6. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
3.1. VI NHỰA TRONG TRẦM TÍCH BÃI BIỂN
Vi nhựa được tìm thấy trong trầm tích ở các bãi biển được nghiên cứu tại Đà Nẵng với tổng số vi nhựa thu hồi được là hơn 700 hạt vi nhựa. Vi nhựa dạng sợi là hình dạng chiếm ưu thế hơn nhiều so với các dạng khác như dạng mảnh, viên, bọt, phim. Hình dạng và màu sắc của các loại vi nhựa dạng sợi được trình bày trong hình 3.1 [30].
Hình 3.1. Vi nhựa dạng sợi trong trầm tích ở các bãi biển Đà Nẵng
Màu sắc của vi nhựa tại các bãi biển Đà Nẵng được xác định bao gồm 6 nhóm màu chính, đó là tím, đỏ, vàng, xanh lục, xanh lam và trắng (trong suốt). Xanh lam là màu phổ biến nhất của vi nhựa tại tất cả các địa điểm, xếp ưu thế thứ hai là các sợi vi nhựa màu trắng. Các màu sắc khác còn lại được tìm thấy với tỉ lệ khá nhỏ.
Vi nhựa ở bãi biển Đà Nẵng có chiều dài dao động từ 303 μm đến 4996 μm và đường kính (hay chiều rộng) dao động trong khoảng 4 - 79 μm. Chiều dài và đường kính trung bình của vi nhựa ở các địa điểm khảo sát khá tương đồng với nhau. Hình 3.11 cho thấy đường kính của một sợi vi nhựa.
Hình 3.2. Đường kính của sợi vi nhựa
3.2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA VI NHỰA THÔNG QUA PHỔ RAMAN
Các vi nhựa trong trầm tích ở bãi biển Đà Nẵng tìm được ở trên được xác định thành phần thông qua đo phổ Raman. Quá trình thực hiện thí nghiệm diễn ra vào tháng 10 năm 2021 tại khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Dad Nẵng.Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng hệ đo Xplora Plus của hãng Horibar. Bước sóng laser kích thích được sử dụng là 785 nm. Ở bước sóng này, phát quang nền của mẫu vật được hạn chế ở mức thấp so với bước sóng 532 nm. Phần mềm được sử dụng để đo Raman là LabSpec 6 của Horiba.
Phổ Raman ban đầu của một mẫu vi nhựa đo được có cả bức xạ nền cao như chỉ ra trong Hình 3.3.
Để xác định vị trí đỉnh một cách chính xác, các kết quả đo được loại bỏ nền bằng công cụ trên ứng dụng LabSpec 6. Kết quả đo Raman sau khi được lọc nền có dạng như trong Hình 3.12. Chúng tôi xác định vị trí của các đỉnh phổ trong kết quả thu được và so sánh vị trí các đỉnh này với các phổ chuẩn đã có. Từ đó, loại nhựa thành phần của vi nhựa đo đạc có thể được xác định.
Hình 3.4. Kết quả đo Raman sau khi loại bỏ nền
Trong nghiên cứu này, chúng tôi chỉ đo đạt phổ Raman và xác định được thành phần cho những sợi vi nhựa có kích thước lớn hơn ~ 10 μm. Những sợi vi nhựa có đường kính nhỏ, dưới 10 μm không thể xác định được thành phần do phổ Raman của chúng không có được các đỉnh phổ rõ ràng. Nguyên nhân là do phổ phát quang nền của những vi nhựa này lớn hơn rất nhiều so với phổ Raman.
Kết quả đo Raman có thể xác định được thành phần hóa học bằng cách so sánh với dạng phổ và các đỉnh phổ Raman trong các tài liệu tham khảo. Vad chúng tôi xác định có 05 loại nhựa phổ biến sau được tìm thấy:
Polyethelene terephthalate (PET) Polyamide (PA)
Polypropylene (PP) Polystyrene (PS)
Polyethylene (PE)
3.2.1. Phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ nhất
Kết quả đo phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ nhất được thể hiện trong Hình 3.14. Trên cơ sở so sánh với dạng phổ và các đỉnh phổ Raman trong các tài liệu tham khảo, phổ Raman này được xác định là của loại nhựa Polyethelene terephthalate (PET) do có nhiều đỉnh trùng với các đỉnh đã được liệt kê trong các tài liệu tham khảo. Chi tiết của các đỉnh phổ tương ứng với từng dao động được chỉ ra trong Bảng 3.10.
Hình 3.5. Phổ Raman của vi nhựa thứ nhất Bảng 3.1. Các đỉnh phổ dao động của vi nhựa thứ nhất Số sóng(��−�) Nhóm hoạt động chính
1727 C=O bị kéo căng
1613 C=O bị kéo căng, vòng
1458 CH biến dạng, chủ yêu là glycol vô định hình
1414 CC bị kéo căng, vòng
1374 CH2bị rung lắc
1290 Vòng, O-C bị kéo căng
1286 Vòng, O-C bị kéo căng
1183 CH bị uốn cong trên một mặt phẳng, vòng 1118 CH bị uốn cong trên một mặt phẳng
1000 C-C bi kéo căng, glycol
857 C-C
3.2.2. Phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ hai
Kết quả đo phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ hai được thể hiện trong Hình 3.6. Trên cơ sở so sánh với dạng phổ và các đỉnh phổ Raman trong các tài liệu tham khảo, phổ Raman này được xác định là của loại nhựa Polyamide - Nylon 6,12 do có nhiều đỉnh trùng với các đỉnh đã được liệt kê trong các tài liệu tham khảo. Chi tiết của các đỉnh phổ tương ứng với từng dao động được chỉ ra trong Bảng 3.2.
Hình 3.6. Phổ Raman của vi nhựa thứ hai Bảng 3.2. Các đỉnh phổ dao động của vi nhựa thứ hai Số sóng (��−�) Nhóm hoạt động chính 1634 Amide I (C=O) 1437 CH2bị uốn cong 1374 CH2bị rung lắc 1296 CH2bị xoắn 1261 Amide III 1128 C-C bị kéo căng 1093 C-C bị kéo căng 1062 C-C bị kéo căng 948 C-CO bị kéo căng
Kết quả đo phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ ba được thể hiện trong Hình 3.16. Trên cơ sở so sánh với dạng phổ và các đỉnh phổ Raman trong các tài liệu tham khảo, phổ Raman này được xác định là của loại nhựa Polypropylene (PP) do có nhiều đỉnh trùng với các đỉnh đã được liệt kê trong các tài liệu tham khảo. Chi tiết của các đỉnh phổ tương ứng với từng dao động được chỉ ra trong Bảng 3.12.
Hình 3.7. Phổ Raman của vi nhựa thứ ba Bảng 3.3. Các đỉnh phổ dao động của vi nhựa thứ ba Số sóng (cm-1) Nhóm hoạt động chính
809 CH2bị rung chuyển. C - Cmạch chínhbị kéo căng, C - CH3bị kéo căng
841 CH2bị rung chuyển. C - Cmạch chínhbị kéo căng, C - CH3bị kéo căng, CH3 bị rung chuyển
900 CH3bị rung chuyển, CH2 bị rung chuyển, CH bị uốn cong 941 CH3bị rung chuyển, C-C mạch chính bị kéo căng
973 CH3bị rung chuyển, C-C mạch chính bị kéo căng 998 CH3bị rung chuyển, CH bị uống cong, CH2bị rung lắc 1040 C-CH3bị kéo căng, C-C mạch chính bị kéo căng, CH bị
1102 C-C mạch chính bị kéo căng, CH3bị rung chuyển, CH2bị rung lắc, CH bị xoắn, CH bị uốn cong
1152 C-C mạch chính bị kéo căng, C-CH3bị kéo căng, CH bị uốn cong, CH3bị rung chuyển
1219 CH2bị xoắn, CH bị uốn cong, C-C mạch chính bị kéo căng 1257 CH bị uốn cong, CH2bị xoắn, CH3bị rung chuyển
1458 CH3bất đối xứng bị uốn cong, CH2bị uốn cong 1435 CH3bất đối xứng bị uốn cong
1306 CH2bị rung lắc, CH2bị xoắn 1330 CH bị uốn cong, CH2bị xoắn
1360 CH3bất đối xứng bị uốn cong, CH bị uốn cong 1435 CH3bất đối xứng bị uốn cong
1458 CH3bất đối xứng bị uốn cong, CH2bị uốn cong
3.2.4. Phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ tư
Kết quả đo phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ tư được thể hiện trong Hình 3.17. Trên cơ sở so sánh với dạng phổ và các đỉnh phổ Raman trong các tài liệu tham khảo, phổ Raman này được xác định là của loại nhựa Polystyrene (PS) do có nhiều đỉnh trùng với các đỉnh đã được liệt kê trong các tài liệu tham khảo. Chi tiết của các đỉnh phổ tương ứng với từng dao động được chỉ ra trong Bảng 3.13.
Hình 3.8. Phổ Raman của vi nhựa thứ tư Bảng 3.4. Các đỉnh phổ dao động của vi nhựa thứ tư Số sóng (��−�) Nhóm hoạt động chính
1001 vòng
1031 C-H không đồng phẳng bị biến dạng
1155 C-C bị kéo căng
1185 C-Ph không đối xứng bị kéo căng
1205 C6H5-C dao động
1450 CH2bị kéo căng
1583 C=C bị kéo căng
1602 Vòng bị kéo căng
3.2.5. Phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ năm
Kết quả đo phổ Raman của nhóm vi nhựa thứ năm được thể hiện trong Hình 3.18. Trên cơ sở so sánh với dạng phổ và các đỉnh phổ Raman trong các tài liệu tham khảo, phổ Raman này được xác định là của loại nhựa Polyethylene (PE) do có nhiều đỉnh trùng với các đỉnh đã được liệt kê trong các tài liệu tham khảo. Chi tiết của các đỉnh phổ tương ứng với từng dao động được chỉ ra trong Bảng 3.14.
Hình 3.9. Phổ Raman của vi nhựa thứ năm Bảng 3.5. Các đỉnh phổ dao động của vi nhựa thứ năm
Số sóng (��−�) Nhóm hoạt động chính
1063 C-C không đối xứng bị kéo căng, dạng đồng phân trans 1130 C-C không đối xứng bị kéo căng, dạng đồng phân trans 1298 C-C bị xoắn, pha kết tinh
1418 CH2bị uốn cong, vô định hình CH2bị rung chuyển
1440 CH2bị uốn cong, vô định hình 1460 CH2bị uốn cong, vô định hình
KÊT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ
1. Kết luận
Thông qua thu thập và xác định các loại vi nhựa tại các bãi biển trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, các kết quả chính được rút ra như sau:
- Vi nhựa được phát hiện tại tất cả các vị trí được khảo sát của bãi biển Đà Nẵng với tổng số hơn 700 hạt vi nhựa. Sợi là hình dạng vi nhựa chiếm ưu thế tại tất cả các vị trí khảo sát. Trong khi đó, các hình dạng khác của vi nhựa như mảnh, xốp, phim, viên chỉ xuất hiện với số lượng rất nhỏ. Kích thước của vi nhựa khá đa dạng. Chúng có chiều dài dao động từ 303 μm đến 4996 μm và đường kính dao động trong khoảng 4 đến 79 μm.
- Phương pháp đo phổ Raman rất hiệu quả trong việc đo đạc và xác định thành phần của các vi nhựa. Tuy nhiên, với những vi nhựa có kích thước quá nhỏ, dưới 10 μm thì không thể xác định được thành phần do ảnh hưởng bởi phát quang nền mạnh.
- Cấu trúc phổ và vị trí các đỉnh phổ Raman của các mẫu vi nhựa đo được phù hợp với các tài liệu đã công bố. Trên cơ sở đó, đề tài xác định được thành phần của các loại vi nhựa thông qua việc so sánh vị trí các đỉnh phổ Raman đo được với các tài liệu đã có.
- Có 05 loại nhựa phổ biến sau được tìm thấy trong trầm tích ở bãi biển Đà Nẵng: Polyethelene terephthalate, Polyamide, Polypropylene, Polystyrene, Polyethylene.
2. Kiến nghị
Từ kết quả nghiên cứu, đề tài có một số kiến nghị sau:
- Nên sử dụng bước sóng laser kích thích dài trong đo phổ Raman của các vi nhựa để hạn chế thất nhất phát quang nền, làm ảnh hưởng kết quả đo.
nhựa có trong trầm tích ở bãi biển Đà Nẵng và từ đó có các giải pháp quản lí hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm vi nhựa.
DANH MỤC TÀI LIÊU THAM KHẢO
[1] Vũ Văn Hưng (2021), “Rác thải nhựa: Thực trạng báo động và thông điệp
4T”, Tạp chí Khoa học và công nghệ Việt Nam .
Địa chỉ truy câp: https://vjst.vn/vn/tin-tuc/5477/rac-thai-nhua--thuc-trang- bao-dong-va-thong-diep-4t.aspx,[truy cập ngày 26/10/2021].
[2] Marion Ingle (2020) , “Polymer Identification and Analysis”, Economic
Research Report, England.
[3] Alice A. Horton, Claus Svendsen, Richard J. Williams, David J. Spurgeon, Elma Lahive (2016), “Large microplastic particles in sediments of tributaries of the River Thames, UK – Abundance, sources and methods for effective quantification”, English article, UK, pp 218-
226.
[4] Jambeck, J. R., Geyer, R., Wilcox, C., Siegler, T. R., Perryman, M., Andrady, A., Narayan, R., và Law, K. L. (2015), " Plastic waste inputs from land into the ocean.”,Science 347(6223), pp. 768–771. [5] Lưu Việt Dũng; Trương Hữu Dực; Nguyễn Thị Hoàng Hà; Nguyễn Duy
Tùng; Nguyễn Tài Tuệ; Phạm Văn Hiếu; Nguyễn Quốc Định; Mai Trọng Nhuận (2020), “ Nghiên cứu phương pháp xác định hạt vi nhựa trong môi trường trầm tích bãi triều ven biển, áp dụng thử nghiệm tại xã Đa Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa”, tạp chí Khí
tượng Thủy văn 2020 (715), pp. 1-12.
[6] Dustin W. Shipp, Faris Sijab, Ioan Notingher (2017), “Raman spectroscopy: Techniques and applications in the life sciences”, pp.
2-15.
[7] John R. Ferraro, Kazuo, Nakamoto, Chris W.Brown (2003), “IntroductoryRaman Spectroscopy (Second Edition)”, USA, pp. 95- 146
(2019), “Assessing the threats of organophosphate esters (flame retardants and plasticizers) to drinking water safety based on USEPA oral reference dose (RfD) and oral cancer slope factor (SFO)”, Water Research 154, pp. 84–93.
Địa chỉ truy cập: https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.01.035, [truy cập ngày 25/05/2021].
[9] Teuten, E.L., Saquing, J.M., Knappe, D.R.U., Barlaz, M.A., Jonsson, S., Björn, A., Rowland, S.J., Thompson, R.C., Galloway, T.S., Yamashita, R., Ochi, D., Watanuki, Y., Moore, C., Viet, P.H., Tana, T.S., Prudente, M., Boonyatumanond, R., Zakaria, M.P., Akkhavong, K., Ogata, Y., Hirai, H., Iwasa, S., Mizukawa, K., Hagino, Y., Imamura, A., Saha, M., Takada, H., (2009), “Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife”, Phil.
Trans. R. Soc. B 364, pp. 2027–2045.
Địa chỉ truy cập: https://doi.org/10.1098/rstb.2008.0284, [truy cập ngày 21/06/2021].
[10] Chuah, L.H., Billa, N., Roberts, C.J., Burley, J.C., Manickam, S.,(2013),
“Curcumincontaining chitosan nanoparticles as a potential mucoadhesive delivery system to the colon”, Pharmaceutical Development and Technology 18, pp. 591–599.
Địa chỉ truy cập: https://doi.org/10.3109/10837450.2011.640688, [truy cập ngày 22/06/2021]
[11] Địa chỉ truy cập:https://omnexus.specialchem.com/selectionguide/ polypropylene-pp-plastic, [truy cập ngày 23/08/2021].
[12] Erik Andreassen (1999), “Infrared and Raman spectroscopy of
polypropylene”, SINTEF and University of South-Eastern Norway,
[13] Địa chỉ:https://omnexus.specialchem.com/selectionguide/polyethylene- terephthalate-pet-plastic,[truy cập ngày 24/08/2021].
[14] Th. Lippert, F. Zimmermann, A. Wokaun (1993), “Surface Analysis of
Excimer laser-Treated Polyrthylene-Terephthalate by Surface-
Enhanced Raman Scattering and X-Ray Photoelectron Spectroscopy” ,
University of Bayreuth, Germany, pp. 1931-1942.
[15] Địa chỉ truy cập: https://omnexus.specialchem.com/selection- guide/polyamide-pa-nylon, [truy cập ngày 24/08/2021].
[16] C. Menchaca, B. Manoun, G. Mar tınez-Barrerac, V.M. Castan˜ od, H. Lo´ pezValdivia (2006), “In situ high-temperature Raman study of crystalline nylon 6,12 fibers gamma-irradiated in argon atmosphere”, Journal of Physics and Chemistry of Solids 67 (2006), pp. 2111–2118.
[17] Địa chỉ truy cập: https://omnexus.specialchem.com/selection- guide/polyvinyl-chloride-pvc-plastic,[truy cập ngày 07/09/2021] [18] K A Prokhorov, D A Aleksandrova, E A Sagitova, G Yu Nikolaeva, T V
Vlasova, P P Pashinin, C A Jones, S J Shilton (2016), “Raman
Spectroscopy Evaluation of Polyvinylchloride Structure”, Article in
Journal of Physics Conference Series.
[19] Địa chỉ truy cập: https://omnexus.specialchem.com/selectionguide/ polyethylene-plastic, [truy cập ngày 07/09/2021]
[20] Tsuyoshi Furukawa, Harumi Sato, Yasuo Kita, Kimihiro Matsukawa, Hiroshi Yamaguchi, Shukichi Ochiai, Heinz. W. Siesler, Yukihiro Ozaki (2006), “Molecular Structure, Crystallinity and Morphology of Polyethylene/Polypropylene Blends Studied by Raman Mapping, Scanning Electron Microscopy, Wide Angle X-Ray Diffraction, and Differential Scanning Calorimetry”, Polymer Journal, Vol. 38, No.
11, pp. 1127–1136.
[21] K. M. Muhammed Shameem, Khoobaram S. Choudhari, Aseefhali Bankapur, Suresh D. Kulkarni, V. K. Unnikrishnan, Sajan D. George, V. B. Kartha, C. Santhosh (2017), “A hybrid LIBS-Raman system
combined with chemometrics: an efficient tool for plastic identification and sorting”, pp. 3299–3308.
[22] Địa chỉ truy cập: https://omnexus.specialchem.com/selection- guide/polylactide-pla-bioplastic,[truy cập ngày 07/09/2021].
[23] Kurniawan Yuniarto, Yohanes Aris Purwanto, Setyo Purwanto, Bruce A Welt, Hadi Karia Purwadaria, Titi Candra Sunarti (2015),“Infrared and Raman Studies on Polylactide Acid and Polyethylene Glycol-400 Blend”, pp. 0201011 - 0201016.
[24] Địa chỉ truy cập:https://omnexus.specialchem.com/selection-
guide/polytetrafluoroethylene-ptfe-fluoropolymer, [truy cập ngày 07/09/2021].
[25] Judith Mihály, Silvana Sterkel, Hugo M. Ortner, László Kocsis, László Hajba, Éva Furdyga, János Minka (2006), “FTIR and FT-Raman Spectroscopic Study on Polymer Based High Pressure Digestion Vessels”, Croatica Chemica Acta 79 (3), pp. 479 - 501.
[26] K J Thomas, M Sheeba, V P N Nampoori, C P G Vallabhan, P Radhakrishnan (2008), “Raman spectra of polymethyl methacrylate optical fibres excited by a 532 nm diode pumped solid state laser”, pp.1 -5.
[27] Michael Mazilu, Anna Chiara De Luca, Andrew Riches, C. Simon Herrington, Kishan Dholakia (2010), “Optimal algorithm for fluorescence suppression of modulated Raman spectroscopy”
Investigation of Surfaces and Interfaces in Thin Films on Metals”. pp. 601 - 606.
[29] Shichao Zhu, Zhuoming Song, Shengyu Shi, Mengmeng Wang, Gang Jin (2019), “Fusion of Near-Infrared and Raman Spectroscopy for In-Line Measurement of Component Content of Molten Polymer Blends”,
[30] Nguyễn Hoài Như Y (2020), “ Khảo sát hiện trạng ô nhiễm vi nhựa trong trầm tích bãi biển tại thành phố Đà nẵng”, khóa luận tốt