Bụi hạt nano nguy hiểm hơn nhiều so với bụi PM2.5
Nhưng bụi hạt nano có thể đi sâu vào và tàn phá bất cứ nội tạng nào trong cơ thể.
Và vì các cơ quan chính phủ giám sát bụi PM2.5 tính bằng khối lượng (hàng triệu hạt bụi nano có khi chưa tới microgram nào) - nên báo cáo của các cơ quan này thường không cho thấy nguy cơ thực sự.
Khoa học tìm hiểu nguyên nhân con người nên quan tâm đến tổng số hạt bụi ta hít phải, chứ không phải khối lượng của chúng, đã được biết đến một thời gian.
Vào năm 2003, Surbjit Kaur là nhà nghiên cứu trẻ đang hoàn thành đề tài thạc sĩ tại trường đại học Imperial College London, khi người hướng dẫn đề nghị cô nên tham dự thí nghiệm Dapple (nghĩa là thí nghiệm phát tán ô nhiễm không khí và tình trạng phơi nhiễm với môi trường ở địa phương).
Kaur thiết kế một nghiên cứu phơi nhiễm cá nhân, với nhóm gồm sáu tình nguyện viên “ăn mặc như cây thông Noel” đeo nhiều cảm biến thu thập ô nhiễm không khí khác nhau, và đề nghị họ đi theo một nhóm các tuyến đường ở trung tâm London mỗi ngày trong thời gian bốn tuần.
Những tình nguyện viên là “nhóm bạn bè và người làm việc trong khoa”, Kaur, người đã rời công việc nghiên cứu khoa học và giờ làm cố vấn quản lý, cho biết.
“Nhưng tôi không thể nhờ mọi người nếu tôi không tự thực hiện việc đó.” Vậy là cô đi cùng họ trên đường, tập trung quanh đường Marylebone, một đường tấp nập với bảy làn xe cỡ lớn và là nơi có bảo tàng tượng sáp Madame Tussauds với nhiều nhóm khách xếp hàng chờ bên ngoài.
“Chúng tôi đi ra đó và biết rằng mình sẽ bị bệnh vì liên tục phơi nhiễm. Chúng tôi bắt đầu cảm thấy khá khó thở sau một thời gian.”
Dụng cụ treo quanh người tình nguyện viên và đặt bên trong balo đo các loại chất gây ô nhiễm không khí tiêu chuẩn, như bụi PM2.5 và khí CO (khí carbon monoxide).
Nhưng Kaur cũng đặt thêm một dụng cụ hoàn toàn mới vừa xuất hiện trên thị trường vào chung bộ dụng cụ, nó có tên là máy đo phân tử bụi nano “P-Trak”.
“Chúng tôi cần phải xin đủ thứ giấy phép để có thể sử dụng chúng [trong hoạt động thực tế] vì chúng khá giống máy Geiger đo phóng xạ và lo ngại sẽ làm công chúng hoảng loạn,” cô cười kể lại.
Dụng cụ có thể đo bụi hạt nano đến kích thước 2nm (nhỏ hơn rất nhiều so với phân tử trong máu người) bằng cách hút không khí, xịt cồn lên bề mặt các hạt, khiến chúng dễ thấy và đếm từng hạt bằng tia laser.
Chịu ảnh hưởng từ công trình thuộc Đại học Rochester, New York và Viện Nghiên cứu Sức khỏe Quốc Gia Phần Lan, Kaur linh cảm rằng đếm những “hạt mịn” này có thể cho ra thêm vài dữ liệu thú vị.
Cô đã không lầm.
“Tôi kỳ vọng sự đa dạng ở mức độ nào đó [về số lượng các hạt],” cô kể, “nhưng mức độ dao động khiến tôi cực kỳ ngạc nhiên... số lượng xe hơi đi qua có ảnh hưởng rất ít với sự phơi nhiễm của con người với bụi PM2.5. Nhưng nó có tác động khủng khiếp với loại bụi mịn.”
Khi những tình nguyện viên đi hết vỉa hè, họ đã bị phơi nhiễm ít nhất 36.000 hạt bụi mỗi lần, và nhiều nhất là 130.000 hạt. Khi họ đi qua cùng tuyến đường đó bằng xe đạp (dù hơi khó đạp xe khi đeo tất cả dụng cụ, nhưng không phải là không thể), số lượng bụi hạt tối đa và tối thiểu hít phải tăng thêm 20.000 hạt nữa.
Tuy nhiên, mức độ trung bình ghi nhận bên trong xe hơi và xe bus: khi ở càng gần nguồn phát thải ô nhiễm, là ống bô xe thải ra khói, thì tổng số bụi hạt nano con người hít phải cao hơn.
Sự khác biệt giữa đi bộ trên lề đường và đi bộ ở khu vực gần các tòa nhà, trên cùng vỉa hè, chỉ cách nhau vài bước ngắn, là khác biệt giữa 82.000 hạt bụi phân tử nano và 69.000 hạt. Số lượng bụi PM2.5 ghi nhận được không có gì khác biệt giữa hai vị trí trên.
Khoảng năm 2006, thời gian mà Kaur ngưng làm nghiên cứu khoa học, những phát giác của cô không khiến các chính phủ có động thái khác biệt nào trong đo lường tình trạng ô nhiễm không khí - một sinh viên nghiên cứu tiến sĩ tại Đại học Cambridge đã hành động.
Prashant Kumar từng nghiên cứu về bụi PM2.5 và bụi PM10 trong nghiên cứu thạc sĩ tại Học viện Kỹ thuật Ấn Độ (IIT) ở Delhi.
Nhưng khi đến Anh nghiên cứu tiến sĩ, “khi thảo luận với người hướng dẫn, chúng tôi nhận thấy gần như không có gì được thực hiện dựa trên những tri thức [về bụi phân tử nano]: cách đo đạc, sự tập trung trong từng môi trường khác nhau. Vì vậy tôi đã chọn chủ đề đó như một thử thách.”
Những bài viết nghiên cứu được xuất bản từ năm 2008 của ông gây xôn xao và về sau đã trở thành hạt giống trong nghiên cứu phơi nhiễm bụi mịn nano, và giúp ông trở thành giáo sư Đại học Surrey.
“Nghiên cứu đầu tiên tôi tiến hành năm 2008 là phân tích có tính thăm dò,” Kumar nhớ lại. “Khi khói thải ra từ xe cộ, chúng ra ngoài theo dạng khí gas và đông lạnh lại thành các hạt [cỡ nano] nhỏ hơn. Sau đó chúng bắt đầu ngưng tụ lại thành các hạt kích thước lớn hơn. từ ống bô xe, bạn có thể gặp phải số lượng một triệu hạt trên mỗi phân khối không khí. Trên đường là khoảng 100.000 hạt, bên vệ đường là khoảng 10.000 hạt.”
Nghiên cứu của ông nhận thấy trên 90% các hạt bên vỉa hè những con đường đông đúc là loạt hạt nano có kích thước dưới 100nm.
Đây là vấn đề với sức khỏe của chúng ta, Kumar giải thích, “vì khi hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt có thể bị phơi nhiễm của chúng ta càng lớn. Diện tích bề mặt lớn hơn nghĩa là có nguy cơ độc hại [tiềm năng] cao hơn, vì chúng tiếp xúc nhiều hơn với phần bên trong cơ thể bạn.”
Để tưởng tượng điều này, hãy thử so sánh quả bóng đá với bóng chơi golf. Một quả bóng đá có chu vi khoảng 70cm và bề mặt tiếp xúc khoảng 1.500cm2. Một quả bóng chơi golf rõ ràng nhỏ hơn nhiều, với chu vi khoảng 13cm, và bề mặt tiếp xúc là 54cm2.
Về số lượng, bạn có thể xếp được 156 quả bóng golf vào cùng không gian với quả bóng đá, nhưng tổng bề mặt tiếp xúc của những quả bóng golf cộng lại sẽ là 8.453cm2 - lớn hơn phần diện tích bề mặt tiếp xúc của quả bóng đá đến 6,9m2.
Ở cấp độ nano, khác biệt này sẽ được nhân lên nhiều lần. Một đám mây một tỷ hạt bụi kích thước 10nm có cùng khối lượng với một hạt bụi PM10, nhưng tổng bề mặt tiếp xúc lớn hơn gấp 1 triệu lần. Và bề mặt này phủ đầy nhiên liệu chưa đốt sạch và độc hại từ ống bô xe.