan đến tim mạch. Một phần lớn các hạt bụi nhỏ này được phát ra từ các
phương tiện giao thông trong đó các động cơ diesel sinh ra các bụi PM2,5 nhiều hơn vài
bậc độ lớn so với các động cơ sử dụng xăng. Về mặt thành phần, phân tích bụi đô thị cho
thấy chúng có chứa nhiều nguyên tố vi lượng có tiềm năng độc hại như Fe, Pb, Zn, Ba,
Mn, Cd và Cr. Những nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng Pb và Cr từ khí thải giao
thông có xu thế bám trên bề mặt các hạt bụi qua quá trình ngưng tụ pha hơi và hấp phụ từ
nhiên liệu lỏng. Ngoài ra các hạt bụi đô thị luôn chứa các hạt từ tính. Các bụi từ tính này
được sinh ra do sự có mặt của sắt trong nhiên liệu, chuyển hóa thành các sản phẩm không
bay hơi sau quá trình đốt, thường là hỗn hợp của oxit sắt từ mạnh (magnetite) và oxit sắt từ
yếu (hematite).
Ô nhiễm không khí đã được nghiên cứu nhiều năm ở các nước phát triển và ngày càng
được tăng cường mạnh mẽ đặc biệt là trong những năm gần đây chủ yếu tập trung vào
các hướng:
- Nghiên cứu các tính chất vật lý, hóa học, quang học của bụi khí.
- Nghiên cứu các thành phần nguyên tố và hợp chất.
- 10 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

- Nghiên cứu nhận dạng và định lượng các nguồn phát ô nhiễm bằng các kỹ thuật thống
kê cao cấp.
- Nghiên cứu các quá trình hình thành, vận chuyển, biến hóa trong khí quyển.
- Nghiên cứu tác động của các yếu tố thời tiết và khí tượng.
- Nghiên cứu lan truyền ô nhiễm tầm xa, trên quy mô vùng và toàn cầu.
- Nghiên cứu các tác hại đến sức khỏe và ảnh hưởng đến tầm nhìn, và sự làm thay đổi
thời tiết, khí hậu trên trái đất.
- Đồng thời xây dựng các kỹ thuật quan trắc tiện lợi và hiệu quả hơn
Các kỹ thuật quan trắc từ học môi trường là các phương pháp đã chứng tỏ được tính
hiệu quả của chúng trong việc khảo sát các chất thải công nghiệp và các thể rắn lơ lửng
trong không khí. Các nghiên cứu gần đây trên thê giới cho thấy phương pháp quan trắc
từ học môi trường là một giải pháp tiết kiệm chi phí, nhân lực và thời gian so với các
phương pháp phân tích môi trường truyền thống và rất nhạy với các hạt bụi từ tính có các
kích thước khác nhau. Lĩnh vực này được áp dụng ở các nước tiên tiến trên thế giới từ vài
thập kỷ qua trong việc quan trắc những thay đổi về khí hậu, địa chất và gần đây được ứng
dụng trong lĩnh vực kiểm soát ô nhiễm môi trường. Tại một số vùng công nghiệp phía bắc
nước Đức, độ cảm từ của bụi không khí tỷ lệ thuận với hàm lượng Fe chứa trong đó. Đối
với các thành phố nhỏ ít công nghiệp (Norwich, UK; dân số ~100,000), các nghiên cứu
cho thấy độ từ dư của bụi ở công viên và ở trung tâm thành phố khá nhỏ trong khi đó độ
cảm từ tăng dần đối với bụi ở khu vực đường cao tốc vành đai và đặc biệt cao ở khu vực
đường giao thông ở trên đồi cao. Các nghiên cứu cho thấy các phương tiện giao thông thải
ra các hạt từ có kích thước từ 0.3 – 3 µm, đây là kích thước gây nguy hiểm cho sức khỏe
con người. Các nghiên cứu sau đó cũng cho thấy rằng tại các khu không có công nghiệp
nặng thì ô nhiễm giao thông là nguồn ô nhiễm bụi từ chủ yếu. Giá trị mômen từ, nồng độ
Fe và Pb ở gần đường cao tốc tăng cường cho thấy việc đốt nguyên nhiên liệu là nguyên
nhân chính dẫn đến các nguồn ô nhiễm trên. Do các kim loại nặng có xu thế bị hấp phụ
lên bề mặt các hạt bụi từ tính, việc xác định nồng độ các hạt bụi này bằng phép đo
- 11 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy

Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

mômen từ sẽ cho các thông tin về phân bố không những của Fe (một chất có từ tính) mà
còn của các kim loại nặng đi kèm.
Hiện nay, môi trường không khí trên toàn lãnh thổ Việt Nam nói chung là tương đối
tốt, nhưng chất lượng môi trường không khí ở các thành phố lớn, tại một số khu công
nghiệp và làng nghề đang ngày càng suy giảm. Ô nhiễm ở đô thị chủ yếu bởi bụi lơ
lửng, PM10 (có kích thước nhỏ hơn 10 micromet), tiếng ồn, SO2, NO2, CO, hơi xăng
dầu, chì. Trong đó, đặc biệt đáng chú ý là vấn đề ô nhiễm bụi (bao gồm cả bụi lơ lửng
tổng số (TSP) và PM10).
Tuy nhiên, việc khảo sát ảnh hưởng của bụi ở nước ta mới chủ yếu tập trung vào các
thông số cơ bản như nồng độ và kích thước hạt bụi chứ chưa khảo sát kỹ các thành
phần hóa học khác nhau cấu thành bụi ví dụ như các kim loại nặng và sự phụ thuộc
của nồng độ các nguyên tố hóa học trong các hạt bụi vào kích thước hạt. Đứng trước
tình hình đó, chúng tôi nhận thấy việc khảo sát tính chất từ và nồng độ các kim loại
nặng của bụi phát thải từ các làng nghề tái chế kim loại sẽ nâng cao được mức độ
cảnh báo và đưa ra được các giải pháp quản lý và xử lý ô nhiễm môi trường. Đây là
một đề tài cần phải được triển khai để đưa ra một phương pháp khảo sát mới, hiệu quả
cao, góp phần vào việc hoàn thiện hơn hệ thống quan trắc và cảnh báo ô nhiễm không khí.
Đây là một phương pháp phân tích nhanh và rẻ tiền hơn các phép phân tích môi trường
truyền thống, cho phép xác định đồng thời nồng độ và kích thước các hạt bụi từ, từ đó
có thể xây dựng được các bản đồ phân bố nồng độ bụi từ tính không những trong các
khu vực làng nghề truyền thống mà còn có thể cho cả các đô thị nơi tập trung các hoạt
động sản xuất công nghiệp và các trục đường giao thông. Việc kết hợp phương pháp
này với các phép phân tích bụi bằng các phương pháp vật lý và hóa học khác sẽ cho
thấy mối liên quan giữa các bụi có thành phần chủ yếu là oxit sắt và các dạng ô nhiễm

kim loại nặng (Fe, Pb, Zn, Cd, …). Từ đây có thể sử dụng các dữ liệu về bụi từ tính
như là một thông số để cảnh báo sự ô nhiễm gây bởi các nguyên tố kim loại nặng. Sự
tiến bộ trong lĩnh vực mới này sẽ góp phần giảm chi phí trong việc kiểm soát và đưa ra
- 12 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

được những đánh giá trên phạm vi rộng, giúp phát hiện các nguồn ô nhiễm để có các giải
pháp kịp thời.

- 13 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Những hiểu biết về từ học môi trường
1.1.1. Sự lưu thông của các hợp chất khoáng từ trong tự nhiên
Do tất cả các vật chất đều được cấu thành từ những nguyên tử với các hạt mang
điện tích dịch chuyển quanh quỹ đạo nên tất cả mọi vật quanh ta nói chính xác đều có
từ tính. Trong phạm vi nghiên cứu này chúng ta tập trung vào các khoáng chất quan

trọng trong môi trường có tính chất giống như của sắt – tính sắt từ. Sắt là một trong
những nguyên tố phổ biến nhất trong vỏ trái đất, chiếm 5% về trọng lượng và 0,43% về
thể tích của vỏ trái đất. Sắt nguyên chất được tìm thấy trong các mảnh thiên thạch, vỏ
mặt trăng, nhưng rất hiếm khi thấy trên vỏ trái đất bởi quả đất có rất nhiều oxy. Do vậy
chúng ta phải xét đến các hợp chất chứa sắt ví dụ như oxit sắt magnetite (Fe3O4).
Vậy thì các khoáng chất đó lưu thông trong môi trường như thế nào? Có rất nhiều
nguồn. [3] Chúng có thể được hình thành một cách tự nhiên như là một thành phần nhỏ
của nhiều dạng nham thạch như đất badan. Sau nhưng đứt gãy do sói mòn các hạt
khoáng được phát tán theo các dòng chảy của sông đổ ra biển và hồ. Trong các trường
hợp đó các chất sa lắng được hình thành. [10] Nếu các điều kiên địa lý bị thay đổi thì
các trầm tích sẽ bị xói mòn và tái lắng đọng. [2] Hoặc theo cách khác, các hạt khoáng
có thể ở các môi trường khô cằn và theo gió bay vào khí quyển rồi tái lắng đọng và quá
trình này có thể được lặp lại. [11] Sự phun trào của núi lửa có thể tạo nên những đám
mây và phân tán các hạt khoáng trực tiếp đi vào không trung. [4] Các nguồn sinh học
đặc biệt là vi khuẩn dẫn hướng từ. Các cơ thể sống này sản sinh ra các hạt magnetite
nguyên chất có đường kính khoảng vài chục nanomet để phục vụ các mục tiêu xác định
hướng. Sau khi chết đi, các phần hữu cơ bị phân hủy nhưng các hạt từ thì vẫn còn tồn
tại. [9]Các quá trình hóa học và sinh học phức tạp xảy ra trong quá trình biến đổi đất là
nguồn quan trọng sinh ra các khoáng từ trong môi trường. [5] Hoạt động của con người

- 14 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

cũng góp phần tạo ra các vật liệu từ tính trong môi trường như quá trình đốt nhiên liệu

hóa thạch và các hoạt động công nghiệp như sản xuất thép.
Một cách tổng quát, quá trình lưu thông của các khoáng chất chứa sắt được mô tả như
trên

hình

1.1.

Hình 1.1. Quá trình lưu thông của các hợp chất khoáng từ trong các môi trường đất,
nước, không khí [3]
1.1.2. Phạm vi nghiên cứu của từ học môi trường
Với những thiết bị từ kế hiện nay có thể phát hiện một cách dễ dàng các tín hiệu từ
của các vật chất trong môi trường - đất và các dạng sa lắng - với độ chính xác nhỏ hơn
1/1000 khối lượng. Do vậy quan trắc từ học được sử dụng để nghiên cứu nhiều lĩnh
vực môi trường khác nhau.
• Các hồ nước ngay từ đầu đã được nghiên cứu để lưu trữ các thông tin về cổ môi
trường từ. Tuy nhiên chúng thường được giới hạn ở trong khoảng thời gian dưới
10,000 năm. Mặt khác các thông tin này cho độ phân giải thời gian cao do đó các sự
kiện như là phá rừng cũng có thể được phát hiện trong các dữ liệu từ học. Một số
- 15 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

nghiên cứu về hồ đã thử phân tích trong những khoảng quá khứ dài hơn ví dụ như
nghiên cứu về hồ Bouchet, Pháp hay hồ Baikal, Siberia. Các số liệu từ từ các nghiên

cứu đối với hai trường hợp này cho biết các yếu tố biến đổi khí hậu quan trọng trong
vòng lần lượt là 140,000 và 5 triệu năm.
• Các sa lắng biển là một nguồn thông tin hết sức quan trọng về các khoáng từ
liên quan đến một vài yếu tố biến đổi môi trường. Ví dụ Bloemendal và deMenocal [3]
đã mô tả các biến đổi theo chu trình của hàm lượng từ tính của các trầm tích ở phía tây
biển Arab để kiểm soát hàm lượng bụi bay đến từ châu Phi và Arab trong các đợt gió
mùa. Hơn nữa những biến đổi này có liên hệ chặt chẽ với sự thăng giáng của năng
lượng mặt trời chiếu xuống bán cầu bắc tính toán từ lý thuyết thiên văn. Một ví dụ thứ
hai, Lean và McCave [10] từ bán cầu nam chỉ ra rằng có một sự tương quan chặt chẽ
giữa các tính chất từ của các mẫu đất biển Tasman với sự thăng giáng của nồng độ các
đồng vị oxi tìm thấy ở vỏ của các vi sinh vật biển gây ra do biến đổi khí hậu. Qua hiển
vi điện tử, các tác giả đã chỉ ra rằng các tín hiệu từ gây ra bởi magnetite tạo ra qua con
đường sinh học và hàm lượng của chúng được khống chế bởi khí hậu. Barthès và các
cộng sự [1] đã giải thích khả năng của các phép đo từ tại các khoang dưới đáy biển có
thể kiểm soát niên đại một cách chi tiết, đây là một trong những vấn đề khó khăn nhất
trong khoa học trái đất. Bên cạnh việc nghiên cứu niên đại địa tầng phân giải cao qua
tín hiệu từ, các nghiên cứu từ học tại các giếng khoan (thăm dò dầu khí) ở biển Bắc
cũng cho biết những biến đổi lớp băng ở bán cầu bắc.
• Đất hoàng thổ chứa các khoáng từ gần đây được sử dụng để nghiên cứu sự hình
thành và biến đổi của các kỷ băng hà. Ở nhiều vùng của Trung Quốc đã hình thành nên
các lớp bụi đất hoàng thổ tích lũy trong vài triệu năm và cho đến nay đã dày đến hơn
một trăm mét (Hình 1.2).

- 16 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 1.2. Mặt cắt trầm tích tại Luochuan, Trung Quốc.
Trong thời kỳ khô và lạnh bụi theo gió được tích tụ. Khi môi trường ấm áp và ẩm
hơn thì đất giữa các kỷ băng hà được hình thành chuyển màu từ vàng sang nâu đậm.
Quá trình này được thể hện rõ qua sự biến đổi của độ cảm từ theo độ sâu của lớp trầm
tích.
Trên nền đất hoàng thổ nhiều thiên niên kỷ trước đã phát triển nên nhiều nền văn minh
ở đó đã phát triển các phương thức sản xuất nông nghiệp và nguyên liệu thô phục vụ
gia dụng và các đồ gốm sứ, đất nung. Nói chung, các trầm tích hình thành ở các thời kỳ
lạnh giá và khô có tính chất từ chỉ bằng khoảng một nửa của trầm tích ở các thời kỳ ấm
áp và ẩm. Các khoáng từ là thước đo về biến đổi địa lý, nhiệt độ và lượng mưa. Nếu
chúng ta có thể chuẩn hóa các tín hiệu từ thì ta có thể đánh giá được nhiệt độ của môi
trường và những lắng đọng địa chất ở các thời kỳ cách đây hàng nghìn năm. Từ tính
như vậy là một chỉ số đánh giá về cổ khí hậu.
Các thời kỳ băng hà xảy ra do những thay đổi rất nhỏ của chuyển động trái đất do
tương tác hút trọng trường giữa các hành tinh trong hệ mặt trời. Các tính toán thiên văn
- 17 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

cụ thể cho thấy các tham số quỹ đạo trái đất biến đổi theo những chu kỳ tuần hoàn
riêng (được đo từ hàng chục đến hàng trăm nghìn năm) và sự phân tích phổ cho thấy
các chu kỳ này có thể theo dõi được qua các phối cảnh từ. Hơn nữa, các lắng đọng bụi
ở Trung Quốc phụ thuộc mạnh vào hệ lưu thông khí quyển gió mùa châu Á, là một

trong hai hệ thống chính điều khiển sự thay khí hậu ở bán cầu bắc (hệ thống còn lại là
hệ thống khí quyển Bắc Đại tây dương). Các số liệu từ cho thấy bản thân hệ gió mùa
mạnh dần lên trong hàng triệu năm qua do sự dâng cao của cao nguyên Tây tạng. Một
đóng góp quan trọng nữa của nghiên cứu từ là giúp ta hiểu được trình tự các sự kiện
biến đổi địa lý được diễn ra trong các thời kỳ. Cho đến 20 năm trước, hiểu biết của
chúng ta về thời gian hình các trầm tích này ở Trung Quốc còn rất hạn chế. Sau khi có
các phân tích từ học môi trường ngoài việc tìm hiểu ý nghĩa của các thông số từ tính
đối với cổ khí hậu ta còn thấy các lớp bụi dày còn mang thông tin về sự đảo chiều từ
trường trái đất, cực bắc đổi thành cực nam và ngược lại. Như vậy chúng ta thấy từ học
về đất hoàng thổ cho biết thông tin rất nhiều lĩnh vực như các cơ chế về vũ trụ, biến đổi
khi hậu, sự tuần hoàn của khí quyển, kiến tạo địa tầng, và chuyển động của lòng đất.
Ngoài ra đất hoàng thổ còn tạo thành các vòng đai đứt đoạn trải dài từ tây Âu qua
Trung Á tới Trung Quốc. Một lượng đáng kể đất hoàng thổ xuất hiện ở châu Mỹ Alaska, thung lũng Mississippi và đồng hoang Argentina.
• Các loại đất thể hiện nhiều tính chất từ khác nhau và được nghiên cứu rất
nhiều. Các nghiên cứu của Le Borgne cho thấy lớp đất trên bề mặt thường thể hiện tính
chất từ tăng cường hơn so với lớp đất đá nền bên dưới. Trong một số trường hợp
nguyên nhân là do sự cháy nhưng một số trường hợp khác là do quá trình hình thành
đất (pedogenesis) tạo nên vật liệu từ mới. Hướng nghiên cứu này đóng vai trò rất quan
trọng trong nghiên cứu về thay đổi khí hậu dựa trên các đất hóa thạch.
• Từ sinh học là một lĩnh vực mới đang được các nhà môi trường đi sâu khám
phá và phát triển nhanh chóng. Các khoáng từ được tạo bởi các cơ thể sinh vật khác
- 18 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

nhau, đặc biệt là các vi khuẩn và phát tán ra tự nhiên mang theo các thông tin từ tính.
Mật độ các vi khuẩn dẫn hướng từ tồn tại trong đất, trầm tích hồ và đáy đại dương. Còn
có giả thiết cho rằng magnetite tìm thấy trong các thiên thạch sao hỏa có nguồn gốc từ
các vi khuẩn hóa thạch.
• Các chất ô nhiễm môi trường gây ra trên diện rộng các tín hiệu từ dễ phát hiện.
Đặc biệt việc đốt than đá thông thường phát thải tro bụi với hàm lượng Fe3O4 đôi khi
lên đến trên 10%. Sản xuất thép cũng tạo ra nhiều bụi Fe3O4 có thể bay theo gió tới các
khoảng cách vài chục kilomet tính từ nguồn phát. Các hạt bụi từ phát tán khắp nơi có
thể tìm thấy trên các bụi cây, lá cây, các khối nhà, thậm chí các đám bụi đọng trên các
đồ nội thất trong nhà với hàm lượng trên một triệu hạt trong một gam bụi.
• Khảo cổ là một lĩnh vực mà có thể áp dụng nghiên cứu từ học môi trường. Tín
hiệu từ mạnh của đất tại một số các vị trí khảo cổ cho phép ta phát hiện được các cấu
trúc bị chôn vùi. Trong một vài trường hợp nó cho biết những thông tin quyết định liên
quan đến sự tiến hóa của những vùng có cư dân từ lâu đời. Hơn nữa, các dấu vết từ tính
của một số loại vật liệu xây dựng cho phép tìm hiểu được nguồn gốc của chúng; ví dụ
granite dùng cho việc xây các cột trụ ở La Mã được khai thác từ sa mạc phía tây Ai
Cập. Dựa vào tính chất từ của chất màu dùng trong các bức vẽ trên tường ở Pompeii
cũng giúp các nhà khảo cổ hiểu biết thêm về thời kỳ của thành phố này bị diệt vong.
1.2. Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí bằng quan trắc từ học môi trường
1.2.1. Nghiên cứu ô nhiễm bụi sa lắng
Rất nhiều các quá trình công nghiệp, ví dụ sản xuất thép và xi măng, tạo nên vật liệu từ
bay trong không trung, nhưng nhiều nhất vẫn là quá trình đốt than ở các nhà máy điện.
Thậm chí các bộ lọc tĩnh điện hoạt động với hiệu quả 98% một nhà máy điện 1000MW phát thải ra 2 tấn tro bay mỗi giờ (Konieczynski, 1982[9]). Các lớp khói tản dần
ra khí quyển và tùy thuộc các điều kiện khí tượng các hạt trong khói có thể phát tán xa
hàng trăm kilomet trước khi lắng xuống bề mặt. Flanders (1994) quan thấy lượng vật
- 19 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy

Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

liệu từ đọng trên lá cây và các tòa nhà biến đổi tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ nguồn
phát. Khi các hạt cũ bị mưa gió cuốn đi thì các hạt mới lại lắng đọng lên tạo nên một
cân bằng nhất định. Ở khoảng cách 1 km, cân bằng này ở vào khoảng 1 µg trên một
centimet vuông của bề mặt (Hình 1.3).

Hình 1.3. Sự biến đổi của lượng vật liệu từ đọng trên lá cây và các tòa nhà theo
khoảng cách từ nguồn phát
Trước khi bị đốt, than nhìn chung là không có từ tính. Quá trình đốt gây ra pyrite
(FeS2) với hàm lượng khoảng vài phần trăm, sau đó pyrite phân ly thành pyrrhotite
(Fe7S8) và khí sulfur. Trên khoảng 1350 K, pyrrhotite phân hủy thành sulfur và sắt. Các
hạt sắt hình cầu đường kính trung bình khoảng 20 µm được hình thành và sau đó bị oxy
hóa thành magnetite (Fe3O4). Sự hình thành các hợp chất khoáng từ trong quá trình đốt
than được mô tả theo sơ đồ sau (hình 1.4)

- 20 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Than đá
(chứa S)

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Đốt

Pirite
Fe2S

Phân ly

Pyrrhotite
Fe7S8
1350 K

Fe3O4

Oxy hóa

Sunfua + Fe

Hình 1.4. Sự hình thành các hợp chất khoáng từ trong quá trình đốt than

Flanders (1999)[6] tính toán rằng nếu magnetite tạo bởi 830 triệu tấn than đốt hàng
năm bởi các nhà máy phát điện ở Mỹ phát tán đều ra toàn lãnh thổ thì hàm lượng của
nó khoảng ~1.5ng/cm2/ngày (~5mg/m2/năm). Tất nhiên, lượng magnetite không thể
phân bố đều về mặt địa lý. Flanders đã khẳng định tính toán của mình bằng cách đo các
tính chất từ của các vật liệu đọng trên các cửa sổ mới nằm ở cách 10 km theo hướng
gió so với nơi sử dụng than gần nhất. Tác giả đã công bố các giá trị biến đổi trong
khoảng từ 2 ng/cm2/ngày ở gần Philadelphia, Pennsynvania đến 0.2 ng/cm2/ngày ở gần
Oviedo, Florida.
Khi được hình thành các hạt khoáng có thể có những lộ trình khác nhau. Ở tầng khí
quyển phía dưới, chúng có thể đọng trên rau cỏ và các tòa nhà, hoặc chúng có thể rơi
xuống mặt đất. Schiavon và Zhou (1996)[18] đã nghiên cứu hàm lượng từ của các vật

liệu vỏ rã ra ở các tòa nhà cổ ở Anh (các nhà thờ lớn, nhà thờ, tu viện – tất cả làm từ đá
vôi). Các tác giả kết luận rằng các nhà máy điện chạy than và các hoạt động đốt nhiên
liệu của người dân là các nguồn gây ô nhiễm chính. Các tác giả cũng chỉ ra rằng các
hạt gây ô nhiễm giàu sắt cũng đóng vai trò là tác nhân xúc tác để phân hủy đá vôi. Một
thí dụ về tro bay lắng xuống mặt đất được nghiên cứu bởi Hanesch và Petersen (1999)
[7] tại vị trí phía nam nước Đức. Nghiên cứu cho thấy tồn tại rất nhiều các đám cầu
magnetite đường kính từ 0.5 đến 5 µm thải ra do công nghiệp ở lớp đất 25 cm tính từ
- 21 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

bề mặt. Khả năng bắt giữ các hạt trong khí quyển phụ thuộc rất nhiều vào tính chất của
bề mặt. Ví dụ, các vỏ thân cây giữ lượng bụi lớn hơn hai bậc độ lớn so với các lá cây
do độ ráp của chúng. Tuy nhiên với bất kể nguồn nào và vị trí lắng đọng, thì luôn tìm
thấy hàm lượng đáng kể các bụi từ. Flanders (1994)[5] công bố các thí dụ về bụi từ trên
các cây ở một vài quốc gia ở châu Âu, châu Á và châu Mỹ. Tác giả chũng chỉ ra rằng
vải bọc, đám bụi trong nhà, thậm chí mạng nhện đều là những nguồn thu hút bụi và có
thể dùng để nghiên cứu. Sử dụng các giá trị mômen từ và lực kháng từ và áp dụng các
mối liên hệ thực nghiệm giữa đường kính và lực kháng từ Heider và đồng nghiệp
(1987) [8] chỉ ra các đám bụi và mạng nhện chứa tới 107 hạt bụi từ trên một gam.
Các hạt oxit sắt tuy chỉ chiếm một phần nhỏ của tổng lượng bụi nhưng chúng có thể
gây hại về sức khỏe đặc biệt là đối với hạt nhỏ như đã đề cập ở các mục trước. Tuy
nhiên ý nghĩa thực sự của chúng là có thể là đầu mối để phát hiện tổng hàm lượng bụi
có trong khí quyển và nồng độ của các kim loại nặng đi kèm có hại cho thực vật, động
vật và con người.

1.2.2. Nghiên cứu ô nhiễm khí quyển
Như đã đề cập, các hạt khoáng đi vào cơ thể người thông qua đường hô hấp gây
những hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe. Chất lượng không khí là điều rất cần được
quan tâm đối với mỗi chúng ta, các chương trình kiểm soát không khí hiện nay đã được
tiến hành thường xuyên ở nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên cho đến nay việc áp
dụng các phương pháp quan trắc từ học đối với các vật liệu thu thập trực tiếp từ khí
quyển vẫn còn khá hạn chế (trái với các nghiên cứu về vật liệu trầm tích và sa lắng).
Những nghiên cứu ban đầu bắt đầu từ những năm 80 của thế kỷ trước được tổng kết
bởi Oldfield và đồng nghiệp (1985)[15]. Các nghiên cứu này đã chỉ ra rằng các bụi bay
trong không trung từ các nguồn khác nhau có thể được phân biệt dựa trên tính chất từ
của chúng Morris và đồng nghiệp (1995)[13] đã thành công trong việc phát hiện các tín
hiệu từ của các hạt vật chất trong không khí có thể đi vào phổi (thường viết tắt là PM)
- 22 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

thu nhận được từ môi trường đô thị. Các tác giả nghiên cứu mẫu lấy trong các bộ lọc
thu thập bụi từ tháng 5 năm 1990 đến tháng 6 năm 1991 tại một trạm quan trắc không
khí ở trung tâm Hamilton, Ontario cách hai nhà máy cán thép lớn nhất ở Canada. Mỗi
bộ lọc lấy mẫu từ 1630 m3 khí mỗi ngày. Độ cảm từ của mẫu đã được xác định bằng
cách cuộn màng lọc chứa bụi và đặt vào buồng mẫu của máy đo độ cảm từ tại hiện
trường. Kết quả hiển vi điện tử quét cho thấy độ cảm từ biến đổi theo số lượng các hạt
cầu chứa sắt, đó là sản phẩm của quá trình đốt than. Ngoài ra còn có những hợp chất
hữu cơ bám trên màng lọc (hydrocacbon thơm đa vòng, PAH) gây nguy hiểm cho sức
khỏe vì chúng phá hủy DNA. Tính gây đột biến gen này được định lượng bằng cách

tách các hợp chất hữu cơ từ màng lọc và phân tích chúng bằng phương pháp sàng lọc
sinh học chuẩn. Có một sự tương quan chặt chẽ (R=0.89) giữa độ cảm từ và tính gây
đột biến gen (Hình 1.5). Kết quả này cho thấy quan trắc từ học cho phép lựa chọn
nhanh và tiết kiệm chi phí các mẫu thích hợp để kiểm tra hóa học và sàng lọc sinh học.
Những phép kiểm tra này cần thiết để xác định hàm lượng hạt bụi ở ngưỡng nguy cơ
gây hại cho sức khỏe.
Nghiên cứu tương tự cũng đã được thực hiện ở Thượng Hải, Trung Quốc, ở đó hàng
ngày các mẫu bụi được lấy từ 11 vị trí quanh thành phố trong bảy ngày liên tiếp trong
tháng 11 năm 1998 (Shu và đồng nghiệp, 2001)[19]. Ba vị trí nằm trong vòng bán kính
1 km quanh tổ hợp sản xuất sắt thép Baoshan có các giá trị độ cảm từ cao nhất (743
đến 1521×10-8 m3kg-1 trung bình cho cả tuần). Các vị trí khác cách khu tổ hợp từ 6
đến 10 km có các giá trị từ 299 đến 524×10-8 m3kg-1. Như ta có thể dự đoán lượng
bụi bám vào các bộ lọc trong ngày phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết đặc biệt là tốc
độ gió và hướng gió. Một thí dụ rõ nét là ở vị trí 10 cách ~6 km về phía đông bắc khu
Baoshan. Trong ngày gió hướng bắc-đông bắc độ cảm từ phụ thuộc tần số của các hạt
bụi bay bằng khoảng 5% nhưng khi gió từ hướng nam thì độ cảm từ tăng đến 13%.

- 23 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 1.5. Tính gây đột biến gen của bụi tại trạm quan trắc khí
ở Hamilton, Ontario, theo độ cảm từ của chúng.[13]
Sự thay đổi này cho thấy sự tăng hàm lượng hạt siêu thuận từ từ đất bốc theo gió
khi gió tới từ hướng lệch so với khu công nghiệp.

Các thí nghiệm cũng được tiến hành để xét khả năng quan trắc không khí sử dụng vật
liệu lắng đọng trên các bề mặt tự nhiên thay vì sử dụng các bộ lọc nhân tạo đắt tiền.
Kết quả cho thấy lá thông và các lá cây khác có thể là nguồn thu bụi thích hợp. Cả hai
loại lá cây đều có thể lấy được ở hầu hết các đô thị và công nghiệp và đưa về phòng thí
nghiệm nghiên cứu. Phương pháp này tránh những khó khăn trong việc quét bụi từ các
bề mặt như được thực hiện bởi Flanders (xem ở phần trên). Trong khu công nghiệp
Leipzig-Halle, Schädlich và đồng nghiệp (1995)[17] thấy rằng các lá thông trên các
cây trên đường tới nhà máy điện có từ tính cao hơn so với lá thông ở những khu vực
- 24 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy


Luận văn Cao học

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

không bị ô nhiễm do bị bám nhiều tro bụi. Giá trị cực đại đo được là 9.6×10-8 m3kg-1
tương đương với lượng tro bụi bám trên bề mặt lá thông trên 1% tổng khối lượng của
lá theo chuẩn hóa với khối lượng lá sạch. Nghiên cứu kỹ về cách thu bụi trên lá cây
liên quan đến ô nhiễm gây ra do các hoạt động giao thông trên đường (Matzka và
Maher, 1999)[12] ở mục dưới.
1.2.3. Ô nhiễm do giao thông
Các phương tiện giao thông là một nguồn đáng kể gây ô nhiễm nhưng nghiên cứu
về từ học liên quan đến dạng ô nhiễm này còn tương đối ít. Trước khi triển khai các
dạng nhiên liệu không pha chì thì các nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa các chất
bẩn nhiễm chì với khoáng chất từ. Điều này tạo điều kiện cho những nghiên cứu chi
tiết về cấu trúc vi mô các hóa chất ô nhiễm khói thải động cơ thông qua sàng lọc từ tính
trước. Hiển nhiên rằng, vật liệu giàu sắt không phát ra từ nguyên liệu đốt. Chúng được
giải phóng từ sự rỉ của các thân vỏ xe, các bộ phận chuyển động của xe và bóc tách

khỏi phần ống xả. Các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong đánh giá ô nhiễm ngay
cả khi hàm lượng chì hiện nay đã được giảm thiểu rất nhiều.
Beckwith và đồng nghiệp (1990)[2] đã nghiên cứu từ tính của bụi ô nhiễm trong môi
trường xa lộ đô thị ở London, Anh. Ở tâm đường, rãnh thoát của đường và lề đường
các giá trị độ cảm từ giảm dần theo thứ tự 5.2×10-6, 2.4×10-6 và 1.8×10-6 m3kg-1. Các
tác giả cũng công bố các phổ biến đổi theo cùng xu thế với độ cảm từ của các nồng độ
Cu, Fe, Pb và Zn mặc dù chưa có sự giải thích chi tiết. Đóng góp từ tính của bụi tự
nhiên trong khí quyển được kiểm tra trên mẫu lấy từ mái nhà của các tòa nhà xung
quanh cho thấy đọ cảm từ trung bình rất thấp chỉ ở khoảng 0.7×10-6 m3kg-1. Các tác giả
kết luận rằng các số liệu này cho thấy nguồn gây ra ô nhiễm từ tính chủ yếu là do các
phương tiện chạy bằng động cơ. Kết luận tương tự cũng được Matzka và Maher
(1999)[12] đưa ra sử dụng nguồn bụi từ trên các lá cây. Các tác giả đã thu thập lá ở hai
bên đường ở Norwich (Anh), nằm ở vùng nông nghiệp không chịu ảnh hưởng của công
- 25 Chuyên ngành Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu Điện tử

Lê Thành Huy