Trong bài viết gần đây đăng trên tuổi trẻ online có tiêu đề “Nguy hiểm bụi mịn đi thẳng vào phổi” đề cập đến vấn đề báo động ô nhiễm không khí ngày càng gia tăng ở các thành phố lớn ở nước ta như TP.HCM và Hà Nội.
Đặc biệt là bụi mịn PM2,5 vì chúng có kích thước rất nhỏ và gây ảnh hưởng đến sức khỏe. Vậy câu hỏi đặt ra là liệu khẩu trang chúng ta hay sử dụng có thật sự hiệu quả trong việc bảo vệ sức khỏe của chúng ta hay không?
Vì thế để giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về chủ đề này, trong bài viết lần này chúng ta sẽ tìm hiểu về hóa học của bụi và những điều xung quanh nhé!
Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu về một vài khái niệm trước đã.
PM là gì?
PM là từ viết tắt của particulate matter hay gọi là “chất dạng hạt” trong không khí, được tạo thành từ một hỗn hợp các vật liệu rắn hoặc lỏng có nhiều kích cỡ khác nhau, với đường kính từ vài nanomet (khoảng kích thước của một virus) đến khoảng 100 micromet (khoảng độ dày của một sợi tóc người).
Nó bao gồm cả hai thành phần trong đó thành phần chính hay sơ cấp được thải hay giải phóng trực tiếp từ nguồn vào bầu khí quyển, trong khi đó thành phần thứ cấp lai được hình thành trong bầu khí quyển bằng phản ứng hóa học.
PM có nguồn gốc đến từ cả nguồn nhân tạo và tự nhiên. Nó chứa một phạm vi của các hợp chất hóa học và danh tính của các hợp chất này cung cấp manh mối nguồn gốc của nó.
Các phép đo nồng độ của PM trong không khí được tạo ra bởi việc ghi lại khối lượng vật chất hạt trong một mét khối không khí, sử dụng đơn vị microgam trên mét khối.
PM được phân loại dựa theo đến kích thước của nó và việc phân loại này được sử dụng trong các phép đo nồng độ.
Để hiểu rõ hơn, chúng ta sẽ lấy thí dụ như sau, PM10 có nghĩa là nồng độ các hạt nhỏ hơn hoặc tương đương bằng 10 micromet về đường kính; tương tự PM2,5 mô tả rằng nồng độ của các hạt nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 micromet về đường kính.
Nguồn gốc của các PM
Các hạt sơ cấp được giải phóng vào bầu không khí từ một số văn phòng phẩm và các nguồn di động.
Nguồn di động chính là vận tải đường bộ, sản xuất chính các hạt khi nhiên liệu bị đốt cháy hoặc chất bôi trơn sử dụng hết trong động cơ, khi lốp và phanh mòn xuống và từ bụi đường.
Nguồn ổn định chính là việc đốt nhiên liệu cho mục đích công nghiệp, thương mại và dịch vụ.
Phát thải bụi cũng có thể tạo ra nồng độ cao của hạt do vấn đề gần mỏ đá và công trình xây dựng. Các hạt sơ cấp cũng có thể được sản xuất từ các nguồn tự nhiên, thí dụ phun biển và bụi từ sa mạc Sahara bay đi khoảng cách xa.
(Theo wikipedia thì phun biển đề cập đến các hạt aerosol được hình thành trực tiếp từ đại dương, chủ yếu là do phóng vào bầu khí quyển bằng cách bùng nổ bong bóng tại giao diện biển-không khí. Phun biển chứa cả chất hữu cơ và muối vô cơ tạo thành sol khí biển)
Trong khi đó, chất dạng hạt thứ cấp lại được hình thành từ các phản ứng hóa học của khí NH3, SO2 và NOx được giải phóng vào bầu không khí.
Ngoài ra, chúng cũng được hình thành từ các hợp chất hữu cơ bởi các phản ứng xảy ra trong bầu không khí.
Những hợp chất hữu cơ được giải phóng khi nhiên liệu bị đốt cháy hoặc khi nhiên liệu hoặc dung môi bay hơi; chúng cũng xuất hiện tự nhiên bởi các thảm thực vật.
Bạn có thể tham khảo thêm nguồn gốc của một số loại hạt như sau:
Hạt sơ cấp
- Natri clorua: (nguồn) muối biển.
- Carbon: (nguồn) carbon đen (bồ hóng) được hình thành trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch ở nhiệt độ cao như than, khí đốt tự nhiên và dầu (diesel và xăng) và nhiên liệu sinh khối như dăm gỗ.
- Vết kim loại: (nguồn) những kim loại này có mặt ở nồng độ rất thấp và bao gồm chì, cadmium, niken, crom, kẽm và mangan. Chúng được tạo ra bởi các quá trình luyện kim, chẳng hạn như sản xuất thép, hoặc bởi các tạp chất được tìm thấy trong hoặc phụ gia hỗn hợp thành nhiên liệu được sử dụng bởi ngành công nghiệp. Kim loại trong các hạt cũng có nguồn gốc từ cơ học quá trình mài mòn, ví dụ trong quá trình chuyển động xe hoặc mòn lốp.
- Thành phần khoáng chất: (nguồn) những khoáng chất này được tìm thấy trong bụi thô từ công việc khai thác, xây dựng và phá hủy và từ bụi gió. Chúng bao gồm nhôm, silicon, sắt và canxi.
Hạt thứ cấp
- Sulphate: (nguồn) được hình thành từ quá trình oxy hóa sulfur dioxide (SO2) trong khí quyển để hình thành axit sunfuric, có thể phản ứng với amoniac (NH3) để tạo ra amoni sunfat.
- Nitrat: (nguồn) được hình thành từ quá trình oxy hóa các oxit nitơ (NOx – bao gồm oxit nitric (nitơ monoxide, NO) và nitơ dioxide (NO2) trong khí quyển để hình thành axit nitric, có thể phản ứng với NH3 để cung cấp amoni nitrat. Cũng có mặt dưới dạng natri nitrat.
- Nước: (nguồn) một số thành phần của dạng hạt aerosol, như amoni sunfat và amoni nitrat, lấy nước từ khí quyển.
Hỗn hợp
- Carbon hữu cơ: (nguồn) từ giao thông hoặc nguồn đốt công nghiệp. Carbon hữu cơ thứ cấp đến từ quá trình oxy hóa hữu cơ dễ bay hơi các hợp chất (VOC). Có thể có vài trăm thành phần riêng lẻ. Một số trong các hợp chất hữu cơ này, chẳng hạn như một vài hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) nhất định, có độc tính cao.
Ảnh hưởng đến sức khỏe
Chất dạng hạt có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng ta. Bằng chứng sẵn có cho thấy rằng nó là các thành phần của PM10 mịn, có đường kính từ 2,5 micromet hoặc ít hơn và được hình thành bởi sự đốt cháy, đó là nguyên nhân chính gây tác hại của PM.
Những hạt mịn này bao gồm carbon, vết kim loại (như đồng và kẽm) và các hợp chất hữu cơ. Có ít bằng chứng để kết nối hạt PM vô cơ thứ cấp (như dưới dạng sunfat và nitrat) hoặc các hạt lớn hơn với những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, mặc dù chúng không thể loại trừ.
Các hạt gây ra sức khỏe nghiêm trọng nhất về bệnh phổi hoặc bệnh tim của người già và trẻ em.
Có bằng chứng cho thấy việc tiếp xúc ngắn hạn và dài hạn để PM gây ra bệnh hô hấp và bệnh tim mạch và thậm chí tử vong. Nó có khả năng ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến sức khỏe do việc tiếp xúc với các hạt trong thời gian dài.
Tuy nhiên, theo ước tính ở Anh chỉ ra rằng tiếp xúc ngắn hạn với mức PM10 mà họ đã trải nghiệm trong năm 2002 dẫn đến 6.500 người chết và 6.400 bệnh nhân nhập viện được đưa vào năm đó.
Khẩu trang có làm tốt chức năng?
Việc không khí ô nhiễm ngày càng tăng cao dẫn đến việc chúng ta phải bảo vệ sức khỏe của bản thân bằng cách sử dụng khẩu trang.
Trên thị trường có rất nhiều loại khẩu trang khác nhau và thật sự chúng có làm tốt chức năng của nó hay không đó mới là điều đáng nói.
Bạn có bao giờ hình dung ra rằng dù bạn vẫn sử dụng chúng hằng ngày nhưng việc mắc phải những bệnh hô hấp vẫn thường xuyên xảy ra.
Trong một nghiên cứu gần đây của John W Cherrie và các công sự về “Hiệu quả của khẩu trang được sử dụng để bảo vệ cư dân Bắc Kinh chống lại ô nhiễm không khí hạt”, đăng trên tạp chí BMJ.
Họ đã sử dụng 9 loại khẩu trang được tuyên bố bảo vệ chống lại PM mịn (PM2,5) đã được mua từ các cửa hàng tiêu dùng ở Bắc Kinh.
Hiệu quả lọc của khẩu trang được kiểm tra bằng cách hút khí thải diesel trong không khí qua một phần của vật liệu và đo nồng độ PM2.5 và carbon đen (BC) ngược dòng và hạ lưu của môi trường lọc.
Bốn mặt nạ đã được chọn để thử nghiệm trên các tình nguyện viên. Các tình nguyện viên đã được tiếp xúc với khí thải diesel bên trong buồng thí nghiệm trong khi thực hiện các nhiệm vụ tĩnh và các nhiệm vụ vận động. Nồng độ BC được liên tục theo dõi bên trong và bên ngoài mặt nạ.
Kết quả được ghi nhận tỷ lệ thâm nhập trung bình phần trăm cho mỗi vật liệu mặt nạ dao động từ 0,26% đến 29%, tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy và vật liệu mặt nạ.
Trong các thử nghiệm tình nguyện, tổng rò rỉ trung bình (TIL) của BC dao động từ 3% đến 68% trong các thử nghiệm ít vận động và từ 7% đến 66% trong các thử nghiệm vận động.
Chỉ có một loại mặt nạ được thử nghiệm cho thấy TIL trung bình dưới 10%, trong cả hai điều kiện thử nghiệm.
Trong đó, những khẩu trang sử dụng lọc polypropylen chỉ khóa những chất dạng hạt PM, chứ những khí ô nhiễm thì không thể. Còn những loại khẩu trang sử dụng lớp lọc than hoạt tính thì có thể hấp thụ thêm được một vài loại khí.
Từ những kết quả này, họ kết luận rằng nhiều khẩu trang có sẵn trên thị trường có thể không bảo vệ hoàn toàn cho bạn, chủ yếu là do độ khít của khẩu trang với khuôn mặt và sự chuyển động của chúng.
Ngoài ra, kết quả này còn chỉ ra rằng những nhà sản xuất cần chú ý hơn nữa đến thiết kế khẩu trang và cung cấp những hướng dẫn cụ thể cho người tiêu dùng.
Để hiểu rõ hơn về thí nghiệm và kết quả của từng loại mặt nạ này, bạn có thể tham khảo thêm chi tiết tại đây!
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi khẩu trang bạn đang xài có thật sự làm việc? thì hãy nhớ về bài viết này nhé!
Tham khảo Defra, C&EN và John W Cherrie.
