Bụi PM2.5 (PM2.5 particulate matter) là tập hợp các hạt chất rắn hoặc lỏng lơ lửng trong không khí có đường kính khí động học nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 micromet.
Đặc tính vật lý và thành phần hóa học phức hợp
Bụi mịn PM2.5 (Fine particulate matter) là một trong những chỉ số ô nhiễm không khí nguy hiểm nhất đối với sức khỏe con người và môi trường sinh thái toàn cầu. Khái niệm đường kính khí động học tương đương hai phẩy năm micromet biểu thị rằng một hạt bụi bất kỳ có hành vi lắng đọng trong dòng không khí tương tự như một giọt nước hình cầu có mật độ chuẩn và đường kính bằng hai phẩy năm micromet. Kích thước này chỉ bằng khoảng một phần ba mươi đường kính sợi tóc người bình thường, khiến mắt thường hoàn toàn không thể quan sát được từng hạt riêng lẻ.
Thành phần hóa học của bụi PM2.5 không phải là một hợp chất đơn nhất mà là một hỗn hợp vô cùng phức tạp biến thiên theo nguồn phát thải và điều kiện khí tượng vùng địa lý. Các phân tích hóa lý môi trường cho thấy PM2.5 thường cấu thành từ các ion vô cơ hòa tan (sulfate, nitrate, ammonium chiếm từ ba mươi đến năm mươi phần trăm tổng khối lượng), carbon nguyên tố (black carbon hay muội than), carbon hữu cơ đa vòng (PAHs), cùng vết các ion kim loại nặng có độc tính cao như chì, cadmi, niken, thủy ngân và arsen.
Nguồn gốc hình thành: Sol khí nguyên sinh và thứ sinh
Quá trình hình thành và tích tụ bụi PM2.5 trong khí quyển bắt nguồn từ hai cơ chế biến đổi hóa lý chính:
- Bụi PM2.5 nguyên sinh (Primary PM2.5): Được phát thải trực tiếp từ các nguồn đốt cháy nhiên liệu hóa thạch của động cơ diesel giao thông, khí thải lò đốt than đá của nhà máy nhiệt điện, sản xuất xi măng luyện kim, hoạt động san lấp công trình xây dựng và việc đốt rơm rạ nông nghiệp ngoài trời.
- Bụi PM2.5 thứ sinh (Secondary PM2.5): Được hình thành trong khí quyển thông qua các phản ứng quang hóa phức tạp giữa các tiền chất khí như sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOx), amoniac (NH3) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) dưới tác dụng của bức xạ ánh sáng mặt trời và độ ẩm tương đối cao.
| Thông số so sánh | Bụi thô PM10 | Bụi mịn PM2.5 | Bụi siêu mịn PM0.1 |
|---|---|---|---|
| Kích thước khí động học | Từ 2.5 đến 10 micromet | Nhỏ hơn hoặc bằng 2.5 micromet | Nhỏ hơn hoặc bằng 0.1 micromet |
| Vị trí lắng đọng hô hấp | Mũi, họng và phế quản lớn | Phế quản tận và phế nang sâu | Khuếch tán trực tiếp vào mao mạch máu |
| Thời gian lưu trong khí quyển | Vài giờ đến vài ngày | Từ vài ngày đến vài tuần | Vài giờ đến vài ngày (do dễ kết tụ) |
| Phạm vi lan truyền | Cục bộ trong phạm vi hàng chục km | Khuếch tán liên vùng hàng trăm km | Cục bộ gần nguồn phát thải tức thời |
Cơ chế bệnh sinh tác động lên tim mạch và hô hấp
Nhờ kích thước siêu nhỏ, các hạt bụi PM2.5 vượt qua hoàn toàn hệ thống lông mao và dịch nhầy lọc sạch của đường dẫn khí trên để xâm nhập sâu vào tận các phế nang phổi. Tại phế nang, các hạt bụi lắng đọng và kích hoạt các đại thực bào phế nang, gây ra phản ứng viêm mạn tính và kích thích sản sinh ồ ạt các cytokine tiền viêm như interleukin-6 và yếu tố hoại tử khối u alpha (TNF-alpha). Quá trình viêm cục bộ tại phổi này làm bùng phát các đợt cấp của bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD), hen phế quản và làm suy giảm dung tích sống của phổi ở trẻ em.
Nguy hiểm hơn, các thành phần hóa chất độc hại và kim loại nặng bám dính trên bề mặt bụi PM2.5 cùng các hạt có kích thước nano có khả năng xuyên qua màng phế nang mao mạch để hòa trực tiếp vào dòng tuần hoàn máu. Chúng kích hoạt phản ứng stress oxy hóa toàn thân, gây rối loạn chức năng nội mạc mạch máu, thúc đẩy quá trình xơ vữa động mạch và kích hoạt chuỗi đông máu hình thành cục máu đông, trực tiếp dẫn tới các biến cố tim mạch cấp tính như nhồi máu cơ tim và đột quỵ não.
Quy chuẩn chất lượng không khí và phương pháp quan trắc
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) trong Hướng dẫn Chất lượng Không khí Toàn cầu năm 2021 đã siết chặt các ngưỡng giới hạn an toàn: nồng độ PM2.5 trung bình năm không được vượt quá năm microgam trên một mét khối không khí () và trung bình hai mươi tư giờ không vượt quá mười lăm microgam trên một mét khối ().
Để giám sát nồng độ bụi PM2.5, mạng lưới quan trắc môi trường sử dụng ba công nghệ tiêu chuẩn:
- Phương pháp khối lượng trọng lượng (Gravimetric method): Là phương pháp tham chiếu chuẩn quốc tế, sử dụng bơm hút mẫu không khí qua màng lọc Teflon trong 24 giờ và cân khối lượng trên cân vi lượng phân tích trong điều kiện nhiệt độ độ ẩm phòng chuẩn.
- Phương pháp hấp thụ tia beta (BAM - Beta Attenuation Monitor): Đo độ suy giảm chùm tia beta xuyên qua lớp bụi đọng trên băng lọc để suy ra nồng độ khối lượng liên tục theo từng giờ.
- Cảm biến tán xạ ánh sáng quang học (Optical particle counter): Sử dụng chùm laser để đo cường độ tán xạ ánh sáng từ các hạt bụi, thường được ứng dụng trong các trạm quan trắc chi phí thấp phục vụ cảnh báo cộng đồng.
Thực trạng ô nhiễm bụi PM2.5 và chính sách kiểm soát tại Việt Nam
Tại Việt Nam, vấn đề ô nhiễm bụi mịn PM2.5 đang là thách thức môi trường cấp bách tại các đô thị lớn và khu vực kinh tế trọng điểm, đặc biệt là Hà Nội và các tỉnh đồng bằng sông Hồng trong các tháng mùa đông khô hanh kèm hiện tượng nghịch nhiệt khí quyển. Nồng độ PM2.5 trung bình năm tại nhiều điểm quan trắc ở Hà Nội thường xuyên vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 05:2023/BTNMT (quy định ngưỡng trung bình năm là hai mươi lăm microgam trên một mét khối và trung bình hai mươi tư giờ là năm mươi microgam trên một mét khối).
Chính phủ Việt Nam đã ban hành Kế hoạch hành động quốc gia về quản lý chất lượng không khí đến năm 2030, triển khai đồng bộ các giải pháp chuyển đổi xanh giao thông đô thị bằng xe buýt điện, siết chặt tiêu chuẩn khí thải Euro 5 đối với ô tô nhập khẩu và lắp ráp mới, di dời các cơ sở công nghiệp gây ô nhiễm nặng ra khỏi nội đô và cấm triệt để tình trạng đốt rơm rạ sau thu hoạch.