Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong không khí tại hà nội dùng chỉ thị rêu sinh học TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM Nguyễn Hữu Quyết ỨNG DỤNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN ĐỂ NGHIÊN CỨU Ơ NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG KHƠNG KHÍ TẠI HÀ NỘI DÙNG CHỈ THỊ RÊU SINH HỌC Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử Hạt nhân Mã số: 9.44.01.06 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2021 Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Lê Hồng Khiêm PGS.TS Phạm Đức Khuê Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp Viện chấm luận án tiến sĩ họp tại: Vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Trung tâm Đào tạo hạt nhân MỞ ĐẦU Ơ nhiễm khơng khí tượng gia tăng hàm lượng chất độc hại khơng khí Chất lượng khơng khí tác động lớn đến sức khỏe người, đặc biệt người có thu thập thấp thuộc nhóm dễ bị ảnh hưởng người già trẻ em Theo ước tính Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), tiếp xúc với khơng khí bị nhiễm gây 6,5 triệu trường hợp chết sớm toàn giới Gần 90% trường hợp xảy nước có mức thu nhập thấp trung bình, khoảng gần hai phần ba khu vực châu Á Thái Bình Dương Đã có nhiều chứng từ nghiên cứu dịch tễ học Châu Á tác hại sức khỏe hậu lâu dài nhiễm khơng khí (ONKK) Theo báo cáo tổ chức quốc tế IQAir năm 2019, Việt Nam đứng thứ 15 danh sách quốc gia vùng lãnh thổ có chất lượng khơng khí tồi tệ giới đứng thứ hai khu vực Đông Nam Á sau Indonesia năm 2019 Hà Nội trở thành thủ có mức độ nhiễm bụi khí (PM2.5) nghiêm trọng đứng thứ giới, chí cịn Bắc Kinh, với mức PM2.5 trung bình 46,9 µg.m-3, nồng độ theo Quy chuẩn KTQG chất lượng khơng khí xung quanh 25 µg.m-3 Nếu khơng có biện pháp ứng phó hiệu quả, chất lượng khơng khí dự kiến tiếp tục xấu tương lai ảnh hưởng việc tăng trưởng nhanh hoạt động kinh tế gây nhiễm Để kiểm sốt chất lượng khơng khí thành phố lớn Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Hải Phịng, Đà Nẵng, nhà nước đầu tư thiết lập trạm quan trắc kiểm sốt chất lượng khơng khí tự động Mạng lưới quan trắc tăng gần gấp đôi từ năm 2019 đến năm 2020, tăng từ 54 hệ thống trạm thành phố lên 118 trạm 24 thành phố Tuy nhiên để thiết lập hệ thống đầy đủ trạm quan trắc chất lượng khơng khí tự động cần lượng lớn kinh phí đầu tư thiết bị vận hành trạm quan trắc Ngoài ra, cần có chuyên gia giàu kinh nghiệm, am hiểu thiết bị phương pháp đo để thường xuyên hiệu chỉnh đặc trưng cảm biến lắp đặt trạm Theo khuyến cáo Liên Hợp Quốc, với nước phát triển có Việt Nam, bên cạnh việc sử dụng trạm quan trắc tự động, nên kết hợp phương pháp khác để kiểm sốt chất lượng khơng khí Hiện nay, phương pháp truyền thống để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng (KLN) khơng khí hút khí vào phin lọc dùng máy bơm Hàm lượng KLN phin lọc sau phân tích thiết bị phân tích có độ nhạy cao Tuy nhiên, phương pháp tốn khó triển khai diện rộng thời gian dài phải dùng bơm hút khí cơng suất lớn Ngồi ra, phương pháp cho phép xác định ô nhiễm KLN khoảng thời gian hút mẫu khí Do vậy, số liệu nhiễm KLN khơng khí khơng đại diện cho khoảng thời gian dài (vài tháng hàng năm) Để khắc phục nhược điểm này, phương pháp đơn giản, tiết kiệm sử dụng thực vật làm thi sinh học, rêu sử dụng phổ biến Phương pháp triển khai rộng rãi để nghiên cứu nhiễm KLN khơng khí nhiều nước giới, đặc biệt Châu Âu Người ta quan sát mối tương quan rõ rệt hàm lượng nguyên tố kim loại khơng khí rêu Ưu điểm đặc biệt rêu là: (1) rễ rêu rễ giả nên khơng hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất Các chất dinh dưỡng hấp thụ từ khơng khí; (2) rêu khơng có lớp biểu bì thực vật bậc cao nên khả hấp thụ nguyên tố kim loại cao; (3) rêu có khả chống chịu nhiễm tốt Điều có nghĩa tích tụ nguyên tố KLN với hàm lượng cao; (4) rêu có tỉ số diện tích bề mặt/khối lượng lớn nên khả hấp thụ kim loại từ khơng khí cao (5) rêu thu thập tự nhiên, dễ dàng lấy mẫu chế tạo mẫu Do tính đa dạng phức tạp yếu tố ô nhiễm môi trường không khí tác động qua lại hệ sinh thái môi trường, nên giải tốn nhiễm bụi khí địi hỏi phải có tham gia nhiều ngành khoa học, sử dụng nhiều kỹ thuật phân tích khác nhằm thu thập đầy đủ thông tin mẫu phân tích lấy từ địa điểm mang tính chất đại diện cần quan tâm Trong số kỹ thuật phân tích áp dụng để nghiên cứu nhiễm bụi khí kỹ thuật hạt nhân kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron (INAA) hay phân tích phát xạ tia X kích thích chùm hạt (PIXE) thể nhiều ưu điểm vượt trội như: (1) phân tích đa ngun tố lần chiếu, xác định đồng thời hàm lượng nhiều nguyên tố có mặt mẫu cần phân tích; (2) phân tích hạt nhân phương pháp phân tích khơng phá hủy mẫu; (3) cho độ nhạy cao, đáp ứng nhu cầu phân tích nguyên tố KLN mẫu rêu; (4) thời gian phân tích nhanh Luận án với đề tài: "Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân để nghiên cứu nhiễm kim loại nặng khơng khí Hà Nội dùng thị rêu sinh học", tập trung vào hai mục tiêu sau: (1) Nghiên cứu phát triển áp dụng phương pháp thị sinh học rêu kỹ thuật phân tích hạt nhân nguyên tử đại INAA, PIXE nghiên cứu ô nhiễm KLN khơng khí khu vực Thành phố Hà Nội (2) Đánh giá mức độ ô nhiễm xác định nguồn gốc ô nhiễm nguyên tố KLN không khí số khu vực Tp Hà Nội Trong luận án này, hai loại rêu Barbula indica Sphagnum girgensohnii sử dụng để nghiên cứu mức độ ONKK đánh giá nhiễm KLN khơng khí phương pháp thụ động chủ động số khu vực lựa chọn thuộc địa phận Tp Hà Nội số khu vực lân cận Bằng việc sử dụng hệ phân kích hoạt REGATA Viện Liên hợp Nghiên cứu hạt nhân (JINAR, Dubna, Nga) hệ phân tích PIXE Trung tâm Gia tốc Cylotron Nishina (MMC, Nhật Bản), thông qua áp dụng phương pháp phân tích thống kê đa biến kết phân tích KLN số nguyên tố khác tích tụ mẫu rêu đưa nguồn gốc nhiễm ngun tố khơng khí Tp Hà Nội Sự tương quan hàm lượng nguyên tố KLN mẫu rêu mẫu sol khí thu thập bơm hút khí nghiên cứu, đánh giá Ngoài phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, nội dung luận án trình bày chương: Chương nghiên cứu tổng quan vấn đề ô nhiễm KLN khơng khí, tình hình nghiên cứu ONKK sử dụng thị sinh học rêu, phương pháp phân tích KLN rêu; Chương trình bày sở vật lý kỹ thuật nghiên cứu ô nhiễm KLN khơng khí sử dụng rêu kỹ thuật phân tích nguyên tố INAA PIXE, nghiên cứu tương quan KLN rêu mẫu sol khí; phương pháp phân tích thống kê đa biến số liệu thực nghiệm Chương mơ tả q trình thực nghiệm hiện trường, thu gom, xử lý mẫu rêu nghiên cứu ONKK Giới thiệu hệ phân tích REGATA lò phản ứng hạt nhân xung IBR-2M (Dubna, Nga) hệ phân tích PIXE trang bị Trung tâm NMCC (Nhật Bản) sử dụng phân tích hàm lượng nguyên tố KLN từ mẫu rêu thu Các quy trình thực nghiệm phân tích xử lý số liệu thực nghiệm Chương trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm ô nhiễm KLN không khí số khu vực Tp Hà Nội sử dụng hai loại rêu Barbula indica rêu Sphagnum girgensohnii Đánh giá tương quan hàm lượng kim loại nặng mẫu rêu mẫu sol khí thu thập trực tiếp bơm hút khí Kết áp dụng phương pháp phân tích thống kê đa biến để xác định nguồn gốc gây ô nhiễm ngun tố kim loại khơng khí Hà Nội Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Ô nhiễm khơng khí hậu ONKK xảy có biến đổi thành phần khơng khí, gia tăng chất độc hại khơng khí, gây khó chịu tác động xấu tới sức khỏe môi trường Chất gây ONKK hạt rắn, giọt chất lỏng khí, bao gồm hai loại chất ô nhiễm xâm nhập trực tiếp vào môi trường từ nguồn phát sinh SOx, COx, NOx, bụi, v.v gọi chất ô nhiễm sơ cấp, chất ô nhiễm thứ cấp hình thành chất ô nhiễm sơ cấp phản ứng tương tác với thành phần mơi trường ONKK có nguy ảnh hưởng tới sức khỏe người thành phần khác môi trường đất, nước thông qua chu trình hệ sinh thái Việc ONKK gây nên hậu vô nặng nề cho sinh vật người Các khí độc hại SO2, CO2, CO, v.v gây hại trực tiếp cho thực vật Con người hít phải nguồn khơng khí có chứa KLN độc hại Pb, Cd, Zn, As, Hg dẫn đến bệnh hô hấp, bệnh mắt, da, bệnh tim mạch đặc biệt ung thư Các nguyên tố KLN độc hại thải vào môi trường từ nguồn tự nhiên hoạt động người, chúng có đặc tính độc hại cao, gây nguy hại cho sức khỏe người môi trường sống Bụi, khí thải đóng vai trị quan trọng khí tác động có hại sức khỏe người, mơi trường điều kiện khí hậu Hầu hết nguyên tố vi lượng đưa vào bầu khí dạng sol khí mịn hoạt động người sau di chuyển khoảng cách tích tụ theo cách tự nhiên/hoặc thải ngồi với mưa, sương mù, 1.2 Kim loại nặng ảnh hưởng tới sức khỏe người Kim loại nặng thuật ngữ dùng để kim loại có khối lượng riêng lớn 5g.cm-3, có số nguyên tử cao thường thể tính kim loại nhiệt độ phịng Ở dạng ngun tố KLN khơng có hại, tồn dạng ion KLN lại độc hại cho sức khỏe người phơi nhiễm hàm lượng thấp Các kim loại quan tâm liệt kê Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ Al, As, Be, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se Sb đặc tính độc hại cao, ảnh hưởng chúng môi trường sinh vật sống, khả tiếp xúc với người tăng nguy sức khỏe 1.3 Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng khơng khí sử dụng rêu làm thị sinh học Chỉ thị sinh học liên quan tới tất sinh vật sống cung cấp cho ta biết thông tin môi trường đặc trưng thay đổi mơi trường Rêu có tính chất phù hợp để trở thành sinh vật thị như: (1) Rêu có khả tích tụ KLN hiệu quả; (2) Rêu hấp thụ chất gây ô nhiễm chủ yếu theo cách thụ động thông qua trao đổi ion tự qua lớp biểu bì phát triển rêu; (3) Rêu khơng có rễ thực sự, chúng khơng thể hấp thụ chất dinh dưỡng trực tiếp từ đất; (4) Chất dinh dưỡng hấp thụ từ khơng khí thơng qua rêu có tỷ lệ bề mặt khối lượng lớn, điều cải thiện khả hấp thụ khơng khí rêu; (5) Rêu có tốc độ tăng trưởng chậm cho phép chúng có khả tích tụ chất ô nhiễm khoảng thời gian dài; (6) Rêu có khả sinh tồn cao phân bố rộng nhiều nơi Điều thuận tiện cho việc lấy mẫu Luận án sử dụng hai loại rêu Barbula indica Sphagnum girgensohnii làm thị sinh học để nghiên cứu ô nhiễm KLN số nguyên tố khác khơng khí thành phố Hà Nội Chương CƠ SỞ VẬT LÝ VÀ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU Ơ NHIỄM KLN TRONG KHƠNG KHÍ SỬ DỤNG RÊU 2.1 Kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron-gamma trễ (INAA) Cơ sở kỹ thuật INAA phản ứng bắt nơtron (n,γ) hạt nhân bền mẫu mô tả theo sơ đồ phản ứng (2.1): A A +1 * → A+Z1 X +  (2.1) Z X + 0n → Z X A +1 * đó: Z X : Hạt nhân hợp phần; A: Số khối hạt nhân bia; Z: Số điện tích hạt nhân bia Khi phân tích nguyên tố INAA, việc nhận diện nguyên tố dựa lượng tia gamma đặc trưng thời gian bán rã đồng vị phóng xạ tạo thành, hoạt độ đồng vị phóng xạ xác định từ số đếm diện tích đỉnh hấp thụ tồn phần đặc trưng cho đồng vị phổ gamma sở để xác định hàm lượng nguyên tố mẫu Để xác định hàm lượng nguyên tố mẫu cần phân tích phương pháp phân tích tương đối sử dụng phổ biến Mẫu phân tích mẫu chuẩn tốt chiếu đo điều kiện Công thức xác định hàm lượng nguyên tố sau:  Np / tc     D.C.W  x =  Np / tc     D.C.w  s (2.2) đó: Np diện tích đỉnh phổ gamma, tc thời gian đo, C hệ số hiệu chỉnh thời gian đo, D: hệ số phân rã; w khối lượng nguyên tố, W: khối lượng mẫu; x, s kí hiệu mẫu phân tích mẫu chuẩn tương ứng Luận án sử dụng kỹ thuật phân tích kích hoạt INAA phương pháp tương đối để xác định hàm lượng nguyên tố KLN mẫu rêu Barbula indica thu thập trực tiếp số khu vực Tp Hà Nội 2.2 Kỹ thuật phân tích phát xạ tia X gây proton (PIXE) PIXE sử dụng chùm proton từ máy gia tốc chiếu vào mẫu cần phân tích nhằm kích thích nguyên tố phát tia X đặc trưng Proton tương tác làm bật electron khỏi nguyên tử tạo lỗ trống, electron từ lớp nhảy vào để lấp lỗ trống, trình giải phóng lượng dạng xạ điện từ (tia X), tia X đặc trưng cho nguyên tử Việc ghi nhận lượng cường độ tia X cho phép đoán nhận nguyên tố có mặt mẫu xác định hàm lượng Suất lượng tia X đặc trưng nguyên tố có số khối Z, khối lượng nguyên tử Az hàm lượng Cz tính theo phương trình: E N avz bz tz z  z ( E )Tz ( E )dE (2.3) f Y (Z ) = Az N pC z  E0 SM ( E ) đó: E0, Ef lượng ion ban đầu khỏi mẫu; SM(E) lượng hãm tổng cộng;  z ( E ) tiết diện ion hóa,  z hiệu suất huỳnh quang; bz hệ số phân nhánh vạch phổ tia X; Np số hạt proton tới, Nav số Avogadro;  z hiệu suất ghi đầu dò; tz hệ số truyền qua hấp thụ; Tz ( E ) hệ số đặc trưng cho trình tia X truyền mẫu tương tác với ma trận mẫu Khi đo suất lượng phát tia X xác định hệ số, xác định hàm lượng nguyên tố Cz phần mềm xử lý số liệu kèm hệ phân tích Ưu điểm kỹ thuật PIXE phân tích đa ngun tố, khơng cần phá mẫu, có độ nhạy độ xác cao hiệu suất phát tia X lớn phông xạ hãm nhỏ, có khả phân tích mẫu nhỏ Luận án sử dụng kỹ thuật phân tích PIXE để xác định hàm lượng nguyên tố KLN mẫu rêu Sphagnum girgensohnii treo số khu vực thuộc TP Hà Nội 2.3 Phân tích số liệu sử dụng phương pháp thống kê Các phương pháp bao gồm phân tích thống kê mơ tả tham số xác định bao gồm: trung bình, độ lệch chuẩn, giá trị nhỏ lớn nhất, hệ số biến thiên, hệ số skewness kurtosis Để sơ đánh giá mức độ ô nhiễm nguyên tố không khí Hà Nội, hệ số nhiễm CF tính cho nguyên tố theo công thức 2.4: CFi = Ci BGi (2.4) đó, đại lượng Ci BGi tương ứng hàm lượng trung bình hàm lượng nguyên tố i vùng khảo sát Nguồn ô nhiễm nguyên tố khác khơng khí Hà Nội đốn nhận nhờ áp dụng phương pháp phân tích thống kê đa biến, cụ thể phương pháp thành phần (PCA) CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH MẪU RÊU BẰNG CÁC KỸ THUẬT HẠT NHÂN 3.1 Thiết kế thực nghiệm, lựa chọn chuẩn bị mẫu rêu Các địa điểm khảo sát, thu thập mẫu với mức độ ô nhiễm khác lựa chọn địa bàn Tp Hà Nội số khu vực lân cận, cụ thể khu vực có mật độ dân số cao, gần khu cơng nghiệp, có lưu lượng giao thơng cao, có mật độ dân số thấp, xung quanh cánh đồng lúa Các nghiên cứu luận án chia làm đợt với hai phương pháp: dùng thị sinh học thụ động với loại rêu Barbula indica, dùng thị sinh học chủ động cách treo mẫu rêu Sphagnum girgensohnii (Hình 3.1) (a) (b) Hình 3.1 (a) Các địa điểm lấy mẫu rêu Barbula indica (b) Các địa điểm treo túi rêu Sphagnum girgensohnii khu vực Tp Hà Nội 3.1.1 Thu thập xử lý mẫu rêu Barbula indica Việc lấy mẫu chuẩn bị mẫu rêu Barbula indica thực theo dẫn có tài liệu hướng dẫn UNECE ICP 2015 Tổng cộng 27 mẫu rêu thu thập vào cuối năm 2017 27 địa điểm khác Tp Hà Nội vùng lân cận Các mẫu xử lý, tạo mẫu phân tích phương pháp kích hoạt nơtron lị phản ứng IBR-2 Viện JINR, Dubna, Nga (Hình 3.2) Hình 3.2 Chuẩn bị mẫu rêu Barbula Indica để phân tích INAA 3.1.2 Thu thập chuẩn bị rêu Sphagnum girgensohnii Các mẫu rêu tươi Sphagnum girgensohnii lấy độ cao 1000 m xã Tả Củ Tỷ, huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai vận chuyển phòng thí nghiệm để xử lý chuẩn bị thành túi rêu Tổng cộng 45 túi rêu được treo ban cơng tịa nhà độ cao khoảng m từ bề mặt đất vòng tháng (12/2017 − 1/2018) khu vực khác thuộc Tp Hà Nội Các mẫu rêu thu thập về, cân lại đem tro hóa, tạo mẫu (Hình 3.3), gửi phân tích PIXE Trung tâm NMCC (Nhật Bản) Hình 3.3 Chuẩn bị mẫu rêu Sphagnum girgensohnii để phân tích PIXE 3.1.3 Thiết kế thí nghiệm nghiên cứu tương quan hàm lượng KLN mẫu rêu mẫu sol khí Thí nghiệm để nghiên cứu mối tương quan KLN mẫu rêu khơng khí thiết kế sau: (1) Thí nghiệm 1: Sử dụng túi rêu treo khu vực khác thời gian 30 ngày Các mẫu rêu sau kết thúc treo xử lý phân tích hàm lượng KLN phương pháp INAA lò phản ứng hạt nhân IBR-2, Dubna; (2) Thí nghiệm 2: Sử dụng bơm loại mini hút khí (30 ngày) qua phin lọc bố trí vị trí treo túi rêu, độ cao (Hình 3.4) Các mẫu phin lọc sau Hình 3.7 Bố trí thí nghiệm phân tích PIXE trung tâm NMCC Các mẫu chiếu chùm proton có lượng 2,9 MeV với cường độ dòng 100 nA sau qua chuẩn trực than chì từ máy gia tốc Cyclotron Trung tâm NMCC Mặc dù cường độ dòng cao, bề dày mẫu mỏng nên thời gian chết đo phổ tia X nhỏ 3% Tia X phát từ mẫu đo đồng thời hai đầu dò Si(Li) với đầu dị có trang bị lọc có kích thước khác Đầu dị thứ có đường kính mm với cửa sổ Be dày 0,025 mm, độ phân giải lượng 154 eV đỉnh 5,9 keV dùng để phát nguyên tố nặng (từ Ca tới Zn bảng hệ thống tuần hoàn) với lọc khác Mylar dày từ 100 đến 1000 μm đặt mẫu đầu dò nhằm tăng giới hạn phát cho ngun tố Đầu dị thứ hai đặt phía đối diện có đường kính hoạt động mm cửa sổ Be dày 0,008 mm, độ phân giải 157 eV dùng để đo nguyên tố số nguyên tử thấp từ Na tới K Bảng tuần hoàn Một phổ PIXE bao gồm hai thành phần chính: đỉnh tia X đặc trưng xạ hãm Hình 3.8 phổ PIXE điển hình mẫu rêu Phổ PIXE xử lý chương trình GUPIX, viết ngôn ngữ C++ phát triển Alanna Weatherstone, Mike Vormwald, Nicholas Boyd and Iain Campbell GUPIX sử dụng thuật tốn bình phương tối thiểu phi tuyến để tiến hành khớp phổ tính tốn hàm lượng dựa diện tích đỉnh phổ tia X đặc trưng nhận diện nhập vào chương trình Việc tính tốn hàm lượng phần mềm GUPIX dựa phương pháp tương đối thông qua hệ số chuẩn H Hệ số chuẩn H sử dụng để chuẩn hóa thơng số hệ thống dịng tổng cộng Q, góc khối Ω, hiệu suất ghi ε, hệ số suy giảm lọc T 11 Hình 3.8 Phổ PIXE rêu ghi nhận đầu dò Si(Li) với lọc Mylar dày 500 µm CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Nghiên cứu ONKK sử dụng rêu Barbula indica phân tích INAA 4.1.1 Kết phân tích mẫu rêu Barbula indica Tp Hà Nội Để điều tra ô nhiễm kim loại độc hại không khí Tp Hà Nội, kỹ thuật sử dụng rêu Barbula indica làm thị sinh học thụ động thực tiến hành phân tích nhiễm dựa kỹ thuật INAA kết hợp với phân tích thống kê Tổng cộng có 27 mẫu rêu thu khu vực khác thuộc Tp Hà Nội số vùng lân cận Kết phân tích mẫu rêu kỹ thuật INAA liệt kê Bảng 4.1 Bảng 4.1 Hàm lượng trung bình nguyên tố kim loại mẫu rêu thu thập khu vực Tp Hà Nội phân tích INAA Na Hàm lượng TB (mg.kg-1) 922,3 Br Hàm lượng TB (mg.kg-1) 8,46 Mg 4417 Sr 49,26 Al 6767 Cd 0,88 Cl 2132 Sb 1,45 K 9570 Ba 107,8 Ca 23544 Cs 1,16 Sc 1,16 La 4,14 Nguyên tố Nguyên tố 12 Ti 467,75 Ce 8,13 V 17,28 Sm 0,58 Cr 20,81 Gd 0,73 Mn 147,8 Tb 0,08 Fe 4400 Yb 0,33 Ni 7,12 Hf 0,68 Co 1,93 Ta 0,22 Zn 457,7 Th 1,35 As 3,19 U 0,85 Se 0,32 4.1.2 Kết phân tích thống kê a) Phân tích thống kê mơ tả Từ Bảng 4.2 thấy thấy Hà Nội, thứ tự giảm dần hàm lượng nguyên tố mẫu rêu Ca > K > Al > Mg > Fe > Cl > Na > Ti > Zn > Mn > Ba > Sr > Cr > V > Br > Ce > Ni > La > As > Co > Sb > Th > Sc > Cs > Cd > U > Gd > Hf > Sm > Yb > Se > Ta > Tb với hàm lượng cao Ca, K, Al, Mg, Fe, Cl, Na Ti Hầu hết nguyên tố khảo sát khu vực có biến đổi hàm lượng mạnh với hệ số biến thiên nằm khoảng từ 16,3 − 210% cho thấy ảnh hưởng từ nguồn gốc phức tạp nguyên tố mẫu rêu Điều phản ánh mật độ bụi khơng khí cao ONKK nghiêm trọng Hà Nội vùng lân cận bụi đất thổi vào Các thông số thống kê mơ tả bao gồm giá trị hàm lượng trung bình (Mean), tối thiểu (Min), tối đa (Max), độ lệch chuẩn (SD), trung vị (Median), hệ số biến thiên theo phần trăm (CV), độ nhọn (Kur), độ xiên (Skew) Bảng 4.2 Thống kê mô tả nguyên tố phân tích mẫu rêu El Na Mg Al Cl K Ca Sc Ti Min 510 2510 1340 485 6450 13500 0,2 75,5 Max 1830 8160 14700 3620 12200 62600 2,46 967 Mean 922,3 4417 6767 2132 9570 23544 1,16 465,4 Median 816 4080 5560 2300 9780 20800 0,97 428 13 SD 339,6 1443 3439 926,3 1560 9838 0,61 229,4 CV(%) 36,82 32,68 50,83 43,45 16,3 41,79 52,42 49,3 Kurt 0,26 0,17 0,13 -1,21 -0,87 9,31 -0,57 -0,16 Skew 0,94 0,86 0,97 -0,18 -0,17 2,76 0,69 0,74 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 V Cr Mn Fe Ni Co Zn As Se Br Sr Cd Sb Ba Cs La Ce Sm Gd Tb Yb Hf Ta Th U 7,54 7,09 63,3 1740 1,9 0,35 68,2 1,39 0,18 4,29 21,5 0,29 0,41 21,2 0,53 1,03 2,15 0,15 0,31 0,02 0,13 0,27 0,02 0,35 0,32 39,1 46,3 147,8 9060 15,5 6,68 1900 7,83 0,68 16,1 131 3,21 3,28 626 2,04 8,42 17,3 1,22 1,67 0,16 0,84 1,48 2,46 2,74 2,02 17,28 20,81 147,8 4400 7,08 1,93 457,7 3,19 0,32 8,46 49,26 0,88 1,45 107,8 1,16 4,14 8,13 0,58 0,73 0,08 0,33 0,68 0,22 1,35 0,85 15,5 17,9 123 4000 6,13 1,57 306 0,3 7,99 38,4 0,7 1,39 59,5 1,12 3,41 6,45 0,48 0,72 0,07 0,27 0,62 0,12 1,09 0,78 7,5 10,65 80,75 2058 3,18 1,24 432,4 1,41 0,11 2,87 28,32 0,62 0,67 149,2 0,39 2,03 4,01 0,29 0,33 0,04 0,16 0,35 0,45 0,7 0,45 43,32 51,18 54,63 46,78 44,87 64,09 94,46 44,14 35 33,82 57,49 69,71 46,63 138,4 33,84 49,16 49,31 49,3 45,28 47,62 46,65 51,92 210 51,75 25,84 1,53 0,18 10 -0,49 0,51 7,65 4,2 3,2 2,51 1,27 2,6 6,85 0,73 9,45 0,21 0,03 0,06 -0,03 1,13 -0,3 3,32 -0,48 25,84 -0,46 0,85 1,24 1,04 2,68 0,66 0,85 2,33 2,04 1,39 1,36 1,08 1,79 2,13 0,84 3,19 0,81 0,91 0,92 0,86 1,01 0,76 1,6 0,78 5,04 0,78 1,15 b) Phân tích tương quan Để thiết lập mối quan hệ nguyên tố truy tìm nguồn gốc chúng mẫu rêu, hệ số tương quan Pearson tính tốn Có thể thấy số nhóm nguyên tố có tương quan đáng kể với cho thấy yếu tố từ nguồn chung Ví dụ Mg có tương quan với Al (0,79), V (0,8), As (0,69), Sb (0,68), Ba (0,56), La (0,79), Ce (0,79), Gd (0,76), Tb (0,81), Hf (0,85) Tb (0,81); Nhôm tương quan với V (0,84), Fe (0,87), Co (0,79), As (0,75), La (0,97), Ce (0,97), Gd (0,91), Tb (0,97), Yb (0,88), Hf (0,88) Th (0,98); V tương quan với Fe (0,84), Ni (0,6), Co (0,69), As (0,87), Sb (0,62), La (0,79), Ce (0 78), Gd (0,83), Tb (0,83), Yb (0,72), Hf (0,8) Th (0,8); Cr có tương quan với Ni (0,8), Co (0,51), Cd (0,61), Sb (0,62) Yb (0,51); Cl tương quan với K (0,6) 14 c) Phân tích nhân tố cho phân bố nguồn KLN mẫu rêu Tổng cộng có 23 biến 27 mẫu rêu chọn để phân tích nhân tố phần mềm STATISTICA 8.0 Bảng 4.3 năm nhân tố liệt kê, ký hiệu F1, F2, F3, F4 F5, 60,36%, 10,44%, 6,40%, 5,44% 4,51% tổng biến thiên số liệu Có thể thấy F1 đại diện cho bụi đường đất đá, F2 liên quan phần đến phương tiện giới, F3 liên quan đến nguồn ô nhiễm từ đất nông nghiệp, F4 liên quan đến nguồn giao thơng F5 có liên quan đến nguồn ô nhiễm người gây đốt than, sử dụng thuốc trừ sâu sử dụng thải bỏ PVC Bảng 4.3 Hàm lượng nguyên tố phân tích với hệ số tải phương sai trích nhân tố phân tích Nguyên tố Mg Al Cl K V Cr Mn Fe Ni Co Zn As Br Cd Sb Ba La Ce Gd Tb Yb Hf Th Eigenvalues Phương sai (%) STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hệ số tích lũy (%) F1 0,78 0,95 -0,35 0,15 0,89 0,27 0,44 0,85 0,56 0,70 -0,06 0,81 0,03 0,11 0,53 0,24 0,94 0,94 0,92 0,94 0,78 0,88 0,96 13,88 60,36 60,36 F2 0,13 0,1 -0,1 -0,08 0,12 0,76 0,16 0,1 0,67 0,23 0,67 0,33 -0,05 0,67 0,71 0,23 0,14 0,12 0,13 0,14 0,24 0,23 0,12 2,4 10,44 70,8 15 F3 0,03 -0,04 -0,80 -0,93 0,06 0,08 0,03 0,14 0,25 0,07 0,14 0,01 -0,05 0,18 0,31 0,03 0,01 0,16 0,05 -0,02 0,04 1,47 6,4 77,21 F4 0,39 0,17 -0,21 -0,02 0,06 0,17 0,83 0,40 0,19 0,65 0,04 0,05 0,04 0,61 0,21 0,79 0,20 0,19 0,12 0,24 0,50 0,28 0,18 1,25 5,44 82,64 F5 0,17 0,02 0,05 -0,05 0,01 0,15 0,08 -0,16 0,11 0,04 -0,30 0,02 0,95 0,03 0,00 -0,04 0,02 0,03 0,12 -0,02 0,04 0,01 -0,02 1,04 4,51 87,16 4.2 Nghiên cứu ONKK sử dụng rêu Sphagnum girgensohnii phân tích PIXE 4.2.1 Kết phân tích mẫu rêu Sphagnum girgensohnii Tp Hà Nội Để điều tra ô nhiễm kim loại độc hại khơng khí Tp Hà Nội, kỹ thuật túi rêu làm mẫu thị sinh học chủ động sử dụng tiến hành phân tích nhiễm dựa kỹ thuật PIXE kết hợp với phân tích nhân tố Rêu Sphagnum girgensohnii chọn làm mẫu thị sinh học Bảng 4.4 kết phân tích 45 mẫu rêu Sphagnum girgensohnii khu vực nội, ngoại thành Tp Hà Nội Kết xác định hàm lượng 27 nguyên tố bao gồm Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga, As, Se, Br, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, Ba, Hg Pb Kết thu cho thấy hàm lượng trung bình hầu hết nguyên tố mẫu rêu Hà Nội cao so với thành phố khác Châu Âu Bảng 4.4 Hàm lượng trung bình (mg.kg-1) nguyên tố mẫu rêu Sphagnum girgensohnii Hà Nội thành phố khác Châu Âu Nguyên tố Hà Nội (luận án) Baku, Azerbaijan Belgra, Serbia Mg Al Si P S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Cu Zn Ga As Se 1484 2361 5966 412,5 2283 1321 6327 7321 110,3 2,57 6,64 374,2 1236 11,09 129,9 2,67 2,78 3,68 884,3 1507 ND ND ND ND 6873 11831 119,4 2,68 2,59 306,3 632,9 7,09 74,15 ND 0,81 0,29 ND ND ND ND ND ND 11500 2300 ND 0,5 0,26 114 297 ND 21 ND 0,11 ND 16 Baia Mare, Rumani 1471 1222 ND ND ND ND 1785 9794 ND 3,03 1,89 356 835 ND 148 ND 1,1 0,58 Elbasan, Albania Chisinau, Moldova 3555 ND ND ND ND ND 3334 10328 ND ND 3,90 482 2095 10,55 62,62 ND ND ND 639 ND ND ND ND 264 816 11000 32 ND 1,9 192 446 4,93 46 ND 0,23 ND Br Rb Sr Zr Nb Mo Ba Hg Pb 8,99 57,20 21,41 7,17 1,95 1,65 197,7 37,82 19,73 7,59 30,45 45,59 ND ND 0,21 30,05 ND 4,09 3,4 71 7,6 ND ND ND 17 ND ND 5,71 2,5 48 ND ND 0,12 55 ND ND ND ND ND ND ND ND ND 1,42 27,41 5,0 52 ND ND 0,13 16 ND 1,9 ND: không xác định 4.2.2 Kết phân tích thống kê a) Phân tích thống kê mô tả Hàm lượng 27 nguyên tố 45 mẫu rêu liệt kê Bảng 4.5 Các nguyên tố có nhiều mẫu Na, Ca, K, Si, Al, S, Mg, Cl Fe nguyên tố phổ biến vỏ Trái đất, ngoại trừ S Cl chứng tỏ mật độ bụi tinh thể khơng khí khu vực Hà Nội cao bụi từ lớp vỏ Trái đất nguồn nhiễm Bảng 4.5 Các thông số thống kê mô tả nguyên tố mẫu rêu Sphagnum girgensohnii Mg Al Si P S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Cu Zn Trung bình SD MED MIN MAX KUR SKE W CV (%) Chưa phơi sáng 1484 2361 5966 412,5 2283 1321 6327 7321 110,3 2,57 6,64 374,2 1236 11,09 129,9 662,0 1686 3458 115,0 964,8 686,1 2748 3732 71,69 1,95 4,38 101,2 796,7 4,58 63,2 1378 1609 5058 376,4 2131 1254 5215 6076 91,55 1,96 5,52 360,3 964,4 9,88 111,5 358,0 663,5 2064 180,6 1011 18,42 2550 3367 36,27 0,16 1,05 228,9 355,4 4,86 52,88 4189 7550 20311 634,6 5836 4097 12999 22268 430,2 8,19 27,75 683,0 4794 27,08 388,8 5,14 0,54 5,97 - 0,46 2,92 5,16 - 0,28 5,31 8,05 1,28 11,82 0,73 7,74 3,68 5,68 1,69 1,16 2,04 0,43 1,39 1,46 0,84 2,02 2,38 1,22 2,90 0,84 2,18 1,67 2,01 44,6 71,4 58,0 28,0 42,3 52,0 43,4 51,0 65,0 76,0 66,0 27,0 64,5 41,3 48,6 1593 774,6 3133 364,1 1030 1187 5565 3475 34,02 0,32 2,37 272,1 387,8 4,33 64,09 17 Ga 2,67 1,02 As 2,78 1,72 Se 3,68 2,33 Br 8,99 4,91 Rb 57,20 24,41 Sr 21,41 11,42 Zr 7,17 5,56 Nb 1,95 1,38 Mo 1,65 1,10 Ba 197,7 66,55 Hg 37,82 22,73 Pb 19,73 9,74 ND: không xác định 2,79 2,59 3,28 8,16 50,65 17,96 5,79 1,48 1,51 192,0 30,69 19,14 1,04 0,15 0,35 0,46 18,89 6,71 1,15 0,27 0,16 57,97 7,22 5,05 5,09 7,10 11,49 28,34 120,1 51,43 23,52 6,70 3,92 349,4 100,4 50,75 0,49 0,32 1,67 5,24 -0,36 0,80 2,91 4,58 0,59 - 0,37 0,30 2,37 0,38 0,70 0,95 1,73 0,81 1,21 1,71 1,74 0,91 0,13 0,98 1,24 38,0 61,8 63,3 54,6 42,7 53,3 77,5 70,6 66,4 33,7 60,1 49,4 ND 2,0 5,14 3,18 50,77 6,26 7,17 ND 1,10 58,46 ND ND Giá trị hệ số tích lũy tương đối (RAF), số nhiễm bẩn (CF) mức độ ô nhiễm ngun tố khơng khí Hà Nội liệt kê Bảng 4.6 Có thể thấy mức độ ô nhiễm nghiêm trọng V Se (mức V); Ô nhiễm vừa phải Cl, Cr, As, Br, Zr, Nb, Mo Hg (mức IV); Ô nhiễm mức nhẹ với Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Mo, Ba, W Pb (mức III); có khả ô nhiễm P, S Mn (mức II) Bảng 4.6 Giá trị hệ số tích lũy tương đối (RAF), hệ số ô nhiễm (CF) mức độ ô nhiễm KLN không khí Tp Hà Nội Nguyên tố Mg Al Si P S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Cu RAF CF -0,069 2,048 0,904 0,133 1,215 0,112 0,137 1,107 2,242 7,047 1,801 0,375 2,187 1,563 2,6 3,4 2,5 1,9 1,1 6,1 2,3 2,1 3,0 8,4 3,8 1,6 3,1 2,2 Mức ô nhiễm III III III II II IV III III III V IV II III III Nguyên tố Zn Ga As Se Br Rb Sr Zr Nb Mo Ba Hg Pb 18 RAF CF 1,026 1,569 0,391 -0,285 1,831 0,127 2,422 - 0,977 6,217 0,504 2,382 4,238 2,907 2,2 2,1 5,7 8,2 4,9 2,3 3,1 3,9 5,0 4,4 3,3 4,4 3,0 Mức ô nhiễm III III IV V IV III III IV IV IV III IV III b) Phân tích hệ số tương quan Phân tích tương quan nguyên tố mẫu rêu cung cấp thêm thơng tin nguồn gốc phát thải Kết phân tích cho thấy có nhiều cặp nguyên tố tương quan chặt chẽ với nhau, K Rb (0,95), Ti Fe (0,91), Ca Fe (0,89), Ca Ti (0,95), Ca Sr (0,86) Tương quan Fe với số nguyên tố khác mạnh với Al (0,8), với Si (0,86) với Sr (0,8) Các yếu tố tương quan chặt chẽ nguồn gốc, có số nguyên tố có tương quan yếu với nguyên tố khác As Hg c) Phân tích nhân tố cho phân bổ nguồn KLN mẫu rêu Kết phân tích nhân tố cho thấy Nhân tố (F1) giải thích 45,44% biến thiên tổng số liệu với hệ số tải cho nguyên tố S (0,93), Ca (0,90), Fe (0,87), Sr (0,86), Br (0,85), Cl (0,83), Ti (0,83), Cu (0,79), Si (0,78), Zn (0,74), Pb (0,69) Al (0,56) Có thể coi F1 nguồn hỗn hợp phát từ phát thải giao thông, công nghiệp bụi nước biển Nhân tố (F2) giải thích 16,76% biến thiên tổng số liệu, đóng góp từ nguyên tố có hệ số tải cao Al (0,80), K (0,90) Rb (0,90) K Rb có nguồn gốc từ đốt sinh khối Nhân tố (F3), Nhân tố (F4) Nhân tố (F5) yếu, điều giải thích cho phương sai thấp tập số liệu hàm lượng số lượng tham số F3 giải thích 8,42% biến thiên tổng số liệu Chỉ có hai nguyên tố Nb (0,95) Mo (0,92) đóng góp đáng kể vào F3 F4 giải thích 6,18% biến thiên tổng số liệu nhân tố chứa Hg (0,92) Cuối cùng, F5 giải thích 5,16% biến thiên tổng số liệu đóng góp từ nguyên tố As (0,93) xuất phát từ phát tán thuốc trừ sâu 4.3 Tương quan hàm lượng KLN rêu khơng khí Bảng 4.7 kết phân tích hàm lượng nguyên tố kỹ thuật INAA hệ REGATA mẫu rêu treo khu vực Bảng 4.7 Hàm lượng trung bình (ppm) nguyên tố mẫu rêu Nguyên tố Ti Cr Fe Co Zn Hàm lượng trung bình nguyên tố mẫu rêu Số Số Số Số Số 532,41 ± 1091,94 1129,04 ± 1987,76 ± 3781,23 ± 50,32 ± 97,12 101,11 155,44 298,70 6,22 ± 40,17 ± 38,65 ± 79,03 ± 79,18 ± 0,49 2,41 1,93 5,29 5,17 3287 ± 4379 ± 6781± 16780 ± 21023 ± 420 687 579 1102 2081 7,09 ± 8,12 ± 14,22 ± 15,78 ± 20,84 ± 0,81 0,78 1,11 1,21 1,56 291,21 ± 311,12 ± 329,57 ± 679,09 ± 1297,21 ± 19 As Br Zr 30,12 0,58 ± 0,041 1,02 ± 0,05 17,03± 1,21 32,13 0,56 ± 0,045 3,11 ± 0,21 31,12 ±2,87 30,67 1,95 ± 0,087 4,23 ± 0,29 29,81 ± 2,99 50,06 2,01 ± 0,14 5,67 ± 0,45 40,74 ± 3,54 76,23 3,04± 0,21 14,18± 1,12 61,02± 5,12 Bảng 4.8 kết phân tích hàm lượng nguyên tố phin lọc khí hút máy bơm vị trí treo túi rêu Bảng 4.8 Hàm lượng (ppm) nguyên tố phin lọc khí Nguyên tố Ti Cr Fe Co Zn As Br Zr Hàm lượng trung bình ngun tố mẫu phin lọc khí (ppm) Số Số Số Số Số 268 ± 723 ± 1002 ± 1321 ± 2195 ± 20,16 49,34 97,61 110,0 197,23 8,01 ± 21,12 ± 31.74 ± 67,93 ± 89,12 ± 0,71 1,17 2,18 4,32 6,64 2150 ± 4297 ± 7561 ± 10231 ± 14196 ± 198,72 196,12 512,1 671,98 1211,2 5,68 ± 6,71 ± 8.23 ± 10,01 ± 15,27 ± 0.41 0,57 0,56 0,94 1,02 285,88 ± 452,91 ± 479,63 ± 721,04 ± 913,18 ± 20,60 29,16 49,87 5,34 76,31 0,42 ± 0,91 ± 1,89 ± 1,74 ± 2,99 ± 0,035 0,04 0,17 0,01 0,19 2,89 ± 3,12 ± 5,21 ± 8,97 ± 12,03 ± 0,21 0,21 0,34 0,56 0,92 19,95 ± 20,68 ± 26,11 ± 35,76 ± 40,12 ± 1,42 1,54 1,97 2,12 2,89 Kết tương quan hàm lượng nguyên tố KLN khảo sát không khí rêu Barbula Indica Hình 4.1 Điều cho phép kết luận số liệu hàm lượng nguyên tố kim loại rêu Barbula Indica sử dụng luận án phản ánh hàm lượng ô nhiễm nguyên tố khơng khí 4.4 Bản đồ phân bố khơng gian nguyên tố kim loại nặng không khí Bản đồ phân bố hàm lượng kim loại nặng khu vực Tp Hà Nội xây dựng phần mềm ArcGIS dựa kết phân tích hàm lượng trung bình KLN mẫu rêu thu kỹ thuật phân 20 tích INAA PIXE Hình 4.2 đồ phân bố hàm lượng số KLN độc hại điển hình địa bàn Tp Hà Nội Hình 4.1 Tương quan hàm lượng nguyên tố kim loại mẫu rêu mẫu khí vị trí thời gian lấy mẫu 21 Hình 4.2 Bản đồ phân bố hàm lượng kim loại nặng độc hại Cd, Hg, Cr, Zn địa bàn Tp Hà Nội 22 KẾT LUẬN Luận án thực mục tiêu nội dung nghiên cứu đề ra, kết thu bao gồm: (1) Tổng quan nghiên cứu nhiễm khơng khí sử dụng thị sinh học rêu; (2) Xây dựng quy trình thực nghiệm nghiên cứu ONKK sử dụng rêu Barbula indica thị sinh học thụ động rêu Sphagnum girgensohnii làm thị sinh học chủ động; (3)Tìm hiểu áp dụng thành cơng hai kỹ thuật phân tích hạt nhân đại phân tích kích hoạt nơtron lị phản ứng (INAA), phân tích phát xạ tia X gây chùm proton (PIXE) máy gia tốc; (4) Bộ số liệu hàm lượng KLN dùng rêu Barbula indica phân tích INAA số khu vực thuộc địa bàn Tp Hà Nội vùng lân cận; (5) Bộ số liệu hàm lượng KLN dùng rêu Sphagnum girgensohnii phân tích PIXE số khu vực thuộc địa bàn Tp Hà Nội; (6) Kết nghiên cứu mối tương quan hàm lượng KLN mẫu rêu mẫu sol khí khu vực khảo sát thuộc Tp Hà Nội; (7) Kết sử dụng phương pháp phân tích thống kê đánh giá mức độ nhiễm khơng khí Tp Hà Nội nguồn phát thải ô nhiễm Với kỹ thuật phân tích INAA, kết thu số liệu phân bố hàm lượng trung bình 33 nguyên tố KLN xác định 27 mẫu rêu Barbula indica thu thập khu vực thuộc Tp Hà Nội số vùng lân cận Từ giá trị ước tính hệ số nhiễm ngun tố, phân loại mức độ ONKK khu vực Hà Nội vùng lân cận sau: ô nhiễm cao với Zn, Ba Ta, ô nhiễm nhẹ Al, Cl, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, As, Cd, Sb, La, Ce, Sm, Gd, Tb, Yb, Hf, Th and U, bị nhiễm với Na, Mg, K, Ca, Se, Br , Sr Cs Với kỹ thuật phân tích PIXE, kết thu hàm lượng 27 nguyên tố KLN 45 mẫu rêu Sphagnum girgensohnii treo khu vực khác tcủa Tp Hà Nội Kết phân tích thống kê cho thấy khơng khí Tp Hà Nội bị nhiễm Co nặng; ô nhiễm V Se nghiêm trọng; ô nhiễm Cl, Cr, As, Br, Zr, Nb, Mo Hg vừa phải; ô nhiễm Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Mo, Ba, W Pb nhẹ; nghi ngờ bị ô nhiễm P, S Mn Các kết nghiên cứu thu cho thấy hàm lượng trung bình hầu hết nguyên tố KLN mẫu rêu khơng khí Tp Hà Nội cao so với thành phố khác Châu Âu Kết phân tích thơng kê đa biến cho thấy nguồn nhiễm tiềm tàng đề xuất bao gồm bụi đất bụi đường thải từ giao thông, hoạt động công nghiệp, xây dựng sinh khối Sử dụng nhiên liệu than sinh hoạt đốt rơm rạ, chất thải rắn nguồn gây ONKK Tp Hà Nội 23 Nghiên cứu tương quan hàm lượng KLN mẫu rêu mẫu sol khí thực với hai phương pháp sử dụng túi rêu treo lấy mẫu sol khí trực tiếp dùng bơm hút khí, tiến hành đồng thời vị trí Kết cho thấy có tương quan số liệu hàm lượng trung bình nguyên tố KLN rêu khơng khí Tuy nhiên, số kết bước đầu Để tăng độ tin cậy kết quả, cần phải tiến hành tương quan nhiều đối tượng mẫu khác (mẫu rêu, mẫu khí, mẫu nước mưa, số liệu mơ phỏng,…) phải thực lượng mẫu đủ lớn Đây hướng nghiên cứu cần tiếp tục thực Một số kết luận án xem mới, bao gồm: (1) Áp dụng thành công phương pháp nghiên cứu mẻ đổi với Việt Nam việc quan trắc, đánh giá ô nhiễm mơi trường khơng khí sử dụng thị sinh học rêu kết hợp với kỹ thuật phân tích hạt nhân nguyên tử đại; (2) Cung cấp số liệu quan trọng phân bố hàm lượng KLN độc hại khơng khí số khu vực Tp Hà Nội; (3) Đánh giá mức độ ô nhiễm không khí khác nghiêm trọng Tp Hà Nội xác định nguồn gây ô nhiễm KLN Tp Hà Nội khu vực lân cận; (4) Đã minh chứng số liệu hàm lượng trung bình nguyên tố KLN rêu phản ánh hàm lượng trung bình ngun tố khơng khí Do khẳng định sử dụng rêu để nghiên cứu nhiễm ngun tố KLN khơng khí; (5) Các kết phân tích thu cho thấy tính thời cấp thiết việc nghiên cứu ONKK thành phố lớn Việt Nam, đặc biệt Tp Hà Nội; phù hợp hiệu kinh tế việc sử dụng rêu làm thị sinh học; tính đại độ tin cậy cao kỹ thuật phân tích INAA PIXE triển vọng sử dụng kỹ thuật phân tích hạt nhân Việt Nam Để có đánh giá cách đầy đủ thuyết phục mức độ nhiễm KLN khơng khí, đặc biệt thành phố lớn Việt Nam, rất cần tiếp tục có nghiên cứu tồn diện, đầy đủ hơn, phạm vi, tần suất khảo sát, kết hợp kỹ thuật quan trắc môi trường khác nhau, bên cạnh kỹ thuật phân tích hạt nhân đại, cần khai thác thêm kỹ thuật, thiết bị phân tích khác phù hợp với điều kiện Việt Nam TXRF, ICP-MS, AAS, sử dụng mơ hình tính tốn mơ phát tán chất nhiễm khơng khí, phát triển cơng cụ phân tích thông kê, đánh giá kết thực nghiệm nhằm rút kết luận tin cậy thuyết phục mức độ ô nhiễm xác định xác nguồn gốc phát thải nhiễm 24 DANH MỤC CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Quyet, N H., My, T T T., My, N T B., Frontasieva, M., Zinicovscaia, I., Son, N A., & Hang, N T T (2021) BIOMONITORING OF CHEMICAL ELEMENT AIR POLLUTION IN HANOI USING Barbula indica MOSS Environmental Engineering & Management Journal (EEMJ), 20(5) (ISI) Khiem L.H., Sera, K., Hosokawa T., Nam L.D., Quyet N.H., Frontasyeva M.V., Trinh T.T.T., My N.T.B., Zinicovscaia I., Nghia N.T., Trung T.D., Hong K.T., Mai N.N., Thang D.V., Son N.A., Thanh T.T., Sonexay X., Active Moss Biomonitoring Technique for Atmospheric Element Contamination in Hanoi using Proton Induced X-ray Emission, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 325 (2020) 515-525 (ISI) L H Khiem, K Sera, T Hosokawa, N H Quyet, M V Frontasyeva, T T M Trinh, N T B My, N T Nghia, T D Trung, et al., Assessment of atmospheric deposition of metals in Ha Noi using the moss biomonitoring technique and proton induced X-ray emission, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 325 (2020) 43-54 (ISI) Quyet, N H., Khiem, L H., Quan, V D., My, T T T., Frontasieva, M V., My, N T B., & Thanh, T T (2019) Statistical Analsysis to Evaluate Heavy Metal Pollution in the Air Obatained by Moss Technique in Hanoi and its Surrounding Region Communications in Physics, 29(3SI), 411-421 Lê Hồng Khiêm, Nguyễn Thế Nghĩa, Bùi Thị Hoa, Nguyễn Thị Thơm, Nguyễn Hữu Quyết, cộng sự, Khả áp dụng phương pháp PIXE để phân tích nguyên tố kim loại nặng rêu, Advances in Applied and Engineering Physics – CAEP V, 2018, pp 32-37 Lê Đại Nam, Lê Hồng Khiêm, Vũ Đức Quân, Đoàn Phan Thảo Tiên, Nguyễn Hữu Quyết, Trịnh Đăng Hà, Khả sử dụng rêu để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng khơng khí Hà Nội số điểm lân cận, Advances in Applied and Engineering Physics – CAEP V, 2018, pp 56-61 Nguyễn Ngọc Mai, Lê Hồng Khiêm, Nguyễn Hữu Quyết cộng sự, Bước đầu xác định nguồn gốc ô nhiễm kim loại nặng khơng khí phương pháp phân tích thống kê đa biến Advances in Applied and Engineering Physics – CAEP V, 2018, pp 270-276 Vũ Đức Quân, Lê Hồng Khiêm, Nguyễn Hữu Quyết, Lê Đại Nam cộng sự, Phân tích nguyên tố kim loại nặng mẫu rêu phương pháp kích hoạt nơtron, Advances in Applied and Engineering Physics – CAEP V, 2018, pp 322-327 Lê Hồng Khiêm, Nguyễn Hữu Quyết, cộng sự, Nghiên cứu nhiễm ngun tố hóa học khơng khí Hà Nội dùng thị sinh học rêu phân tích chùm Proton từ máy gia tốc, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN Quân sự, Số đặc san Hội thảo Quốc gia FEE: 348-355, ISSN:1859-1043 25 ... tài: "Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng không khí Hà Nội dùng thị rêu sinh học" , tập trung vào hai mục tiêu sau: (1) Nghiên cứu phát triển áp dụng phương pháp thị sinh. .. sử dụng hai loại rêu Barbula indica Sphagnum girgensohnii làm thị sinh học để nghiên cứu ô nhiễm KLN số nguyên tố khác khơng khí thành phố Hà Nội Chương CƠ SỞ VẬT LÝ VÀ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM... tăng nguy sức khỏe 1.3 Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng khơng khí sử dụng rêu làm thị sinh học Chỉ thị sinh học liên quan tới tất sinh vật sống cung cấp cho ta biết thông tin môi trường đặc trưng