Nghiên cứu đánh giá ô nhiễm vi nhựa trong môi trường nước biển vùng ven bờ hải phòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đinh Hải Ngọc NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM VI NHỰA TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN VÙNG VEN BỜ HẢI PHỊNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH HĨA HỌC Hà Nội, 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đinh Hải Ngọc NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM VI NHỰA TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN VÙNG VEN BỜ HẢI PHỊNG Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH HĨA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Dương Thanh Nghị Hà Nội, 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu luận văn cơng trình nghiên cứu tơi dựa tài liệu, số liệu tơi tự tìm hiểu nghiên cứu Chính vậy, kết nghiên cứu đảm bảo trung thực khách quan Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Hải Phịng, ngày 25 tháng 11 năm 2022 Người cam đoan Đinh Hải Ngọc ii Lời cảm ơn Để hoàn thành Luận văn cao học này, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới TS Dương Thanh Nghị trực tiếp định hướng, tận tình hướng dẫn tơi Tơi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo thầy giáo Khoa Hóa học, Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam truyền đạt kiến thức giúp đỡ tơi suốt q trình học tập thực luận văn Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Viện Tài nguyên Môi trường biển cán Phịng Hóa học mơi trường biển - Viện Tài nguyên Môi trường biển tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập làm nghiên cứu đề tài Tôi xin cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài cấp Viện Tài nguyên Mơi trường biển: “Nghiên cứu phương pháp phân tích thành phần hóa học vi nhựa mơi trường biển Cát Bà”, mã số: TMB.2021.NVCS2; đề tài cấp thành phố Hải Phòng: “Nghiên cứu xây dựng, quản lý sử dụng mẫu sinh vật biển thuộc quần đảo Cát Bà”, mã số: ĐT.MT.2021.876; Dự án COMPOSE tài trợ Viện nghiên cứu phát triển Pháp –IRD, Bộ ngoại giao Pháp; đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam: “Nghiên cứu mức độ ô nhiễm đề xuất giải pháp quản lý chất thải vi hạt nhựa (microplastics) môi trường biển ven bờ Hải Phòng – Quảng Ninh”, mã số: VAST06.02/19.20 tạo điều kiện cho tham gia khảo sát thu mẫu, cung cấp tài liệu số liệu vi nhựa để nghiên cứu luận văn Tôi xin cảm ơn cán Phịng Phân tích thí nghiệm tổng hợp địa lý – Viện Địa lý tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình làm nghiên cứu phổ hồng ngoại FTIR Cuối xin bày tỏ lịng biết ơn đến Gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ động viên, tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn này./ Học viên Đinh Hải Ngọc iii Mục lục LỜI CAM ĐOAN i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vi Danh mục bảng viii Danh mục hình vẽ, đồ thị ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ VI NHỰA 1.1.1 Định nghĩa .3 1.1.2 Nguồn gốc phân loại vi nhựa 1.1.3 Ảnh hưởng vi nhựa đến môi trường biển 1.1.4 Tình hình nghiên cứu vi nhựa giới Việt Nam 1.1.4.1 Tình hình nghiên cứu vi nhựa giới 1.1.4.2 Tình hình nghiên cứu vi nhựa Việt Nam .10 1.1.5 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 11 1.1.5.1 Vị trí địa lý 11 1.1.5.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 11 1.1.5.3 Hiện trạng chất lượng môi trường 12 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VI NHỰA 12 1.2.1 Phương pháp thu mẫu vi nhựa 12 1.2.2 Phương pháp phân tích mẫu phịng thí nghiệm 14 1.2.2.1 Phương pháp sử dụng sàng .14 1.2.2.2 Phương pháp lọc .14 1.2.2.3 Phương pháp phân tách tỷ trọng .15 iv 1.2.2.4 Phương pháp phân hủy hóa học 15 1.2.3 Phương pháp định lượng vi nhựa 17 1.2.3.1 Phương pháp quang học 17 1.2.3.2 Phương pháp quang phổ hồng ngoại 18 1.2.3.2 Phương pháp quang phổ Raman .20 1.2.3.3 Phương pháp kính hiển vi quét điện tử (SEM) 22 1.2.3.4 Phương pháp nhiệt phân sắc ký khí khối phổ 23 1.2.3.5 Đánh giá chung phương pháp 25 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 28 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu .28 2.2 NGUYÊN VẬT LIỆU 29 2.2.1 Hóa chất, chất chuẩn 29 2.2.1.1 Chất chuẩn 29 2.2.2 Dụng cụ, thiết bị 30 2.2.2.1 Thiết bị 30 2.2.2.2 Dụng cụ 31 2.3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.3.1 Thực nghiệm độ thu hồi vi nhựa 32 2.3.2 Đánh giá trạng vi nhựa môi trường nước biển vùng ven bờ Hải Phòng 34 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 38 3.1 THỰC NGHIỆM ĐỘ THU HỒI VI NHỰA 38 3.1.1 Thực nghiệm mẫu nước 38 3.1.2 Thực nghiệm mẫu nước (ngọt, lợ, mặn) 39 3.1.3 Thực nghiệm quy trình 43 v 3.2 HIỆN TRẠNG VI NHỰA TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN VÙNG VEN BỜ HẢI PHÒNG 47 3.2.1 Hiện trạng vi nhựa .47 3.2.2 Kích thước, màu sắc vi nhựa .52 3.2.3 Thành phần hóa học vi nhựa .54 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 58 KẾT LUẬN 58 KHUYẾN NGHỊ 59 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 72 vi Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Từ viết tắt Tên đầy đủ Ý nghĩa PE Polyethylene Nhựa Polyethylene PP Polypropylene Nhựa Polypropylene PS Polystyrene Nhựa Polystyrene PET Polyethylene terephtalate Nhựa Polyethylene terephtalate PVC Polyvinyl chloride Nhựa Polyvinyl chloride LDPE Low density polyethylene Nhựa Low density polyethylene HDPE High density polyethylene Nhựa High density polyethylene SBR Cao su styren-butadien Nhựa Cao su styrenbutadien EPR Ethylene Propylene Nhựa Ethylene Propylene PBT Poly butylene terephthalate Nhựa Poly butylene terephthalate PUR Polyurethane Nhựa Polyurethane BPA Bisphenol A Chất ô nhiễm Bisphenol A NP Nonylphenol Chất ô nhiễm Nonylphenol BFR Brominated flame retardants Chất ô nhiễm Brominated flame retardants SEMEDS Scanning electron microscopy Energy dispersive X-ray spectroscopy Kính hiển vi điện tử quét (SEM) kết nối phổ tán xạ lượng tia X Pyr-GCMS Pyrolysis–Gas Chromatography– Mass spectrometry Thiết bị nhiệt phân nối sắc ký khí quang phổ phổ khối FTIR Fourier-transform infrared spectroscopy Thiết bị quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier ATRFTIR Attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectroscopy Thiết bị đo phản xạ toàn phần suy giảm kết nối vii quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier D Mingxiao Di MJ Julie Masura MA Áron Mári S Emilie Strady viii Danh mục bảng Bảng 1.1 Các loại nhựa chủ yếu có mặt mơi trường biển [4] .3 Bảng 1.2 Danh sách loại nhựa sản xuất phổ biến chất phụ gia nhựa liên quan chúng [26] Bảng 1.3 Tổng hợp muối khác sử dụng phân tách vi nhựa .17 Bảng 1.4 Độ hấp thụ phổ IR Raman số hợp chất 20 Bảng 1.5 Đánh giá phương pháp phân tích định tính/định lượng vi nhựa 25 Bảng 2.1 Tọa độ khu vực nghiên cứu 28 Bảng 2.2 Nhựa chuẩn sử dụng 29 Bảng 2.3 Các quy trình phân tích thực nghiệm 33 Bảng 3.1 Kết trạng vi nhựa mơi trường nước ven bờ Hải Phịng 47 Bảng 3.2 Vi nhựa môi trường nước mặt giới 50 Bảng 3.3 Kết phân tích thành phần hóa học vi nhựa ATR - FTIR 56 ... sinh vật biển Do đó, vi? ??c thực nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu đánh giá ô nhiễm vi nhựa môi trường nước biển vùng ven bờ Hải Phịng” góp phần làm tăng thêm hiểu biết vi nhựa, số liệu trạng vi nhựa. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VI? ??N HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VI? ??N KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đinh Hải Ngọc NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM VI NHỰA TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN VÙNG VEN BỜ HẢI PHỊNG... vực biển vùng ven bờ Hải Phòng Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng quy trình phân tích dựa vào kết đánh giá độ thu hồi quy trình phân tích vi nhựa môi trường nước Đánh giá trạng vi nhựa môi trường nước