GS.TS. Lê Hồng Khiêm dùng rêu là chỉ thị sinh học để nghiên cứu ô nhiễm không khí
GS.TS. Lê Hồng Khiêm tại Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân (Dubna, Liên Bang Nga)
Ông và đồng nghiệp Viện Vật lý được coi là nhóm đầu tiên triển khai nghiên cứu ô nhiễm không khí dùng chỉ thị sinh học bằng rêu tại Việt Nam. Nhóm tác giả đã tiến hành quan trắc ô nhiễm không khí tại nhiều tỉnh thành trong cả nước như Hà Nội, Hải Phòng, Lâm Đồng, Bắc Ninh, Hưng Yên... và đưa ra nhiều kết quả về mức độ ô nhiễm kim loại nặng, nguồn gốc phát thải các chất ô nhiễm... mở ra hướng quan trắc ô nhiễm không khí mới tại Việt Nam.
GS.TS. Lê Hồng Khiêm sinh năm 1958, hiện là thành viên của Hội đồng Khoa học của Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân Dubna. Ông nguyên là Viện trưởng Viện Vật lý, nguyên Đại diện Toàn quyền của Chính phủ Việt Nam tại Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân, Liên bang Nga. Ông tốt nghiệp Đại học Tổng hợp Hà Nội năm 1980, đạt học vị Tiến sĩ năm 1991 tại Viện Liên hợp Nghiên cứu hạt nhân Dubna (Liên Xô) và được phong hàm GS năm 2015. Ông là tác giả của nhiều công trình được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tin, đã và đang chủ nhiệm nhiều đề tài/nhiệm vụ các cấp, hướng dẫn nhiều nghiên cứu sinh, học viên cao học. Lĩnh vực nghiên cứu chính của ông là Vật lý hạt nhân, ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong nghiên cứu vật liệu và môi trường.
GS. Khiêm chia sẻ: Ô nhiễm không khí được coi là kẻ giết người vô hình, thầm lặng, không thể quan sát bằng mắt thường như các loại ô nhiễm khác. Muốn bắt bệnh chính xác cho không khí cần phải có công cụ và phương pháp chuẩn đoán bệnh tốt và việc quan trắc cần được thực hiện thường xuyên, liên tục là yêu cầu cấp thiết để xác định được tình trạng “sức khỏe” của không khí.
Hiện nay, để đo mức độ ô nhiễm không khí, Việt Nam đã xây dựng các trạm quan trắc tự động. Tuy nhiên, số trạm lắp đặt còn khiêm tốn do phải đầu tư chi phí lớn và cần đội ngũ cán bộ có trình độ kỹ thuật cao để bảo trì, hiệu chuẩn lại các thiết bị phân tích. Thêm vào đó, tuổi thọ các thiết bị không cao do các trạm được đặt ở ngoài trời dưới thời tiết khắc nghiệt. Ngoài ra, các trạm này chỉ được trang bị các thiết bị theo dõi các khí độc như SOx, NOx, Cox... hàm lượng bụi mịn PM10, PM2.5..., khó giải được bài toán về ô nhiễm các nguyên tố hóa học trong không khí và càng khó để phát hiện ra các nguồn phát thải ô nhiễm một cách chính xác. Một cách khác để xác định mức độ ô nhiễm không khí là sử dụng máy bơm hút khí kết hợp với các phin lọc nhưng không thể quan trắc trên một khu vực rộng tại cùng một thời điểm. Hơn nữa, kết quả phân tích chỉ phản ánh mức độ ô nhiễm tức thời trong một khoảng thời gian nhất định. Ngoài ra, các máy đo ô nhiễm không khí cầm tay là cách thường được các cơ quan quản lý môi trường sử dụng. Tuy nhiên, do độ nhạy phát hiện của máy này rất thấp nên chỉ được sử dụng trong trường hợp có sự cố về môi trường.
GS. Khiêm luôn trăn trở tìm kiếm các phương pháp quan trắc mới với chi phí thấp, dễ áp dụng và cùng một lúc có thể triển khai tại nhiều khu vực. Sau nhiều năm nghiên cứu, ông đã tìm ra câu trả lời là sử dụng chỉ thị rêu.
Rêu - chỉ thị sinh học để nghiên cứu ô nhiễm không khí
Từ những năm 70 của thế kỷ trước tại châu Âu, phương pháp dùng các loại thực vật bậc thấp như địa y, rêu, tảo… làm chỉ thị sinh học để nghiên cứu ô nhiễm không khí đã được áp dụng. Đây là phương pháp rẻ tiền, dễ thực hiện và có thể triển khai tại nhiều khu vực trong cùng một thời điểm. Tuy nhiên, cho đến nay, phương pháp này gần như chưa được triển khai ở Việt Nam.
Cây rêu là thực vật bậc thấp với bộ rễ giả, gần như không có biểu bì, không có lớp màng bên ngoài, có độ xốp rất cao, bề mặt tiếp xúc với không khí lớn, sự phát triển của nó chủ yếu nhờ việc hút dinh dưỡng từ không khí. Về mặt vật lý, nó hoạt động giống như một bộ lọc để hấp thụ các độc tố trong không khí. Ngoài ra, rêu mọc tự nhiên ở nhiều nơi, dễ sống nên việc thu thập, bảo quản và phân tích mẫu rất thuận lợi.
GS.TS. Lê Hồng Khiêm chia sẻ: Ở các nước Châu Âu như Paris hiện nay, họ còn xây dựng những bức tường rêu để làm sạch không khí trong thành phố. Nếu làm một phép thử dùng Google tìm kiếm với từ chìa khoá là “moss biominitoring technique for air pollution” sẽ cho ngay 230.000 kết quả trong vòng 0,63 giây. Chứng tỏ, việc sử dụng cây rêu là chỉ thị sinh học để nghiên cứu ô nhiễm không khí trên thế giới đang được quan tâm.
Phát triển hướng nghiên cứu mới
Sau khi biết được đề tài nghiên cứu sinh của TS. Nguyễn Việt Hùng (Đại học Y tế Cộng đồng Hà Nội) thực hiện tại Pháp đã áp dụng phương pháp dùng rêu để quan trắc ô nhiễm không khí tại Hà Nội, Thái Nguyên năm 2011, GS. Khiêm đã gặp và trao đổi với TS. Việt Hùng. Ông được TS. Hùng chia sẻ về loài rêu ở Việt Nam được các chuyên gia Pháp lựa chọn có tên là Barbula indica là phù hợp, từ đây, GS. Khiêm cùng cộng sự đã bắt đầu tìm kiếm và sử dụng loài rêu này để quan trắc và nghiên cứu ô nhiễm không khí.
Đến năm 2017, nhóm đã thực hiện phương pháp dùng chỉ thị rêu để đo mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở Hà Nội và Hải Phòng với hơn 1.000 mẫu rêu thu thập tại 2 thành phố này. Từ mẫu thu được, nhóm đã xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí từ năm 2017-2019, là kết quả của đề tài KH&CN cấp Quốc gia “Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong không khí thông qua chỉ thị rêu Barbula indica” (mã số NĐT.25.RU/17).
Năm 2022 - 2023, nhóm nghiên cứu tiếp tục thực hiện đề tài “Nghiên cứu ô nhiễm không khí dùng chỉ thị sinh học rêu” (mã số VAST07.05/22-23). Với mục tiêu dùng chỉ thị sinh học rêu và kỹ thuật hạt nhân để nghiên cứu ô nhiễm không khí tại một số khu vực khác nhau ở Việt Nam như Hải Phòng và Lâm Đồng.
Các vị trí lấy mẫu tại Hải Phòng và Lâm Đồng
Xử lý các mẫu rêu tại phòng thí nghiệm
Trong nghiên cứu, nhóm đã phân tích và đưa ra bảng số liệu hàm lượng của 29 nguyên tố hoá học trong các mẫu rêu thu được tại 40 vị trí khác nhau của tỉnh Lâm Đồng và bảng số liệu hàm lượng của 40 nguyên tố hoá học trong các mẫu rêu sống lấy tại 39 vị trí thuộc địa bàn thành phố Hải Phòng. Khi áp dụng phương pháp chỉ thị sinh học rêu và kỹ thuật hạt nhân để phân tích hàm lượng các chất hoá học gây ô nhiễm không khí trong rêu tại khu vực nghiên cứu, nhóm đã chỉ ra mức độ ô nhiễm và phát hiện được các nguồn phát thải các chất ô nhiễm vào không khí. Trong đó, 6 nhân tố gây ô nhiễm trên địa bàn của thành phố Hải Phòng được xây dựng bằng phần mềm Hệ thống thông tin địa lý GIS.
Phân bố của các nhân tố ô nhiễm trên địa bàn thành phố Hải Phòng
GS. Khiêm cho biết: Có 2 phương pháp quan trắc ô nhiễm không khí bằng rêu rất thích hợp để áp dụng tại Việt Nam. Một là sử dụng rêu sống thu thập tại khu vực cần nghiên cứu, được áp dụng với những khu vực có loại rêu này (phương pháp thụ động). Hai là lấy mẫu rêu sống ở các vùng không có ô nhiễm và cho vào các túi lưới làm bằng vật liệu ni lông để treo ở các khu vực cần khảo sát (phương pháp chủ động).
Để phát triển hướng nghiên cứu này, cần nhiều trang thiết bị, phòng thí nghiệm... chuyên dụng để phân tích thành phần hoá học, độc tố trong các mẫu rêu. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay chưa có các thiết bị phân tích đạt độ nhạy cần thiết. Việc phân tích trong nghiên cứu này được thực hiện trên lò phản ứng hạt nhân IBR-2 của Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân Dubna và lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt. Việt Nam là thành viên chính thức của tổ chức khoa học quốc tế này nên chúng ta có thể sử dụng các thiết bị hiện đại tại đây để nghiên cứu như nhiều nước Ba Lan, Hungary, Tiệp Khắc… (đang làm rất hiệu quả). Trên thực tế, Việt Nam chưa có những nhóm nghiên cứu đủ trình độ để khai thác độc lập, hiệu quả các trang thiết bị hiện đại đó nên cần phải cử cán bộ sang tham gia vào các nhóm nghiên cứu của các nước để thực tập và học hỏi.
Với vai trò là thành viên Hội đồng Khoa học của Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân Dubna cùng tâm huyết phát triển hướng nghiên cứu ô nhiễm không khí dùng chỉ thị sinh học rêu tại Việt Nam, GS.TS. Lê Hồng Khiêm dành nhiều trí lực cho nghiên cứu, nắm bắt công nghệ mới và nỗ lực kết nối với các chuyên gia quốc tế để đẩy mạnh sự phát triển các nhóm nghiên cứu của Việt Nam tại Dubna. Từ những kết quả đã đạt được, ông hy vọng sẽ được tiếp tục nghiên cứu và triển khai phương pháp mới trên nhiều tỉnh thành và tiến tới việc ứng dụng chỉ thị sinh học rêu Barbula indica thành phương pháp quan trắc ô nhiễm không khí phổ biến tại Việt Nam, hỗ trợ hiệu quả công tác hoạch định chính sách quản lý ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng trong tương lai.
Nguồn tin: Chu Thị Ngân, Trung tâm Thông tin - Tư liệu
Xử lý tin: Minh Tâm