Thiết kế phương pháp thu mẫu và phân tích vi nhựa trong nước biển ven bờ. a. Nêu phương pháp lấy mẫu, kích thước lưới lọc, và bước tiền xử lý (loại bỏ hữu cơ hòa tan, cô đặc). b. Chọn kỹ thuật phân tíc...

Đây là một chủ đề quan trọng và đang được quan tâm rất nhiều trong khoa học môi trường. Dưới đây là các phương pháp chi tiết để thu mẫu và phân tích vi nhựa trong nước biển ven bờ.

a. Phương pháp lấy mẫu, kích thước lưới lọc và tiền xử lý
Phương pháp lấy mẫu
Phương pháp lấy mẫu vi nhựa trong nước biển phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu. Một số phương pháp phổ biến bao gồm:

Lấy mẫu bề mặt: Sử dụng lưới Manta hoặc lưới neuston được kéo trên mặt nước để thu thập vi nhựa nổi. Lưới được thiết kế đặc biệt để thu thập các hạt nhỏ trong lớp nước trên cùng.

Lấy mẫu cột nước: Sử dụng máy bơm hoặc chai Niskin để lấy mẫu nước từ các độ sâu khác nhau. Phương pháp này giúp phân tích sự phân bố thẳng đứng của vi nhựa trong cột nước.

Kích thước lưới lọc
Kích thước mắt lưới là yếu tố quan trọng quyết định phạm vi kích thước của các hạt vi nhựa được thu thập.

Kích thước mắt lưới thường được sử dụng là 333 µm hoặc 500 µm để thu thập các hạt vi nhựa lớn (mesoplastics và macroplastics).

Để thu thập vi nhựa nhỏ hơn (microplastics), cần sử dụng lưới có kích thước mắt lưới nhỏ hơn, từ 100 µm trở xuống, hoặc phương pháp lọc chân không qua màng lọc.

Bước tiền xử lý
Sau khi thu mẫu, các mẫu cần được tiền xử lý để loại bỏ các chất hữu cơ và cô đặc vi nhựa.

Loại bỏ hữu cơ hòa tan: Các mẫu được xử lý bằng hydrogen peroxide (H 
2
​
O 
2
​
) hoặc dung dịch Fenton để phân hủy các chất hữu cơ sinh học (như tảo, động vật phù du) bám vào hạt vi nhựa.

Cô đặc vi nhựa: Sử dụng dung dịch có mật độ cao, như dung dịch muối ăn bão hòa (NaCl) hoặc kẽm clorua (ZnCl 
2
​
), để phân tách vi nhựa. Do vi nhựa có mật độ thấp hơn nước biển và các khoáng chất, chúng sẽ nổi lên bề mặt và dễ dàng được tách ra.

b. Kỹ thuật phân tích để định danh polymer
Để xác định chính xác thành phần hóa học của vi nhựa, các kỹ thuật phân tích tiên tiến được sử dụng. Mỗi kỹ thuật có ưu và nhược điểm riêng.

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)

Ưu điểm: Nhanh chóng, không phá hủy mẫu, dễ sử dụng, và cho phép định danh các loại polymer phổ biến (PE, PP, PET, PVC) thông qua việc so sánh phổ thu được với thư viện phổ chuẩn. Có thể sử dụng kính hiển vi FTIR để phân tích các hạt vi nhựa nhỏ.

Nhược điểm: Độ nhạy thấp với các hạt rất nhỏ (dưới 20 µm). Phổ có thể bị nhiễu nếu mẫu không được tiền xử lý kỹ lưỡng.

Phổ Raman

Ưu điểm: Tương tự FTIR, đây là kỹ thuật không phá hủy, rất nhanh, và có khả năng phân tích các hạt vi nhựa nhỏ hơn FTIR (có thể tới vài µm). Raman thường ít bị ảnh hưởng bởi nước và các chất hữu cơ hơn FTIR.

Nhược điểm: Độ nhạy thấp đối với các mẫu huỳnh quang hoặc có màu đậm, có thể làm nhiễu tín hiệu.

Nhiệt phân - Sắc ký khí - Khối phổ (Pyrolysis-GC-MS)

Ưu điểm: Đây là kỹ thuật có độ nhạy và độ chính xác cao nhất để định danh polymer. Nó có thể phân tích cả các hạt vi nhựa rất nhỏ và mẫu có độ phức tạp cao. Kỹ thuật này phá hủy mẫu nhưng cung cấp thông tin chi tiết về thành phần polymer và các chất phụ gia.

Nhược điểm: Là kỹ thuật phá hủy mẫu, đòi hỏi thiết bị phức tạp và đắt tiền. Mẫu cần được chuẩn bị kỹ lưỡng và chỉ phù hợp để định lượng khối lượng tổng thể, không phải đếm số hạt.

Trong thực tế, các nhà khoa học thường kết hợp kính hiển vi quang học để phân loại sơ bộ kích thước và hình dạng, sau đó sử dụng FTIR hoặc Raman để định danh polymer, và cuối cùng dùng Pyrolysis-GC-MS để xác nhận và phân tích các mẫu phức tạp.

c. Chỉ tiêu báo cáo
Một báo cáo phân tích vi nhựa cần bao gồm các chỉ tiêu quan trọng để đảm bảo tính khách quan và so sánh được với các nghiên cứu khác.

Số lượng hạt: Báo cáo số lượng hạt vi nhựa trên một đơn vị thể tích mẫu (hạt/L), hoặc trên một đơn vị trọng lượng trầm tích (hạt/g).

Phân bố kích thước: Phân loại các hạt vi nhựa theo các nhóm kích thước (ví dụ: <100 µm, 100-500 µm, 500 µm-1 mm...). Biểu đồ phân bố kích thước sẽ giúp hiểu rõ hơn về nguồn gốc và quá trình phân hủy của vi nhựa.

Thành phần polymer: Báo cáo tỷ lệ phần trăm của từng loại polymer được tìm thấy (ví dụ: 40% PE, 30% PP, 20% PET...), giúp xác định các nguồn gây ô nhiễm chính.

Màu sắc và hình dạng: Phân loại các hạt vi nhựa theo màu sắc (trắng, đen, xanh, đỏ...) và hình dạng (mảnh vụn, sợi, hạt, viên...). Các chỉ số này cung cấp thông tin về nguồn gốc và đặc điểm của ô nhiễm.