Bước đầu đánh giá ô nhiễm vi nhựa trong môi trường trầm tích vịnh đà nẵng

i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

DOÃN THỊ THÙY LINH

BƢỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM VI NHỰA
TRONG MÔI TRƢỜNG TRẦM TÍCH
KHU VỰC VỊNH ĐÀ NẴNG

C
C

R
L
T.

DU

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

Đà Nẵng – Năm 2020


i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

DOÃN THỊ THÙY LINH

BƢỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM VI NHỰA
TRONG MÔI TRƢỜNG TRẦM TÍCH
KHU VỰC VỊNH ĐÀ NẴNG

C
C

R
L
T.

Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trƣờng

DU

Mã số: 8520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. ĐỖ VĂN MẠNH

Đà Nẵng – Năm 2020


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và tôi đã được phép sử dụng các số liệu lấy từ đề tài
“Xây dựng phương pháp đánh giá hàm lượng hạt vi nhựa (microplastic) trong trầm
tích tại vịnh Đà Nẵng” (có Đơn đính kèm) để phục vụ cho việc hoàn thiện luận văn.
Người cam đoan

C
C

R
L
T.

DOÃN THỊ THÙY LINH

DU


ii
BƢỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM VI NHỰA TRONG MÔI TRƢỜNG
TRẦM TÍCH KHU VỰC VỊNH ĐÀ NẴNG
Học viên: Dỗn Thị Thùy Linh Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 8520320 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt - Ngày nay, rác thải nhựa, đặc biệt là vi nhựa đã trở thành một vấn đề nghiêm
trọng ảnh hưởng đến chất lượng môi trường và các hệ sinh thái biển. Mục đích của
nghiên cứu này là nhằm xây dựng được phương pháp phân tích và đánh giá về mức độ
tích tụ vi nhựa trong trầm tích biển. Phương pháp đề xuất trong nghiên cứu này đã được
áp dụng để phân tích vi nhựa trong trầm tích ở vịnh Đà Nẵng. Kết quả hàm lượng vi nhựa
đạt giá trị cao nhất tại các vị trí ven bờ, dao động trong khoảng 77,5 đến 84,4 mg vi

nhựa/kg trầm tích. Tại các vị trí lấy mẫu trong vịnh, hàm lượng vi nhựa dao động trong
khoảng 1,2 đến 49,3 mg vi nhựa/kg trầm tích. Hình dạng hạt vi nhựa chủ yếu ở dạng sợi
(microfiber, 48,4%), tiếp đến là hình dạng khác (microfragments, 26,2%), dạng màng
(microfilm, 12,5%) và dạng cầu (microbead, 12,9%). Kết quả phân tích quang phổ cho
thấy các hạt vi nhựa thu được thuộc các nhóm polymer như PP, PE, PA, PVC, PS và
HDPE, là những loại nhựa có mặt trong các sản phẩm phổ biến trong đời sống như vỏ
chai, bao bì,... Nghiên cứu này cung cấp những dữ liệu ban đầu về mức độ tích tụ vi nhựa
trong trầm tích ở vịnh Đà Nẵng. Nghiên cứu về mức độ ô nhiễm vi nhựa trong nước biển
cũng như tác động của vi nhựa đối với sinh vật biển có thể là những hướng đi tiềm năng
tiếp theo của nghiên cứu này.

C
C

R
L
T.

DU

Từ khóa – Vi nhựa; rác thải nhựa; phân tích vi nhựa; trầm tích; vịnh Đà Nẵng .

INVESTIGATION OF MICROPLASTIC POLLUTION IN SEDIMENT OF
DA NANG BAY
Abstract - In recently, not only plastic waste but also microplastics has become a serious
problem affecting to the ocean ecosystems, this has indicated in the numerous recently
published works in over the world. The study aims to focus on developing a method for
microplastics analysis in sediment and evaluating how the microplastic contaminantion in
sediment of Da Nang Bay. The proposed method is then applied for analysis of microplastics
pollution in sediment. The obtained results show that microplastic density in sediment which

were sampled at coastal area are ranging from 77.5 to 84.4 g of microplastics/kg of sediment,
while the figures for the baseline samples ranging from 1.2-49.30 g of microplastics/kg of
sediment. Microplastics’ shapes are mainly microfiber (48.4%), microfragments (26.2%),
microfilm (12.5%), and microbead (12.9%). The results of spectrum analysis show that the
microplastics are mainly compomnents of Polypropylen (PP), Polystyrene (PS), Polyamide (
PA), Polyvinyl chloride(PVC), which are popular in the our daily life, such as bottles, jars,
plastic packages, etc. This is the primary investigated the microplastic contamination in
sediment of Da Nang Bay, further works need to discover the microplastic in sea water as
well as the impact of microplastics in the ocean ecosystems.
Key words - microplastics; plastic waste; microplastics analysis; sediments; Danang Bay.


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................ iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 2

C
C

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2

R
L
T.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài................................................................ 3
6. Cấu trúc của luận văn ............................................................................................. 3

DU

Chƣơng 1 - TỔNG QUAN ....................................................................................... 4
1.1. Tổng quan về vi nhựa .......................................................................................... 4
1.1.1. Khái niệm vi nhựa............................................................................................. 4
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh vi nhựa ............................................................................ 5
1.1.3. Đặc điểm và tác động của vi nhựa .................................................................. 10
1.2. Tổng quan các kỹ thuật phân tích vi nhựa ......................................................... 12
1.2.1. Tách các hạt vi nhựa ....................................................................................... 12
1.2.2. Phân đoạn kích thước hạt vi nhựa................................................................... 13
1.2.3. Tinh chế mẫu vi nhựa ..................................................................................... 14
1.2.4. Kỹ thuật xác định thành phần tính chất hạt vi nhựa ....................................... 14
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước về vi nhựa ...................................... 18
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................. 18
1.3.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ................................................................ 21
1.4. Tổng quan về vịnh Đà Nẵng .............................................................................. 22
Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...... 26
2.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 26
2.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 26

iv
2.2.1 . Nội dung 1: Nghiên cứu xây dựng phương pháp phân tích vi nhựa
trong mẫu trầm tích................................................................................................... 26
2.2.2. Nội dung 2: Tiến hành lấy mẫu trầm tích tại vịnh Đà Nẵng .......................... 26
2.2.3. Nội dung 3: Phân tích vi nhựa trong mẫu trầm tích tại phịng thí nghiệm .... 28
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 28
2.3.1. Phương pháp kế thừa ...................................................................................... 28
2.3.2. Phương pháp điều tra, khảo sát hiện trường ................................................... 28
2.3.3. Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường ....................................................... 29
2.3.4. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm ............................................ 31
2.3.5. Phương pháp tính tốn, xử lý số liệu .............................................................. 35
Chƣơng 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 37
3.1. Kết quả nghiên cứu xây dựng phương pháp phân tích vi nhựa trong trầm tích .. 37

C
C

3.1.1. Các bước xử lý mẫu trầm tích trong phịng thí nghiệm.................................. 37
3.1.2. Xây dựng quy trình phân tích vi nhựa trong trầm tích ................................... 38

R
L
T.

3.2. Đánh giá mức độ phân tán vi nhựa tại các điểm lấy mẫu trên vịnh Đà Nẵng ... 40
3.2.1. Mẫu trầm tích phục vụ nghiên cứu ................................................................. 40

DU

3.2.2. Hàm lượng vi nhựa trong mẫu trầm tích ........................................................ 41

3.2.3. Hình dạng và kích thước vi nhựa trong mẫu trầm tích ................................... 44
3.2.4. Chủng loại vi nhựa trong mẫu trầm tích ......................................................... 46
3.3. Đánh giá các vấn đề liên quan đến nguồn phát sinh và biện pháp giảm thiểu
vi nhựa tại Đà Nẵng .................................................................................................. 49
3.3.1. Các vấn đề liên quan đến nguồn phát sinh vi nhựa ........................................ 49
3.3.2. Biện pháp giảm thiểu lượng vi nhựa phát sinh ra môi trường........................ 50
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 52
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................. 54
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DDT

Dichloro Diphenyl Trichloroethane

EU

European Union (Liên minh châu Âu)

FTIR
IR
NOAA

Fourier-transform infrared spectroscopy
(Máy quang phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourier)

Infrared (Phổ hồng ngoại)
National Oceanic and Atmospheric Administration
(Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ)

PA

Polyamide

PAHs

Polycyclic aromatic hydrocarbons

PCBs

Polychlorinated biphenyl

PE

Polyethylene

PET

Polyethylene terephthalate

PP

Polypropylene

PS

Polystyrene

PVC

Polyvinyl chloride

UNEP

United Nations Environment Programme

VN

Vi nhựa

R
L
T.

C
C

DU


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Tần suất xuất hiện của các loại polyme khác nhau trong 42
nghiên cứu về hạt vi nhựa được lấy mẫu ở biển hoặc trong
trầm tích biển [11]

5

1.2

Danh sách các loại nhựa được sản xuất phổ biến nhất và các
chất phụ gia nhựa liên quan của chúng [18]

10

2.1

Toạ độ các điểm xác định phạm vi không gian vịnh Đà Nẵng

26

2.2

Tọa độ các địa điểm lấy mẫu trầm tích tại vịnh Đà Nẵng

27

3.1

Độ ẩm của mẫu trầm tích

41

3.2

Số lượng hạt vi nhựa trong 18 mẫu trầm tích

42

3.3

So sánh số lượng hạt vi nhựa trong trầm tích Vịnh Đà Nẵng
và một số khu vực khác

42

3.4

Định tính các loại nhựa trong 18 mẫu trầm tích

48

DU

R
L

T.

C
C


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình vẽ

Tên hình

Trang

1.1

Nguồn phát sinh rác thải nhựa trên biển

6

1.2

(a) Vi nhựa nguyên sinh trong sản phẩm chăm sóc sức khỏe
và (b) vi nhựa thứ sinh hình thành từ sự phân rã nhựa [13]

7

1.3

Nguồn phát sinh và các đường di chuyển của vi nhựa trong
môi trường biển [17]

9

1.4

Hình dạng vi nhựa: (a) Dạng sợi, (b) Dạng mảnh, (c) Dạng
màng và (d) Dạng cầu [33]

15

1.5

Địa điểm nghiên cứu tại vịnh Đà Nẵng

23

1.6.

Các nguồn thải vào vịnh Đà Nẵng

24

2.1

Các vị trí lấy mẫu nghiên cứu tại vịnh Đà Nẵng

27

2.2

Cơng tác chuẩn bị và lấy mẫu trầm tích tại vịnh Đà Nẵng
(a)- Thiết bị định vị GPS,
(b)- Thuyền đi lấy mẫu,
(c)- Bình đựng mẫu trầm tích,
(d)- Dụng cụ lấy mẫu bùn và thùng bảo ôn mẫu,
(e)- Kiểm tra lại các dụng cụ,
(f)- Trao đổi phương thức tiến hành lấy mẫu.

29

2.3

Các mẫu trầm tích được lấy và đưa về phịng thí nghiệm

30

2.4

Quy trình phân tích hạt vi nhựa

31

2.5

Xử lý chất hữu cơ trong mẫu

32

2.6

Lọc mẫu bằng sàng lọc 3 mm

33

2.7

Tách tỷ trọng bằng phương pháp sử dụng dung dịch ZnCl2

33

2.8

Lọc chân không
(a)-Lọc mẫu bằng bộ lọc chân không và (b)-Mẫu sau q trình
lọc chân khơng

33

2.9

(a) Xác định vi nhựa bằng kính hiển vi và
(b) Thu nhặt các hạt vi nhựa

34

2.10

Xác định vi nhựa bằng máy quang phổ hồng ngoại

34

3.1

Sơ đồ hướng phân tích vi nhựa trong nghiên cứu

38

3.2

Quy trình phân tích hạt vi nhựa

39

C
C

R
L
T.

DU


viii
3.3

Mẫu trầm tích thu được ở dạng bột nhỏ và bột lớn

40

3.4

(a)-Mẫu trầm tích trong tủ sấy và (b)- Mẫu trầm tích sau khi
sấy khơ

40

3.5

(a) Vị trí lấy mẫu ven bờ (vị trí khoanh đỏ) và (b) Tiến hành
lấy mẫu

41

3.6

Hàm lượng vi nhựa thu được tại các vị trí khác nhau

43

3.7

Hình ảnh vi nhựa được tại vịnh Đà Nẵng

44

3.8

Thành phần hạt vi nhựa tại vịnh Đà Nẵng

45

3.9

Hình dạng pic phổ của 18 mẫu vi nhựa được phân tích

46

3.10

Hình ảnh phổ của một số mẫu vi nhựa phân tích FTIR

46

3.11

Hình ảnh phổ chuẩn của các polymer: PP, PS, HDPE, PVC,
PA và PE

48

C
C

DU

R

L
T.


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, rác thải biển đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến
chất lượng môi trường và các sinh vật biển. Trong đó, chất thải nhựa là thành phần chủ
yếu trong rác thải biển, chiếm khoảng 50 - 80%. Trong năm 2018, nghiên cứu của các
nhà khoa học đến từ Viện khoa học và công nghệ đại dương học, thuộc Viện hàn lâm
khoa học Trung quốc trên các mẫu nước biển và trầm tích thu thập ở những vùng nước
sâu nhất đại dương ở phía nam rãnh Marina cho thấy tỷ lệ các hạt vi nhựa ở tầng đáy
cao hơn rất nhiều lần so với vùng nước gần bề mặt biển. Nghiên cứu chỉ ra rằng đáy
đại dương đang trở thành nơi tập trung của rác thải nhựa, có nguy cơ gây ra những tác
động xấu cho môi trường và hệ sinh thái tại đây [1].
Trong môi trường biển, do đặc điểm cấu trúc và tác động của nhiều quá trình tự
nhiên, rác thải nhựa phát tán, lan truyền nhanh trên phạm vi rộng. Rác thải nhựa có
kích thước lớn tiếp tục biến đổi thành vi nhựa có khả năng tích tụ kim loại nặng và các
hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền, đi vào chuỗi thức ăn, ảnh hưởng đến các sinh vật và sức
khỏe của con người. Theo Chương trình Mơi trường Liên hợp quốc (UNEP), rác thải
nhựa (chai nhựa, túi ni lông, hộp đựng đồ ăn, cốc ) là nguyên nhân gây tử vong cho
nhiều loài sinh vật biển như rùa, cá heo, cá voi. Khi các động vật nuốt phải các mảnh
(hạt) nhựa vụn gây mắc trong khí quản gây ngạt thở, hoặc làm tắc hệ tiêu hóa, gây
nguy hại cho các lồi động vật, thậm chí dẫn đến tử vong.

C
C

R
L
T.

DU

Theo báo cáo năm 2017 của tổ chức Bảo tồn Đại dương (Ocean Conservacy), 5
nước Châu Á là Trung Quốc, Indonesia, Philippines, Thái Lan và Việt Nam là những
nước có lượng rác thải nhựa xả ra biển nhiều hơn tất cả các quốc gia khác trên thế giới
cộng lại [2]. Bắt đầu từ năm 2010, các nhà khoa học tại đại học Georgia đã thực hiện
nghiên cứu nhằm phân tích mật độ rác thải nhựa (chai nhựa, túi nylon,ống hút, cốc
nhựa, hộp đựng thức ăn ) ở các đại dương trên thế giới và cho kết quả tương tự. Theo
đó các nước có lượng rác nhựa ra biển nhiều nhất thế giới cùng lượng rác nhựa xả trái
phép ước tính vào năm 2010 là Trung Quốc đứng dầu với 8,82 triệu tấn/năm,
Indonesia với 3,22 triệu tấn/năm, Philippines đứng thứ 3 với 1,88 triệu tấn/năm và Việt
Nam đứng thứ tư với 1,83 triệu tấn/năm [3]. Tại Việt Nam, công tác quản lý chất thải
đặc biệt là chất thải nhựa trên biển chưa thực sự được quan tâm, chưa có những quy
định cụ thể về quản lý chất thải nhựa biển. Đồng thời cũng chưa có nhiều nghiên cứu
lý luận, kinh nghiệm trong việc đánh giá thực trạng phát sinh, kiểm soát, quản lý chất
thải nhựa trên biển.
Đà Nẵng là thành phố phát triển du lịch biển của nước ta. Với sự tập trung lớn du
khách, biển Đà Nẵng phải chịu nhiều áp lực trước nguy cơ ô nhiễm. Bên cạnh đó, cịn
phải kể đến các tác động từ rác thải sinh hoạt và tình trạng xả rác bừa bãi tại các âu


2
thuyền, bến bãi đến môi trường biển Đà Nẵng. Trong đó, Vịnh Đà Nẵng tiếp giáp
trực tiếp với bốn quận là Liên Chiểu, Thanh Khê, Hải Châu và Sơn Trà. Hai con sơng
chính của thành phố Đà Nẵng là sơng Hàn và sông Cu Đê đều đổ vào vịnh Đà Nẵng.
Các hoạt động kinh tế - xã hội khu vực vịnh Đà Nẵng đang diễn ra hết sức sôi động

bao gồm nông nghiệp, nghề cá và khai thác biển, giao thông – cảng, du lịch – dịch vụ.
Chất thải từ các hoạt động phát triển và đơ thị hóa đang gây sức ép ngày càng lớn đến
môi trường của vịnh.
Hiện nay, ngồi việc thực hiện các đợt quan trắc mơi trường nước biển, chưa có
nghiên cứu cụ thể nào về vi nhựa trong môi trường tại khu vực vịnh Đà Nẵng. Vì vậy,
đề tài “Bước đầu đánh giá ơ nhiễm vi nhựa trong mơi trường trầm tích vịnh Đà
Nẵng” đã được thực hiện với mục tiêu đưa ra được phương pháp đánh giá hàm lượng
vi nhựa trong trầm tích cũng như đưa ra được một bộ số liệu liên quan đến vi nhựa
trong trầm tích tại khu vực vịnh Đà Nẵng.
2. Mục tiêu nghiên cứu

C
C

Mục tiêu tổng quát:

R
L
T.

- Đánh giá mức độ tích tụ vi nhựa trong mẫu trầm tích tại vịnh Đà Nẵng.
Mục tiêu cụ thể:

DU

- Xây dựng được phương pháp phân tích được hàm lượng vi nhựa trong mẫu
trầm tích trong phịng thí nghiệm;
- Xác định hàm lượng, thành phần và chủng loại vi nhựa và mức độ phân tán
trong mơi trường trầm tích tại vịnh Đà Nẵng;
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:
- Vi nhựa tích tụ trong mơi trường trầm tích tại vịnh Đà Nẵng;
Phạm vi nghiên cứu:
- Mơi trường trầm tích trong vịnh Đà Nẵng, thành phố Đà Nẵng, được chia lưới
lấy mẫu trầm tích, gồm tổng cộng 18 mẫu trong đó có 03 mẫu ven bờ và 15 mẫu trên
vịnh Đà Nẵng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã sử dụng các phương pháp
nghiên cứu khoa học như sau:
- Phương pháp kế thừa: kế thừa các cơng trình nghiên cứu, các thơng tin đã
được cơng bố xuất bản trên các tạp chí, sách và thông tin trên website trong nước và
quốc tế về vi nhựa liên quan đến vi nhựa.
- Phương pháp điều tra, khảo sát hiện trường: Khảo sát hiện trường kết hợp
ghi lại hình ảnh nhằm xác định được các nguồn thải đổ vào vịnh Đà Nẵng và tình trạng


3
xả chất thải tại khu vực này.
- Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường: khảo sát thực tế, xác định các vị trí
lấy mẫu trầm tích trên khu vực vịnh Đà Nẵng. Trong nghiên cứu này, mẫu tại mỗi vị
trí được lấy dưới dạng mẫu tổ hợp từ 03 lần lấy mẫu bằng thiết bị lấy mẫu trầm tích
Wildco 196-F65, Model: 196-F65, sau đó được bảo quản trong thùng bảo ôn ở nhiệt
độ từ 2 - 5 oC trong điều kiện thiếu ánh sáng và đưa về phịng thí nghiệm.
- Phương pháp phân tích: Mẫu trầm tích được bảo quản và vận chuyển về
phịng thí nghiệm để phân tích hàm lượng vi nhựa. Các bước chính trong quy trình
phân tích vi nhựa trong trầm tích là xử lý chất hữu cơ, tách tỷ trọng, lọc chân khơng và
sau đó phân tích vi nhựa bằng các thiết bị chuyên dụng là kính hiển vi soi nổi và máy
quang phổ hồng ngoại.
- Phương pháp tính tốn, xử lý số liệu: để làm cơ sở cho việc lập luận, đánh
giá hiện trạng vi nhựa có trong trầm tích vịnh Đà Nẵng;

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

C
C

R
L
T.

- Xây dựng được phương pháp phân tích hàm lượng hạt vi nhựa trong điều kiện
phịng thí nghiệm tại Trung tâm Cơng nghệ môi trường tại Đà Nẵng với các bước đơn
giản, chi phí tương đối thấp. Xác định được thành phần vi nhựa có mặt trong
trầm tích vịnh Đà Nẵng.

DU

- Hiện nay, vi nhựa đã cho thấy sự phân bố trên toàn cầu tuy nhiên tại Việt Nam
chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về hạt vi nhựa trong môi trường biển. Số liệu và
kết quả thu được trong nghiên cứu có thể được dùng làm tài liệu tham khảo cho các
nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm rác thải nhựa đại dương, đặc biệt là các nghiên cứu về
hạt vi nhựa trong môi trường biển tại Việt Nam.
6. Cấu trúc của luận văn
Cấu trúc của luận văn gồm 3 phần: Mở đầu, Nội dung nghiên cứu và phần kết
luận và kiến nghị. Chi tiết được trình bày chi tiết như sau:
PHẦN MỞ ĐẦU
PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chƣơng 1: Tổng quan
Chƣơng 2: Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4

Chƣơng 1 - TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về vi nhựa
1.1.1. Khái niệm vi nhựa
Nghiên cứu liên quan đến mảnh vỡ nhựa trên biển lần đầu tiên xuất hiện từ
những năm 1970. Các mảnh vụn nhựa nổi trên bề mặt đại dương được báo cáo trong
các tài liệu khoa học bởi Carpenter và Smith [4]. Một nghiên cứu tương tự được thực
hiện bởi Ryan và Moloney mô tả kết quả khảo sát về ô nhiễm rác thải nhựa tại các bãi
biển Nam Phi được xuất bản trong báo cáo hành trình của Hiệp hội Giáo dục Biển vào
những năm 1990 [5]. Vào thời điểm đó chưa có một định nghĩa về kích thước chính
thức nào được đề xuất cho microplastics (vi nhựa), nhưng nói chung là ngụ ý thuật ngữ
vật liệu chỉ có thể dễ dàng xác định với sự trợ giúp của kính hiển vi.
Khái niệm về vi nhựa sau đó được định nghĩa bởi nhiều nhà nghiên cứu khác
nhau và họ xác định vi nhựa là những mảnh nhựa có các kiểu hình dạng: dạng sợi,
dạng mảnh, dạng hạt, v.v... rất nhỏ bé, khó có thể quan sát bằng mắt thường [6]. Tuy
nhiên, một số nghiên cứu khác định nghĩa vi nhựa là những mảnh vụn có kích thước
nhỏ hơn 5.000 micromet (nhỏ hơn 5 mm). Khái niệm vi nhựa trong nước biển có kích
thước từ vài micromet đến 5.000 micromet (5 mm) đã được thừa nhận một cách rộng
rãi [7-9]. Định nghĩa này tiếp tục được thừa nhận chính thức tại Hội thảo quốc tế về Sự
phân bố và ảnh hưởng của vi nhựa tại Đại học Washington, Hoa Kỳ. Theo đó hạt vi
nhựa là các hạt nhựa có kích thước đường kính nhỏ hơn 5 mm. Các hạt vi nhựa
với kích thước nhỏ có thể dễ dàng được ăn vào bởi sinh vật và dự kiến rằng nó sẽ có
tiềm tàng mối đe dọa nghiêm trọng hơn so với các vật dụng nhựa khác có kích thước
lớn hơn [10]. Mặc dù vẫn còn nhiều tranh cãi về phạm vi kích thước của vi nhựa trong
giới học thuật, định nghĩa này đã được sử dụng nhiều từ đó.

C

C

R
L
T.

DU

Tại Việt Nam, vi nhựa là một thuật ngữ mới, đến nay vẫn chưa có định nghĩa cụ
thể để xác định chính xác thuật ngữ này.
Sự đa dạng về thành phần của các mảnh vụn nhựa thu được từ môi trường biển
trong 42 nghiên cứu về hạt vi nhựa trong nước và trầm tích biển được thể hiện trong
Bảng 1.1.
.


5
Bảng 1.1. Tần suất xuất hiện của các loại polyme khác nhau trong 42 nghiên cứu
về hạt vi nhựa được lấy mẫu ở biển hoặc trong trầm tích biển [11]
Loại polymer
Khối lƣợng riêng
Số nghiên cứu
(g/cm3)

xuất hiện

Polyethylene (PE)

0,917 - 0,965

33

Polypropylene (PP)

0,9 - 0,91

27

Polystyrene (PS)

1,04 - 1,1

17

Polyamide (nylon) (PA)

1,02 - 1,05

7

Polyester (PES)

1,24 - 2,3

4

Acrylic (AC)

1,09 - 1,2

4

Polyoximethylene (POM)

1,41 - 1,61

4

Polyvinyl alcohol (PVA)

1,19 - 1,31

3

Polyvinyl chloride (PVC)

1,16 - 1,58

Polyethylene terephthalate (PET)
Alkyd (AKD)
Polyurethane (PU)

C
C

R
L
T.

Poly methylacrylate (PMA)

DU

2

1,17 - 1,20

2

1,37 - 1,45

1

1,24 - 2,10

1

1,2

1

Số liệu ở Bảng 1.1 cho thấy khối lượng của các hạt nhựa có thể thay đổi đáng kể
tùy thuộc vào loại polymer và quá trình sản xuất. Các giá trị này đề cập đến nhựa
ngun chất, khơng tính đến ảnh hưởng đến mật độ của các chất phụ gia khác nhau có
thể được thêm vào trong quá trình sản xuất sản phẩm. Mật độ điển hình cho cát hoặc
trầm tích khác là 2,65 g/cm3. Sự khác biệt này được khai thác để tách các hạt nhựa nhẹ
hơn trầm tích bằng cách trộn vào mẫu trầm tích với dung dịch bão hịa và lắc nó trong
một khoảng thời gian nhất định. Sau khi trộn, trầm tích dự kiến sẽ nhanh chóng lắng
xuống đáy, trong khi các hạt mật độ thấp vẫn ở trạng thái lơ lửng hoặc nổi bề mặt của
dung dịch [11].

1.1.2. Nguồn gốc phát sinh vi nhựa
Theo thống kê của Tổ chức Bảo vệ Môi trường biển (Ocean Conservancy) cho
thấy, 90% lượng rác thải trôi nổi trên biển là rác thải nhựa gồm: vỏ bánh kẹo, chai lọ
nhựa, túi nylon, thìa, dĩa, ống hút . Số liệu thống kê cho thấy, trên 80% chất thải
nhựa ở biển đến từ đất liền và 20 % chất thải nhựa phát sinh được thải trực tiếp từ các
nguồn trên biển. Theo kịch bản xấu nhất mà Tổ chức Bảo vệ Môi trường biển dự báo,
tới năm 2025, cứ có 3 tấn cá sẽ có 1 tấn rác thải nhựa trên đại dương [2].
Hình 1.1. thể hiện các nguồn phát sinh rác thải nhựa từ các hoạt động trên biển.


6

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.1. Nguồn phát sinh rác thải nhựa trên biển
Nguồn phát sinh rác thải nhựa trên biển được quy về hai nguồn chính là nguồn
xác định và nguồn khơng xác định, cụ thể:
- Nguồn xác định liên quan trực tiếp tới các hoạt động sản xuất, kinh doanh và
tiêu dùng của con người về rác thải nhựa như chai nhựa, ống nhựa, vỏ nhựa của các
sản phẩm máy tính, điều hịa, ơ tơ, chất thải nhựa xây dựng
- Nguồn khơng xác định liên quan đến chất thải nhựa từ các nguồn chảy đất liền,
sông hồ, kênh rạch ra biển, đặc biệt là khi xảy ra các hiện tượng thời tiết (mưa
giơng, bão, lũ lụt, động đất, sóng thần).

Hiện nay đang tồn tại quan điểm phân loại vi nhựa trong môi trường thành 2 loại
như sau [12]:
- Vi nhựa nguyên sinh là những hạt nhựa được sản xuất với kích thước (nhỏ hơn
5 mm) và hình dạng nhất định, phục vụ cho các mục đích khác nhau trong ngành cơng
nghiệp. Chúng bao gồm các hạt được dùng trong công thức tẩy trong ngành sản xuất
hóa mỹ phẩm (kem đánh răng, sữa tắm, sữa rửa mặt ), trong công nghệ giảm ma sát
trong q trình đúc khn, sản xuất từ cơng nghiệp đóng tàu Những hạt này rất dễ
thâm nhập vào mơi trường biển thông qua hệ thống kênh, rạch, sông, suối.
- Vi nhựa thứ sinh là những mảnh nhựa nhỏ với nhiều kích thước và hình dạng
khác nhau có nguồn gốc từ sự phân mảnh của các mảnh vụn nhựa lớn hơn từ cả trên
biển và trên đất liền. Theo thời gian, dưới tác động của các quá trình vật lý, hóa học và


7
sinh học, các hạt mảnh vụn nhựa bị phá vỡ cấu trúc dẫn đến sự phân mảnh. Nguồn gốc
hình thành các hạt vi nhựa thứ sinh từ kết quả của q trình phong hóa (do tác động
của các yếu tố nhiệt độ, thời tiết, dòng chảy, thủy triều, ) các mảnh nhựa có kích
thước lớn vỡ vụn ra thành các mảnh nhựa có kích thước khác nhau. Chúng sẽ phân
hủy từ từ thông qua sự kết hợp của sự phân hủy quang học, phân hủy sinh học, sự ơxy
hóa, mài mịn cơ học và thủy phân. Vi nhựa có thể bị ơ nhiễm sinh học và chìm xuống
đáy – nơi nó trở thành một phần của trầm tích hoặc bị ăn bởi vi sinh vật. Nếu rác thải
nhựa bị chôn vùi hay tồn tại trong trầm tích, dù ở ven bờ hay đáy biển thì chúng sẽ
khơng phân hủy bởi vi sinh vật. Phần lớn nhựa hàng hóa có xu hướng tồn tại hàng
trăm năm, thậm chí lâu hơn, đặc biệt ở những vùng biển sâu và vùng địa cực.

C
C

R
L

T.

DU

Hình 1.2. (a) Vi nhựa nguyên sinh trong sản phẩm chăm sóc sức khỏe
và (b) vi nhựa thứ sinh hình thành từ sự phân rã nhựa [13]
Mức độ phong hóa nhựa phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Những miếng nhựa
có mặt ở các vị trí khác nhau, trên bãi biển, trôi nổi trên bề mặt nước đại dương và
trong mơi trường biển sâu, sẽ có mức độ phong hóa khác nhau. Ví dụ về sự khác nhau
rõ ràng của nhiệt độ tác động đến các mảnh nhựa trên bãi cát và mảnh nhựa trên biển.
Chất thải nhựa nằm trên bãi biển thường chịu nhiệt độ rất cao. Do mức hấp thụ nhiệt
của cát là (664 J/kg-C), bề mặt bãi cát và rác nhựa trên đó có thể làm nóng đến khoảng
40 oC vào mùa hè. Các loại nhựa tối màu có thể hấp thụ nhiệt từ tia hồng ngoại có thể
làm tăng nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bãi biển tại cùng một thời điểm. Tốc độ ơxy hóa
chất thải nhựa bắt đầu tăng khi nhiệt độ tăng bởi một tác nhân hoạt hóa năng lượng
(Ea). Ví dụ, trong trường hợp Ea ∼ 50 kJ/mol, tốc độ ơxy hóa chất thải nhựa tăng gấp
đôi khi nhiệt độ tăng lên chỉ 10 oC. Đặc biệt với nhựa tối màu, sự ôxy hóa hầu như xảy
ra ở lớp bề mặt. Nguyên nhân là do hệ số phân rã của bức xạ UV-B trong nhựa, tính
chất kiểm sốt khuếch tán của phản ứng ơxy hóa và sự có mặt của chất gây cản trở sự
khuếch tán ôxy trong nhựa. Với các loại nhựa khơng chứa chất ổn định UV thì q
trình ơxy hóa diễn ra nhanh hơn. Kết quả của q trình này là chất thải nhựa có lớp bề
mặt yếu, dễ vỡ, xuất hiện nhiều vết nứt nhỏ - nơi các hạt vi nhựa được tìm thấy. Các


8
loại vi nhựa thường được tìm thấy do quá trình dòn vỡ bề mặt nhựa là HDPE, LDPE,
polycarbonate và polyprypylene [14,15].
Các nguồn chính phát sinh vi nhựa ra mơi trường bao gồm[16]:
- Lốp xe bị mài mịn trong q trình sử dụng xe ma sát với mặt đường. Lốp xe
được làm từ hỗn hợp cao su tổng hợp, cụ thể là cao su Styrene Butadien (khoảng 60%)

trộn với cao su tự nhiênvà nhiều chất phụ gia khác. Bụi vi nhựa từ lốp xe hình thành
do sự mài mịn lốp trên mặt đường và sau đó được gió phát tán hoặc mưa cuốn trơi. Sự
mài mịn lốp xe góp phần đáng kể vào lượng vi nhựa phát sinh ra môi trường.
- Từ ngành hàng hải và đánh bắt thủy sản: Lớp phủ bên ngoài các bộ phận của
tàu thuyền để bảo vệ thân tàu, các thiết bị ngành hàng hả, ngư lưới cụ. Chúng bao gồm
lớp phủ rắn, sơn chống ăn mòn hoặc sơn chống rỉ. Một số loại nhựa được sử dụng cho
lớp phủ tàu thuyền gồm chất chống thấm polyurethane, sơn phủ epoxy, nhựa vinyl và
sơn mài. Vi nhựa được thải ra từ tàu thuyền thơng qua q trình đóng mới, sử dụng
bảo trì hoặc sửa chữa với các hoạt động chính là tiền xử lý bề mặt, sơn phủ và làm
sạch thiết bị.

C
C

R
L
T.

- Viên nhựa tiền sản xuất: Ở dạng nguyên sinh, nhiều loại nhựa ở dạng viên,
đường kính từ 2 đến 5 mm, hoặc dạng bột. Các loại nhựa tiền sản xuất này sẽ được
đưa qua các thiết bị chuyên dụng để tạo ra các sản phẩm nhựa. Các hạt nhựa tiền sản
xuất này bị thất thoát ra mơi trường trong q trình sản xuất, vận chuyển trên đường
bộ và đường biển và tái chế.

DU

- Sự mài mịn trên đường giao thơng: Các loại sơn khác nhau bao gồm sơn arylic,
nhựa nhiệt dẻo, băng nhựa polyme cố định, sơn sàn epoxy, được sử dụng trong sơn
vạch kẻ đường và các loại tín hiệu giao thơng khác. Vạch đường bị mài mòn do thời
tiết hoặc do phương tiện giao thơng mài mịn; cũng như các loại mảnh nhựa trên

đường bị mài mịn trong q trình cắt cỏ. Tương tự như bụi nhựa từ lốp xe, các loại
nhựa này sẽ bị gió lan truyền hoặc mưa cuốn trơi trước khi đến môi trường nước và
cuối cùng là môi trường biển.
- Vi nhựa dạng sợi từ ngành dệt may tổng hợp: Nhiều loại vải có chất liệu tổng
hợp từ các sợi nhân tạo: polyester, PE, sợi len nhân tạo arylic, sợi elastane. Trong hoạt
động giặt là của các hộ gia đình và tiệm giặt là, một lượng lớn sợi vải được giải phóng
từ ống xả nước thải giặt là, từ máy sấy khơ quần áo. Sau đó các loại vi nhựa này được
thải ra ngồi mơi trường theo đường nước thải và có khả năng kết thúc trong mơi
trường biển.
- Từ các sản phẩm chăm sóc sức khỏe, mỹ phẩm: các loại vi nhựa dạng cầu được
sử dụng như một thành phần trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân, mỹ phẩm (sữa
tắm, kem tẩy tế bào chết, kem nền, kem đánh răng, ) với các mục đích khác nhau
như cung cấp các thành phần hoạt tính, tẩy da chết. Vi nhựa dạng cầu trong các sản
phầm này thường được cấu tạo từ polyethylene, polypropylene, polyetylen


9
terephthalate (PET) và nylon, có thể chiếm đến vài nghìn vi nhựa trên một gam sản
phẩm. Chúng thường được rửa trôi vào hệ thống nước thải ngay sau khi sử dụng bởi
kích thước nhỏ của chúng. Việc sử dụng vi nhựa trong các sản phẩm chăm sóc sức
khỏe dẫn đến việc đưa trực tiếp các loại vi nhựa này vào dịng nước thải từ hộ gia
đình, khách sạn, bệnh viện, đi vào sơng, biển.
- Từ sự mài mịn, phân mảnh các sản phẩm nhựa: Bao gồm sự thất thoát vi nhựa
ra mơi trường từ sự mài mịn của các đồ vật làm từ nhựa (như đế tổng hợp của giày
dép, dụng cụ nấu ăn, túi nilon, chai nhựa, ), sự mài mịn các vật lớn hơn (bụi gia
đình, bụi thành phố, cỏ nhân tạo, bến cảng, bến du thuyền và lớp phủ các tịa nhà, các
thiết bị cơng nghiệp, nơng nghiệp bằng nhựa ). Những nguồn này được nhóm lại với
nhau vì sự đóng góp riêng lẻ của từng nguồn thì nhỏ nhưng nếu gộp lại thì chúng đóng
góp một phần lớn trong việc phát tán vi nhựa ra môi trường.
Các nguồn phát sinh vi nhựa và đường di chuyển của vi nhựa trong môi trường

biển được mô tả trong Hình 1.3.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.3. Nguồn phát sinh và các đường di chuyển của vi nhựa trong
mơi trường biển [17]
Có thể thấy trên Hình 1.3, vi nhựa bắt đầu từ các nguồn phát sinh và đi vào mơi
trường thơng dịng chảy, gió, mưa. Trong quá trình di chuyển, vi nhựa hấp thu thêm
các hóa chất độc hại, các chất ơ nhiễm. Dưới tác động của các dòng hải lưu, các mảnh


10
(hạt) nhựa vụn di chuyển trên khắp đại dương, đi vào chuổi thức ăn thông qua việc trở
thành mồi cho các loại sinh vật biển. Các loài khác nhau nuốt phải các loại nhựa khác
nhau.Vi nhựa có khả năng xâm nhập nguồn nước uống và thực phẩm, từ đó có thể đi
vào cơ thể người.
1.1.3. Đặc điểm và tác động của vi nhựa
Trên thế giới có rất nhiều loại nhựa được sản xuất nhưng chủ yếu gồm 6 nhóm
chính là: Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyvinyl Chloride (PVC),
Polystyrene (PS), Poly Urethane (PUR) và Polyethylene Teraphthalate (PET) [12].
Trong quá trình sản xuất nhựa, nhiều loại hóa chất phụ gia được trộn với polyme,
hầu hết chúng có khả năng ảnh hưởng trực tiếp đến sự rối loạn nội tiết, nên có thể gây
tác động đến sức khỏe của con người và sinh vật. Bảng 1.2 chỉ ra các loại nhựa thường

được sản xuất và các chất phụ gia thường được thêm vào các loại nhựa này.
Bảng 1.2. Danh sách các loại nhựa được sản xuất phổ biến nhất và các chất
phụ gia nhựa liên quan của chúng [18]
Nhựa

PP

Nồng độ
(%w/w)

Các loại
phụ gia

C
C

R
L
T.

Các chất độc hại

Chất ơxy hóa

0,05 – 3

DU

- Bisphenol A; Octylphenol; Nonylphenol

Chất chống cháy

12 – 18

- Chất chống cháy brom hóa,
Axit boric, Tris(2-chloroethyl) phosphate

Chất ơxy hóa

0,05 – 3

- Bisphenol A; Octylphenol; Nonylphenol

Chất chống cháy

12 – 18

- Chất chống cháy brom hóa, Axit boric,
Tris(2-chloroethyl)phosphate

Chất ôxy hóa

0,05 – 3

- Bisphenol A; Octylphenol; Nonylphenol

Chất chống cháy

12 – 18

- Chất chống cháy brom hóa, Axit boric,
Tris(2-chloroethyl)phosphate

Chất hóa dẻo

10 – 70

- Phthalate

Chất ổn định

0,5 – 3

- BisphenolA; Nonylphenol

Chất chống cháy

12 – 18

- Chất chống cháy brom hóa,
Axit boric,Tris(2-chloroethyl)phosphate

HDPE

LDPE

PVC

PUR

11
+ Chất chống cháy brom là một nhóm các chất phụ gia, được sử dụng trong các
sản phẩm nhựa để giảm tính dễ cháy và được ứng dụng trong nhiều loại sản phẩm tiêu
dùng khác nhau, từ các thiết bị điện tử đến bọt cách nhiệt.
+ Este axit phthalic (PAE) hoặc phthalates là một họ phụ gia nhựa, được sử dụng
làm chất hóa dẻo, chủ yếu trong sản xuất PVC. Tính theo trọng lượng, PVC có thể
chứa 10-60% phthalates.
+ Bisphenol A là hóa chất tiêu biểu nhất của nhóm bisphenol và là một trong
những hóa chất được sản xuất phổ biến nhất trên toàn thế giới, với hơn ba triệu tấn
được sản xuất hàng năm. Các chất tương tự bisphenol khác, như bisphenol, bisphenol
F và bisphenol S, được sử dụng nhằm làm ổn định độ bền cho các sản phẩm nhựa và
có thể là mối đe dọa đối với mơi trường [18].
+ Nonylphenol là sản phẩm trung gian của một nhóm chất hoạt động bề mặt và
chất chống ơxy hóa: nonylphenol ethoxylates. Nonylphenol và nonylphenol
ethoxylates là các hóa chất hữu cơ được ứng dụng nhiều trong các loại sơn, thuốc trừ
sâu, chất tẩy rửa và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe. Chúng được sử dụng làm chất
chống ơxy hóa và chất hóa dẻo để sản xuất nhựa.

C
C

R
L
T.

+ Chất chống ôxy hóa được sử dụng làm chất phụ gia trong nhiều polyme tổng
hợp, bao gồm polyolefin (chủ yếu là PE và PP), chiếm 60% nhu cầu toàn cầu về chất
phụ gia chống ơxy hóa. Chất chống ơxy hóa được sử dụng để ngăn ngừa sự phân hủy
của nhựa và làm chậm q trình ơxy hóa [18].

DU

Vi nhựa được tìm thấy ở khắp nơi trên hành tinh từ tuyết, trên bề mặt đất và thậm
chí đất núi Bắc cực cho đến nhiều con sông và đại dương sâu, từ các sinh vật phù du
đến các loài sinh vật biển khổng lồ. Vì vậy, việc thêm chất phụ gia có hàm lượng cao
trong q trình sản xuất nhựa có thể gây ra những tác động xấu cho mơi trường.
Các lồi sinh vật biển dễ ăn dàng phải vi nhựa có trong mơi trường biển. Tác
động đáng lo ngại nhất của hạt vi nhựa là làm cản trở việc tiêu hóa và hơ hấp của các
loài sinh vật biển. Các mảnh nhựa được tích lũy trong ruột gây cản trở hoặc tắc hệ tiêu
hóa của sinh vật [19]. Theo Chương trình Mơi trường Liên hợp quốc (UNEP), với đặc
tính bền vững trong tự nhiên, rác thải nhựa (chai nhựa, túi ni lông, hộp đựng đồ ăn,
cốc ) là nguyên nhân gây tử vong cho nhiều loài sinh vật biển như rùa, cá heo, cá
voi. Các dòng hải lưu giúp di chuyển các mảnh (hạt) nhựa vụn trên khắp đại dương,
các hạt nhựa này trở thành mồi cho các loài chim biển, rùa, cá, chim biển cũng như các
loài động vật biển khác. Những sinh vật nhỏ như trai, cua và những sinh vật dưới đáy
biển có khả năng tích lũy vi nhựa rất cao. Khi các động vật nuốt phải các mảnh (hạt)
nhựa vụn bị mắc trong khí quản gây ngạt thở, hoặc làm tắc hệ tiêu hóa, gây nguy hại
cho các lồi động vật, thậm chí dẫn đến tử vong.
Ngồi những tác động vật lý như vướng nhựa, ăn nhựa, sinh vật biển cịn bị tác
động hóa học do các mảnh nhựa trên biển. Do đặc tính kỵ nước của nhựa, chúng có


12
khả năng hấp phụ trên bề mặt một lượng lớn các chất ô nhiễm khác như PCBs, PAHs,
thuốc trừ sâu Những chất này khi được tích lũy trong cơ thể sinh vật sẽ gây ra
những tác hại đối với sinh vật [20]. Các chất độc hại tích lũy trên bề mặt của hạt vi
nhựa như một nguồn ô nhiễm trong chuỗi thức ăn của sinh vật biển.
Hơn nữa, sự tích lũy hạt vi nhựa và các chất ô nhiễm trong các sinh vật biển khi
đi vào chuỗi thức ăn có thể ảnh hưởng trực tiếp đến con người khi ăn phải những sinh

vật biển này. Một nghiên cứu mới công bố gần đây cho thấy 28% tổng số cá thể sinh
vật và 55% số loài cá và thân mềm thu được từ Biển Đơng khu vực Indonesia có chất
thải nhựa trong dạ dày và đường ruột. Chúng đều là những loại hải sản được sử dụng
phổ biến làm thực phẩm hàng ngày của người dân Indonesia [21]. Trong khi đó, chưa
có những nghiên cứu tương tự từ vùng biển Việt Nam. Mặc dù vậy, hải sản nhiễm rác
thải nhựa chiếm tỷ lệ cao ở Indonesia cho thấy những nguy cơ tương tự có thể xảy ra
với hải sản được dùng làm thực phẩm ở Việt Nam vì 2 lý do: thứ nhất, Indonesia có
lượng rác thải nhựa ra biển tương đương với Việt Nam [3] và những loài hải sản được
đề cập đến trong nghiên cứu ở Indonesia như cá nục, cá thu, cá trích, cá dìa cũng đều
là những loài được sử dụng phổ biến làm thực phẩm ở Việt Nam [21]. Đó là một vấn
đề nghiêm trọng. Việc sử dụng các loại hải sản có chứa rác thải nhựa làm thực phẩm
có thể dẫn đến những quan ngại về những hợp chất độc hại hấp phụ trên bề mặt nhựa
có thể tích lũy trong cơ thể người và qua thời gian dài có khả năng gây ra những ảnh
hưởng về sức khỏe [14,22,23].

C
C

R
L
T.

DU

Như vậy, với đặc tính bền vững trong tự nhiên, rác thải nhựa cũng như các hạt vi
nhựa đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho hệ sinh thái biển, ảnh hưởng trực
tiếp tới sự sống của các loài động vật biển và tiềm ẩn nguy cơ gây tác động xấu đến
sức khỏe con người.
1.2. Tổng quan các kỹ thuật phân tích vi nhựa
Để đánh giá mức độ ô nhiễm vi nhựa trong nước cũng như trầm tích biển, cần

phát triển các kỹ thuật phân tách vi nhựa khỏi nước và trầm tích biển, cũng như phân
tích thành phần của chúng. Mặc dù đây là một nhiệm vụ phức tạp và hóc búa, các nhà
khoa học đã đưa ra nhiều thảo luận về các kỹ thuật để phân tích, đánh giá và định
lượng hạt vi nhựa trong môi trường biển. Một số tổ chức quốc tế đã đưa ra quy trình để
khảo sát bãi biển như Chương trình rác thải biển của Cơ quan Đại dương và Khí quyển
quốc gia Mỹ (NOAA), Chương trình Mơi trường Liên hợp quốc (UNEP), Công ước
Bảo vệ môi trường biển vùng Đông Bắc Đại Tây dương (OSPAR) [24].
1.2.1. Tách các hạt vi nhựa
Tỷ trọng của nhựa phổ biến nằm trong khoảng từ 0,8 (silicon) đến 1,4 g/cm3, ví
dụ polyetylen terephthalate (PET), polyvinyl clorua (PVC). Do đó, các hạt vi nhựa có
thể được tách ra khỏi mẫu thơ có tỷ trọng cao hơn, chẳng hạn như trầm tích (2,65
g/cm3), bằng cách tuyển nổi với các dung dịch muối bão hòa có mật độ cao. Mẫu trầm


13
tích khơ được trộn với dung dịch muối đậm đặc và khuấy trộn (ví dụ: bằng cách
khuấy, lắc, sục khí) trong một khoảng thời gian nhất định. Các hạt nhựa nổi lên bề mặt
hoặc ở trạng thái lơ lửng trong khi các hạt nặng như hạt cát lắng xuống nhanh chóng.
Sau đó, vi nhựa được thu hồi bằng cách loại bỏ phần nổi phía trên.
Tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng, tỷ trọng của dung dịch càng cao thì
càng có nhiều loại polymer có thể được tách ra. Việc lựa chọn dung dịch được dựa trên
ba mục tiêu chính là tỷ trọng của dung dịch, tính tác động với môi trường và giá thành
của chúng. Các giải pháp khác được sử dụng bao gồm dung dịch natri polytungstate
(1,4 g cm/3) [25], dung dịch kẽm clorua (1,5 - 1,7 g/cm3) [19, 26] hoặc dung dịch natri
iodine (1,8 g/cm3) [27].
Đã có sự thay đổi lớn trong các kỹ thuật chiết vi nhựa được áp dụng để phân tích
thành phần này. Các cách tiếp cận bao gồm từ việc khuấy mẫu trầm tích trong dung
dịch muối bão hịa (phương pháp cổ điển) đến việc sử dụng phương pháp rửa giải/hóa
lỏng tiếp theo là tuyển nổi [28] hoặc chiết bằng một công cụ mới là “thiết bị phân tách
vi nhựa trầm tích” [29]. Hiệu suất chiết khác nhau giữa các kỹ thuật được sử dụng

nhưng cũng phụ thuộc vào hình dạng hạt, kích thước và nguồn gốc polymer của các
hạt được sử dụng trong các thí nghiệm thu hồi. Phương pháp chiết cổ điển đạt mức thu
hồi vi nhựa có kích thước nhỏ khơng hiệu quả (tỷ lệ thu hồi trung bình 40% đối với vi
nhựa có kích thước hạt trung bình 40-309 µm [29]), trong khi các phương pháp mới
đạt tỷ lệ thu hồi cao 68-99% [267], 96-100% [29], 98–100% [30]. Các hạt có kích
thước nhỏ hơn 500 µm khó chiết tách từ trầm tích hơn. Do đó, các bước chiết tách cần
lặp đi lặp lại để tối đa hóa sự thu hồi. Chỉ có phương pháp sử dụng thiết bị phân tách vi
nhựa trầm tích đạt được tỷ lệ thu hồi lên tới 96% đối với các vi nhựa có kích thước nhỏ
trong một bước chiết tách duy nhất [29].

C
C

R
L
T.

DU

1.2.2. Phân đoạn kích thước hạt vi nhựa
Bất kể kỹ thuật nào được sử dụng để xác định hạt vi nhựa, việc phân chia các
mẫu (nước, trầm tích, sinh vật) thành (ít nhất) hai loại dựa trên kích thước của chúng,
ví dụ: kích thước lớn hơn 500 µm và bé hơn 500 µm, là hợp lý [11]. Để thuận tiện
cho các mục đích giám sát, châu Âu gần đây đã đề xuất một phân tách thành các
phân đoạn 1-5 mm và 20 µm -1 mm. Đối với mẫu nước có thể được phân đoạn dễ
dàng bằng sàng.
Nếu mẫu trầm tích bao gồm chủ yếu là các hạt có kích thước nhỏ hơn 500 µm, nó
có thể được sàng sau khi sấy khơ (hoặc ướt) để giảm thể tích cho lần chiết sau. Việc sử
dụng một tầng sàng có kích thước mắt lưới khác nhau cho phép phân tách kích thước
và định lượng các loại vi nhựa kích thước khác nhau [31].

Các hạt vi nhựa có kích thước lớn hơn 500 µm có thể được phân loại thủ cơng
dưới kính hiển vi soi nổi bằng cách sử dụng kẹp và phân tích sau đó (trực quan, quang


14
phổ, các kỹ thuật khác). Việc áp dụng tiêu chuẩn hóa phân đoạn kích thước cho phép
so sánh giữa các nghiên cứu.
1.2.3. Tinh chế mẫu vi nhựa
Việc tinh chế các mẫu vi nhựa là bắt buộc, đặc biệt, đối với các phương pháp
phân tích cơng cụ (quang phổ FT-IR/Raman, nhiệt phân-GC/MS). Các chất kết dính
hữu cơ và vơ cơ phải được loại bỏ khỏi các hạt vi nhựa để tránh các cản trở trong việc
nhận dạng. Hơn nữa, bước tinh chế là cần thiết để giảm thiểu cặn lọc không phải là
nhựa. Cách đơn giản nhất để làm sạch các mẫu nhựa là khuấy và rửa bằng nước. Việc
làm sạch bằng siêu âm cần được xem xét cẩn thận vì vật liệu nhựa lâu năm và dễ vỡ có
thể bị vỡ trong quá trình xử lý dẫn đến việc tạo ra các hạt vi nhựa thứ sinh. Ngoài ra,
xử lý bằng hydro peroxide 30% đối với mẫu trầm tích khơ [26]. Đối với sự phân giải
các mô mềm của mẫu sinh học, Claessens và cộng sự đã sử dụng axit, bazơ và chất
ơxy hóa (hydro perơxide) hoặc hỗn hợp của chúng. Phân giải bằng axit HNO3 nóng
cho kết quả tinh chế tốt nhất [28]. Tuy nhiên, một số polyme nhựa (ví dụ: polyamide,
polyoxymetylen, polycarbonate) phản ứng với các dung dịch axit hoặc kiềm mạnh [26,
28], làm hạn chế khả năng ứng dụng của các hóa chất này.

C
C

R
L
T.

Một phương pháp hứa hẹn là việc sử dụng quá trình phân hủy bằng enzyme. Một

số kết quả đầu tiên của quá trình tinh chế enzyme của các mẫu đã được thực hiện bởi
Cole và cộng sự bằng cách sử dụng một bước enzyme duy nhất (proteinase-K) [32].
Tinh chế mẫu bằng các enzyme kỹ thuật khác nhau (lipase, amylase, proteinase,
chitinase, cellulase) trước khi sử dụng phương pháp phổ micro-FTIR đã được áp dụng
thành công. Cách tiếp cận này làm giảm các tạp chất sinh học của các sinh vật phù du
và mẫu trầm tích (bao gồm cả chitin, đặc biệt có trong các mẫu biển) cũng như tạp chất
của các mẫu mô sinh học đến mức tối thiểu và do đó được chứng minh là một kỹ thuật
rất có giá trị để giảm thiểu các nhiễu trong phép đo FTIR các phép đo.

DU

1.2.4. Kỹ thuật xác định thành phần tính chất hạt vi nhựa
a) Nhận dạng bằng hình ảnh
Phân loại trực quan để tách các vi nhựa khỏi các vật liệu hữu cơ hoặc vô cơ khác
trong mẫu là một bước bắt buộc để xác định các vi nhựa. Các vi nhựa có kích thước
lớn có thể được nhận dạng bằng cách kiểm tra trực quan trong khi các hạt vi nhựa nhỏ
hơn thường được quan sát dưới kính hiển vi. Hidalgo-Ruz và cộng sự (2012) đề xuất
giới hạn kích thước hạt vi nhựa để có thể nhận dạng trực quan là cao hơn 1 mm [11].


15

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.4. Hình dạng vi nhựa: (a) Dạng sợi, (b) Dạng mảnh,
(c) Dạng màng và (d) Dạng cầu [33]
Lựa chọn các hạt theo tiêu chí được tiêu chuẩn hóa cùng với kiểm tra nghiêm
ngặt sẽ làm giảm khả năng xác định sai. Một số tiêu chí sau được đề xuất: (1) Khơng
nhìn thấy cấu trúc của nguồn gốc hữu cơ trong hạt nhựa hoặc sợi; (2) Sợi phải dày như
nhau và có độ uốn cong để loại trừ nguồn gốc sinh học; (3) Các hạt phải rõ ràng và có
màu đồng nhất; (4) Các hạt trong suốt hoặc trắng phải được kiểm tra dưới độ phóng
đại cao và với sự trợ giúp của kính hiển vi huỳnh quang để loại trừ nguồn gốc sinh
học. Việc sử dụng kính hiển vi cho phép xác định màu sắc, hình dạng (xem Hình 1.4,
thường bao gồm 4 loại chính là: microbeads (dạng cầu), microfibers (dạng sợi),
microfilms (dạng màng) và microfragments (dạng mảnh [33]) và đếm được số lượng
hạt nhựa có trong mẫu cần phân tích.
Một nhược điểm cơ bản của phân loại trực quan là giới hạn kích thước, tức là các
hạt dưới một kích thước nhất định khơng phân biệt trực quan với vật liệu khác hoặc
được phân loại vì khơng thể nhận biết độ tinh vi của chúng. Hơn nữa, phân loại trực
quan mất rất nhiều thời gian. Tóm lại, ngay cả một người có kinh nghiệm cũng khơng
thể phân biệt rõ ràng tất cả các hạt vi nhựa từ hạt cát, mảnh chitin, mảnh vỡ của tảo,...
Do đó, tỷ lệ lỗi của phân loại trực quan dao động trong khoảng từ 20% đến 70% và tỷ
lệ sai tăng lên khi kích thước hạt có xu hướng giảm dần [11].