sơng Nhuệ được trình bày tại hình 3.4 và hình 3.5.
Hình 3.4. Tỷ lệ các màu vi nhựa phát hiện trongmẫu nước sông Tô Lịch mẫu nước sông Tô Lịch
Qua đồ thị trên hình 3.4 cho thấy, các màu của vi nhựa phát hiện trong mẫu sông Tô Lịch là: đỏ, xanh da trời, trắng, đen, vàng, xanh lá và tím trong
đó màu tím chiếm tỷ lệ lớn (55%), thấp nhất là màu đen (3,39%). Vi nhựa màu xám không được phát hiện thấy trong mẫu nước sơng Tơ Lịch.
Hình 3.5. Tỷ lệ các màu vi nhựa phát hiện trong mẫu nước sông Nhuệ
Trong mẫu nước sơng Nhuệ, các hạt vi nhựa cũng có các màu như đã phát hiện trong mẫu nước sơng Tơ Lịch, trong đó màu tím cũng chiếm tỷ lệ lớn nhất (81%), màu đen chiếm tỷ lệ thấp nhất (1%). Tương tự nước sông Tô Lịch, vi nhựa màu xám cũng không được phát hiện thấy trong mẫu nước sông Nhuệ.
Biến động về màu sắc các hạt vi nhựa tại sơng Tơ Lịch và sơng Nhuệ khơng có sự khác biệt lớn, tỷ lệ các màu có sự thay đổi nhưng khơng nhiều từ 1,27% - 7,89%. Sự biến động tỷ lệ màu sắc các hạt vi nhựa không theo quy luật, một số màu có tỷ lệ tăng (tím, xanh lá, xanh da trời, đen) trong khi một số màu lại có tỷ lệ giảm (vàng, đỏ, trắng). Nguyên nhân của hiện tượng này có thể do q trình sa lắng xuống trầm tích của vi nhựa hoặc do sự hấp thụ vi nhựa của các động thực vật sống trong nước.
3.1.4. Hiện diện của vi nhựa trong nước tại hệ thống sông đô thị
Hiện nay, dữ liệu về ô nhiễm vi nhựa trong các thuỷ vực các lưu vực sông đặc biệt là hệ thống sông đô thị như sông Tô Lịch, Nhuệ, Đáy, Hồng còn rất hạn chế. Trong một nghiên cứu gần đây, Strady và cs., 2020 đã cho thấy tại hệ sinh thái nước chảy mật độ hạt vi nhựa dao động khá lớn từ 2 hạt/m3 (sông Hồng) đến 2.522 hạt/m3 (sơng Tơ Lịch), trong đó dạng sợi chiếm ưu thế hơn các dạng khác. Các sơng chính của Việt Nam có nồng độ thấp nhất: 2 hạt/m3 ở sông Hồng, 3 hạt/m3 ở sông Hàn – Đà Nẵng và 3,9 hạt/m3 ở sông Đồng Nai trong khi nồng độ cao nhất đo được ở sông đô thị và các sông nhỏ hơn: 94 hạt /m3 ở sông Nhuệ và 2.522 hạt/m3 ở sông Tô Lịch. Trên thực tế, sông Tô Lịch được biết đến là con sông bị ô nhiễm nặng ở Việt Nam với lượng nước thải lớn chưa qua xử lý (ước tính khoảng 1.200.000 m3/ngày- đêm), đặc biệt là nước thải sinh hoạt. Biết rằng mật độ dân số của khu vực lân cận bên sông là 2.279 người/km2 và một máy giặt có thể giải phóng tới
728.000 sợi từ khối lượng giặt 6 kg theo nghiên cứu của Napper và Thompson, (2016), chúng ta có thể giả thuyết rằng trực tiếp xả nước thải sinh hoạt cùng với lượng nước thải thấp của sông là nguyên nhân dẫn đến nồng độ cao của vi nhựa (đặc biệt là sợi) được quan sát thấy ở sông này. Tuy nhiên, theo các kết quả nghiên cứu của Lahens và cs, (2018) nồng độ vi nhựa đo được trong các môi trường ven sông được nghiên cứu đều thấp hơn so với nồng độ đo trước đây ở sơng Sài Gịn và các kênh đơ thị, đoạn qua Thành phố Hồ Chí Minh [31]. Hệ thống cửa sơng này bị ảnh hưởng phần lớn bởi ngành dệt và may mặc: nồng độ cực lớn của sợi nhân tạo được đo từ 22.000 đến 251.000 sợi/m3. Nồng độ mảnh đo được ở sơng Sài Gịn và các kênh chính dao động từ 7 đến 94 mảnh/m3 (ví dụ, đối với phạm vi quan sát dạng mảnh diện tích tối thiểu 45.000 µm² cho thấy hiện diện chiếm ưu thế của vi nhựa dạng sợi qua các đoạn trong hệ thống song.
Trong một nghiên cứu khác, Hien và cs., 2019 công bố rằng, ô nhiễm vi nhựa ở cửa sông Ba Lạt khá phong phú về thành phần, hình dáng và kích thước với mật độ dao động từ 45 dến 3.235 hạt/kg trầm tích bề mặt khơ. Các hạt nhựa có kích thước từ 0,3 – 5,0 mm chiếm hơn 85% số lượng. Hình dạng
phổ biến nhất là dạng sợi, tiếp theo là dạng màng và sau đó là dạng hạt, dạng vi nhựa hình cầu có số lượng ít. Tỷ lệ các mẫu vi nhựa có màu trong suốt, đỏ và xanh dương ở dạng sợi là cao nhất trong tất cả các mẫu. Phần lớn các hạt nhựa thu được có màu trong suốt và màu xanh đậm. Polyetylen (PE), polyamide (PA) và polypropylen (PP) là ba loại polyme chính được tìm thấy trong mẫu trầm tích ở cửa sơng Ba Lạt.
3.2. BIẾN ĐỘNG CỦA VI NHỰA TRONG CÁC MẪU NƯỚC TẠI MỘT SỐ ĐIỂM KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG ĐÁY SỐ ĐIỂM KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG ĐÁY
3.2.1. Biến động mật độ hạt vi nhựa theo không gian
Cho đến nay, nghiên cứu vi nhựa trong các thuỷ vực nước ngọt ít hơn so với môi trường biển. Một số nghiên cứu chủ yếu tập trung vào vi nhựa trong các sông và hồ lớn. Rech et al., (2014) cho rằng, lưu vực sông là nơi chuyển tải chính các mảnh nhựa từ đất liền ra đại dương. Do vậy, vận chuyển của vi nhựa phụ thuộc vào dịng chảy của sơng. Một số nghiên cứu đã ghi nhận ô nhiễm vi nhựa trong các thuỷ vực nước ngọt tại một số quốc gia ở các châu lục như Châu Mỹ, Châu Âu, Châu Á và Châu Phi.
Trong phạm vi thực hiện nghiên cứu, hạt vi nhựa đã được tìm thấy ở tất cả các mẫu nước tại các điểm nghiên cứu (Cầu Quế, Cầu Đọ, Đị Thơng). Mật độ vi nhựa phát hiện tại 8 mẫu nước tại các điểm nghiên cứu (bảng 3.1) có sự biến động khá lớn, mật độ vi nhựa tại Đị Thơng dao động từ 202.548 hạt/m3
(T1/2021-2) đến 360.000 hạt/m3 (T8/2020-2) hạt/m3, tại Cầu Quế là 551.609 hạt/m) (T1/2021-1) đến 627.009 hạt/m3 (T6/2020-1), tại Cầu Đọ là 616.440 hạt/m3 (T12/2020-2) đến 1.008.206 hạt/m3 (T8/2020-1) và 1.003.045 hạt/m3
(T6/2020-2). Điểm cầu Quế là điểm trước khi nước sông Nhuệ chảy vào hệ thống, điểm cầu Đọ là điểm sau khi nước sơng Nhuệ chảy vào hệ thống nên có sự tiếp nhận các nguồn thải ở các lưu lượng mơ khác nhau cộng với q trình sa lắng của vi nhựa xuống trầm tích là một trong các nguyên nhân giải thích sự biến động lớn về mật độ vi nhựa giữa các điểm nghiên cứu.
Bảng 3.1. Mật độ vi nhựa tại các điểm nghiên cứu (hạt/m3)
Stt Thời điểm lấy mẫu
Mật độ vi nhựa tại các đểm nghiên cứu (hạt/m3)
Cầu Quế Cầu Đọ Đị Thơng
1 Tháng 6/2020 (1) 627.009 963.045 290.000 2 Tháng 6/2020 (2) 563.654 1.003.045 296.000 3 Tháng 8/2020 (1) 597.693 1.008.206 336.667 4 Tháng 8/2020 (2) 602.507 859.360 360.000 5 Tháng 12/2020 (1) 597.693 793.000 252.820 6 Tháng 12/2020 (2) 600.154 616.440 208.461 7 Tháng 01/2021 (1) 551.609 871.103 211.050 8 Tháng 01/2021 (2) 584.872 789.840 202.548
Có thể thấy, tất cả các mẫu nước tại các điểm nghiên cứu trên đều có mặt vi nhựa. Mật độ hạt vi nhựa trung bình phát hiện tại các vị trí lấy mẫu nước có sự biến động khá lớn (Hình 3.6) mật độ hạt vi nhựa ghi nhận tại vị trí cầu Đọ, sơng Đáy cao nhất (958.414 hạt/m3), sau đó đến vị trí cầu Quế (597.716 hạt/m3). Mật độ hạt vi nhựa trong nước mặt tại hai vị trí này cao, có thể lý giải là do đây là hai điểm sau khi tiếp nhận lượng lớn nước thải từ khu vực nội thành Hà Nội (nơi có mật độ dân số cao) chảy qua sơng Nhuệ. Điều đó đã kéo theo mật độ vi nhựa tăng đột biến. Tại vị trí Đị Thơng có mật độ hạt vi nhựa thấp nhất (218.720 hạt/m3) một số nguyên nhân có thể kể đến như: mật độ dân số tại khu vực này khơng cao, hoạt động sản xuất ít dẫn đến lượng nước thải thải ra ít hơn, đồng thời lưu lượng nước ở khu vực này lớn.
Hình 3.6. Mật độ vi nhựa trung bình tại các điểm nghiên cứu
Có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0.05) về mật độ hạt vi nhựa giữa hai vị trí lấy mẫu Cầu Quế và Cầu Đọ và vị trí lấy mẫu Đị Thơng. Điều này có thể cho thấy nồng độ hạt vi nhựa trong nước mặt có xu hướng giảm dần khi dịng chảy từ nới có mật độ tập trung dân cư cao đến nơi có mật độ dân cư thấp. Nghiên cứu của Kataoka et al., (2019) cũng đã báo cáo rằng tại các khu vực đông dân cư và khu cơng nghiệp có nhiều hạt vi nhựa hơn. Mật độ dân số cao cùng với các hoạt động của con người, các khu vực đơ thị hóa, cơng nghiệp hóa, du lịch tỷ lệ thuận với hàm lượng vi nhựa trong môi trường. Nồng độ hạt vi nhựa xác định trong nghiên cứu này đều cao hơn so với nồng độ hạt vi nhựa ở sơng Sài Gịn và các kênh đơ thị đoạn qua thành phố Hồ Chí Minh trong các nghiên cứu trước đây [6, 12]. Hệ thống sông, cửa biển này bị ảnh hưởng phần lớn bởi ngành dệt may, mật độ rất cao của sợi nhân tạo được xác định từ 22.000 đến 251.000 sợi/m3. Bên cạnh đó, tốc độ dịng chảy của nước đoạn chảy qua cầu Quế và cầu Đọ thấp hơn tốc độ dòng chảy của nước đoạn chảy qua Đị Thơng. Nghiên cứu của Joseph et al., 2018 đã ghi nhận rằng thủy động lực học có ảnh hưởng lớn đến sự biến động của mật độ hạt vi nhựa. Tại các nơi có vận tốc dịng chảy thấp có thể tạo điều kiện cho sự lắng
đọng của trầm tích và các hạt vi nhựa cao hơn các nơi có vận tốc dịng chảy cao. Điều này có thể giải thích thêm cho kết quả thu được trong nghiên cứu này.
Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ hạt vi nhựa trong nước mặt tại một số khu vực hạ lưu sông Đáy (Cầu Đọ, Cầu Quế và Đị Thơng) ở mức rất cao so với các khu vực có chất lượng mơi trường tốt như sơng Danube, Áo hay sông Goiana, Brazil (Bảng 3.2). Nồng độ hạt vi nhựa trong nước mặt tại một số khu vực trong nghiên cứu này cao hơn nhiều so với các khu vực bị ô nhiễm rác thải nhựa nghiêm trọng như sông tại Los Angeles (Mỹ), một số sông ở Trung Quốc, Đức hay Hà Lan.
Bảng 3.2. Nồng độ hạt vi nhựa trong mẫu nước mặt tại
khu vực nghiên cứu và một số khu vực khác.
Nơi thu mẫu
Kích thước lưới thu mẫu
(µm)
Mật độ nhựa lớn nhất (hạt/m3)
Tài liệu tham khảo Sông Danube Áo 500 1,42x102 (Lechner và cs.2014) Sông ở Đức và kênh Hà Lan 300 1,87x105 (Leslie và cs., 2017) Three Gorges Dam
Trung Quốc 48 1,26x104 Wang,2017)(Di và
Cửa sông Yangtze
Trung Quốc 32 1,02x104 (Zhao và cs.,2014) Sông tại Los Angeles
Mỹ 800; 500 1,29x104 (Moore và cs.,2011) Cửa sông, Goiana
Brazil 300 0,19
(Lima và cs., 2014) Cầu Đọ, sông Đáy
Việt Nam 300 0,99x106 Nghiên cứu này
Cầu Quế, sông Đáy
Việt Nam 300 0,61x106 Nghiên cứu này
Đị Thơng, sơng Đáy
3.2.2. Biến động mật độ vi nhựa theo thời gian
Về mặt thời gian, mật độ hạt vi nhựa tại điểm Cầu Quế khơng có sự biến động giữa mùa mưa và mùa khơ, ngun nhân có thể do tại điểm này lượng nước mưa chảy từ bề mặt vào sông tại điểm cầu Quế mang theo lượng vi nhựa khơng đáng kể (Hình 3.7; Bảng 3.3). Trong khi đó, sự chênh lệch lớn về mật độ vi nhựa theo mùa được biểu hiện rõ nhất tại Đị Thơng 218.720 hạt/m3 vào mùa khô, mùa mưa là 320.667 hạt/m3; tại điểm Cầu Quế, mật độ vi nhựa dao động 583.582 hạt/m3 (mùa khô) đến 591.714 hạt/m3 (mùa mưa); tại điểm Cầu Đọ, mật độ vi nhựa dao động 767.596 hạt/m3 (mùa khô) đến 958.414 hạt/m3
(mùa mưa).
Bảng 3.3. Sự biến động mật độ vi nhựa tại một số điểm nghiên cứu
STT Địa điểm
Mật độ vi nhựa (hạt/m3)
Mùa mưa Mùa khô
1 Cầu Quế (Hà Nam) 597.716 583.582
2 Cầu Đọ (Hà Nam) 958.414 767.596
3 Đị Thơng (Ninh Bình) 320.667 218.720
Kết quả nghiên cứu cho thấy, mật độ vi nhựa tại các điểm cầu Đọ và đị Thơng có sự khác biệt theo mùa. Điều đó chứng tỏ, điều kiện thời tiết (mưa) có ảnh hưởng đáng kể đến mật độ hạt vi nhựa trong thuỷ vực. Vào mùa mưa các mẫu nước có mật độ hạt vi nhựa cao hơn mùa khô. Nguyên nhân là do vào mùa mưa, nước mưa từ bề mặt kéo theo một lượng lớn các hạt vi nhựa chảy vào các dịng sơng góp phần làm tăng mật độ vi nhựa.
Sự phong phú mật độ vi nhựa trong mùa mưa cao hơn so với mùa khô cũng được ghi nhận tại sông Nakdong, Hàn Quốc. Mật độ vi nhựa tăng từ 260
đến 1410 hạt vi nhựa/m3 (mùa khô) lên 210 đến 15,560 hạt vi nhựa/m3
(mùa mưa) (Kang et al., 2015). Mật độ hạt vi nhựa cao vào mùa mưa cũng được báo cáo tại Hong Kong (Fok và Cheung, 2015). Khảo sát vi nhựa tại hai con sông ở California (Mỹ), cho thấy số hạt nhựa dao động trong khoảng 0.01 to
12.9 hạt/L. Nhóm tác giả cũng tính tốn dựa trên các kết quả thu nhận được khoảng 2.3 tỷ hạt nhựa từ các hệ thống sông này được đưa vào môi trường biển trong khoảng thời gian là 3 ngày (Moore et al., 2011).
Hình 3.7. Sự biến động mật độ vi nhựa theothời gian (mùa mưa và mùa khô) thời gian (mùa mưa và mùa khơ)
Kết quả được trình bày tại đồ thị trên hình 3.7 cho thấy, sự chênh lệch lớn về mật độ vi nhựa theo mùa được biểu hiện rõ nhất tại Cầu Đọ, mật độ vi nhựa dao động 767.596 hạt/m3 (mùa khô) đến 958.414 hạt/m3 (mùa mưa); tại điểm cầu Quế, mật độ vi nhựa trong mẫu nước sông ở cả 2 mùa khơng có sự biến động lớn, chỉ dao động trong khoảng gần 600.000 hạt/m3.
3.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA VI NHỰA TRONG MẪU NƯỚC TẠI MỘT SỐ ĐIỂM KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG ĐÁY ĐIỂM KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG ĐÁY
3.3.1. Đặc điểm về hình dạng, kích thước vi nhựa trong các mẫu nước
Đặc điểm hình dạng hạt và tỷ lệ các dạng hạt vi nhựa phát hiện trong các mẫu nước thu mẫu tại 3 điểm nghiên cứu: Cầu Quế, Cầu Đọ và Đị Thơng được trình bày tại hình 3.8. Trong các mẫu nước sơng ghi nhận chủ yếu ở hai dạng là dạng mảnh (fragment) và dạng sợi (line).
Hình 3.8. Tỷ lệ các dạng vi nhựa tại các điểm nghiên cứu
Các số liệu thực nghiệm thể hiện trên hình 3.8 cho thấy các dạng vi nhựa dạng sợi chiếm tỷ lệ cao tới trên 90%: cầu Quế (96,04%), cầu Đọ (92,55%), đị Thơng (94,01%); dạng mảnh chiếm tỷ lệ nhỏ, cao nhất là tại cầu Đọ (7,45%), thấp nhất là tại cầu Quế (3,965%). Dạng sợi chiếm ưu thế về số lượng trong các mẫu nước ở nghiên cứu này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đó thực hiện trên sơng đơ thị [31]. Ngồi ra, thành phần hình dạng sợi hơn cũng được tìm thấy trong các nghiên cứu trên bờ biển Trường Giang với 93% dạng sợi, cũng như ở trên sông Thames, Vương quốc Anh [13]. Hình dạng sợi của vi nhựa này có thể bị ảnh hưởng bởi hoạt động của con người
xung quanh sông. Các sợi vi nhựa trong sơng đơ thị cịn có thể bắt nguồn từ sự lắng đọng của vật chất trong khơng khí, nước thải sinh hoạt, dây và lưới đánh cá [33] hoặc túi đựng thực phẩm [16]. Sau đó, vi nhựa được vận chuyển đến mơi trường nước bằng dịng chảy bề mặt từ các cơ sở chế biến hoặc trạm xử lý nước thải mà khơng thể loại bỏ hồn tồn chúng khỏi nước thải [19]. Điều này cũng có thể giải thích cho thực tế là nhiều sợi vi nhựa đã được tìm thấy trong nước tại các vị trí lấy mẫu.
Hình 3.9. Sự biến động các dạng vi nhựa theo mùaa) mùa khô; b) mùa mưa a) mùa khô; b) mùa mưa
Qua đồ thị trên hình 3.9 cho thấy, trong 2 dạng vi nhựa phát hiện được trong các mẫu nước sông tại các điểm nghiên cứu ở cả mùa mưa và mùa khơ thì vi nhựa dạng sợi vẫn chiếm tỷ lệ cao, tỷ lệ dao động trong khoảng từ 92,40% đến 96,57%, trong khi đó tỷ lệ vi nhựa dạng mảnh chiếm lại chiếm tỷ lệ khiêm tốn hơn dao động trong khoảng từ 3,34% đến 7,60%.
Tỷ lệ hai dạng vi nhựa: dạng mảnh và dạng sợi tại các điểm nghiên cứu khơng có sự biến động quá lớn theo thời gian: tại cầu Đọ tỷ lệ vi nhựa dạng
mảnh của mùa khô và mùa mưa lần lượt là 7,60% và 7,29%, tại cầu Quế là 4,49% và 3,43%, tại hai điểm nghiên cứu này tỷ lệ vi nhựa dạng mảnh có xu hướng giảm nhẹ vào mùa mưa; ngược lại, tại điểm đị Thơng, tỷ lệ dạng mảnh ở mùa mưa cao (6,99%) hơn ở mùa khô (4,95%).
Tỷ lệ vi nhựa dạng sợi có xu hướng tăng lên cao hơn ở mùa mưa, riêng