Hạt siêu mịn là gì?

Thuật ngữ hạt siêu mịn (UFP) dùng để chỉ các hạt vật chất lơ lửng trong không khí có đường kính nhỏ hơn 0,1 micron (đôi khi được gọi là PM0,1). Một số UFP có kích thước nhỏ tới 0,003 micron.

UFP được coi là một trong những chất gây ô nhiễm dạng hạt nguy hiểm nhất do kích thước nhỏ, khiến chúng có thể được hít vào phổi và đi vào máu qua phổi.

Nhấp vào đây để xem lý do tại sao kích thước hạt lại quan trọng.

Kích thước và hành vi nhỏ ở cấp độ nano của chúng khiến UFP khó có thể theo dõi bằng công nghệ giám sát chất lượng không khí hiện tại. Kích thước này cũng khiến UFP trong không khí di chuyển theo những cách khác biệt so với các hạt mịn như PM2.5 và PM1, di chuyển theo các mô hình ngẫu nhiên giống với khí hơn là các hạt khác.

Không giống như PM2.5 và các hạt khác, không có tiêu chuẩn chính thức nào để đo lường hoặc điều chỉnh UFP trong không khí, mặc dù ước tính cho thấy hơn 90% các hạt trong không khí tại bất kỳ thời điểm nào là UFP.¹

Mặc dù thiếu quy định, nghiên cứu ngày càng chỉ ra rằng UFP thường tồn tại ở nồng độ cao hơn nhiều so với các chất gây ô nhiễm dạng hạt khác và có thể liên quan đến nhiều tác động xấu đến sức khỏe hơn so với các hạt mịn hoặc thô như PM1, PM2.5 hoặc PM10.

Nguồn gốc của các hạt siêu mịn là gì?

Các hạt siêu mịn thường được phát ra thông qua quá trình đốt cháy từ các nguồn tự nhiên hoặc con người. Hoạt động của con người được cho là nguyên nhân gây ra phần lớn UFP do sự phổ biến của UFP ở các thành phố, nơi công nghiệp hóa toàn cầu và tăng trưởng dân số có tác động đáng chú ý nhất đến ô nhiễm không khí.²

Một nghiên cứu năm 2019 trong Môi trường quốc tế phát hiện ra rằng nồng độ UFP có xu hướng cao hơn vào ban ngày, có mối tương quan chặt chẽ với những thay đổi về lưu lượng xe cộ và gần các tuyến đường đông đúc, điều này càng cho thấy tác động quá lớn của hoạt động của con người lên UFP.³

Nguồn tự nhiên

Các nguồn UFP tự nhiên bao gồm:

• dung nham núi lửa và tro bụi
• khói từ các đám cháy rừng
• các hạt khí dung trong sương mù đại dương

Do tính chất tạm thời của các nguồn này, UFP từ núi lửa và các nguồn đại dương không được coi là có vấn đề đặc biệt. Các luồng gió toàn cầu nhanh chóng phân tán các UFP này thành nồng độ thấp, ít gây nguy hiểm cho sức khỏe con người, ngoại trừ các vụ phun trào núi lửa lớn có khói có thể bay xa hàng nghìn dặm.⁴

Tuy nhiên, UFP trong khói cháy rừng đã thu hút sự chú ý do nhiều hơn cháy rừng thường xuyên và nghiêm trọng trong những năm gần đây. Một nghiên cứu năm 2021 trong Độc chất học hạt và sợi phát hiện rằng ngay cả khi tiếp xúc ngắn hạn với UFP trong khói cháy rừng cũng có thể làm tăng đáng kể nguy cơ mắc bệnh hô hấp và tim mạch.⁵

Nguồn nhân lực

Các nguồn UFP phổ biến nhất ở con người bao gồm:

• khí thải xe cộ
• khí thải diesel
• khí thải khí tự nhiên và nhiên liệu sinh học⁶
• khí thải máy bay
• khí thải nhà máy và công nghiệp
• khí thải nhà máy điện
• đốt rác
• thuốc lá, xì gà và thuốc lá điện tử⁷
• nấu ăn trong nhà⁸
• bỏng có kiểm soát
• hút bụi trong nhà⁹
• vi khuẩn
• vi-rút
• sử dụng máy văn phòng như máy in và máy photocopy

Các nguồn UFP do con người tạo ra như phương tiện giao thông và công nghiệp có thể gây ra rủi ro lớn cho sức khỏe vì chúng thải ra các hạt mới trong thời gian dài do hoạt động giao thông và công nghiệp diễn ra liên tục trên toàn thế giới.

Hơn nữa, nhiều nguồn UFP từ con người phổ biến hơn ở các khu vực đô thị lớn, gây ra mối nguy hiểm đáng kể cho 4,4 tỷ người hiện đang sống ở các thành phố (khoảng 55 phần trăm trong số 8 tỷ người theo ước tính).^10,11

Các hạt siêu mịn ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng ta như thế nào?

Tác động đầy đủ của UFP đến sức khỏe vẫn đang được nghiên cứu để phân biệt những mối nguy hiểm cụ thể của UFP so với các loại ô nhiễm không khí khác.

Tuy nhiên, không thể phủ nhận rằng UFP gây ra tình trạng căng thẳng oxy hóa cho các mô trong cơ thể, có thể gây hại toàn thân, xâm nhập sâu vào mô phổi, mạch máu, não và hầu hết mọi cơ quan khác.¹²

Một bài đánh giá năm 2020 trong Y học thực nghiệm và phân tử tìm thấy bằng chứng đáng kể rằng việc tiếp xúc với UFP làm tăng nguy cơ:¹³

• viêm phổi
• huyết áp cao
• bệnh tim thiếu máu cục bộ
• xơ vữa động mạch (sự tích tụ mảng bám hoặc "xơ cứng" động mạch)
• đau tim
• suy tim
• ho mãn tính
• tổn thương thần kinh
• tổn thương não
• mất chức năng nhận thức
• vấn đề tiêu hóa
• bệnh tiểu đường
• tăng nguy cơ mắc nhiều loại ung thư
• tổn thương da

Các hạt siêu mịn có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà không?

Giống như các chất gây ô nhiễm dạng hạt khác, UFP trong không khí ngoài trời có thể xâm nhập vào không gian trong nhà qua các vết nứt và rò rỉ trong các tòa nhà cũng như qua cửa sổ, cửa ra vào và các lỗ hổng khác trong nhà hoặc lớp vỏ tòa nhà.

Điều này có thể đặc biệt gây ra vấn đề đối với những ngôi nhà cũ hoặc xây dựng kém trong thời kỳ nồng độ UFP cao, chẳng hạn như cháy rừng hoặc phun trào núi lửa.

Một nghiên cứu năm 2019 được tiến hành tại tiểu bang Colorado của Hoa Kỳ phát hiện ra rằng nồng độ hạt vật chất trong nhà có thể cao hơn tới 4,6 lần so với nồng độ ngoài trời nếu không có nguồn thông gió tự nhiên như gió.¹⁴

UFP từ các nguồn trong nhà, chẳng hạn như nhà bếp hoặc đốt nhiên liệu sinh khối, cũng có thể tích tụ đến nồng độ cao nguy hiểm, đặc biệt là trong các ngôi nhà tiết kiệm năng lượng kín khí, và có nguy cơ gây thêm các ảnh hưởng đến sức khỏe.

Một bài đánh giá năm 2007 trong Không khí trong nhà phát hiện rằng việc tiếp xúc với nồng độ UFP cao trong nhà khi còn nhỏ có thể gây tổn thương phổi và viêm phổi, làm tăng nguy cơ mắc bệnh hen suyễn suốt đời ở trẻ.¹⁵

Mẹo để giảm các hạt siêu mịn

Sau đây là một số hành động mà cá nhân và tổ chức có thể thực hiện để giúp giảm UFP:

• Chọn các phương án đi lại giúp giảm lưu lượng xe cộ, chẳng hạn như đi bộ, đạp xe, phương tiện công cộng hoặc đi chung xe.
• Mua xe chạy bằng điện hoặc hydro để thay thế các phương tiện cá nhân sử dụng động cơ đốt trong.
• Lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời tại nhà hoặc nơi làm việc để giúp giảm bớt áp lực cho lưới điện.
• Thay thế đội xe chạy bằng dầu diesel với các loại xe tiết kiệm nhiên liệu hoặc xe chạy bằng điện.
• Giảm hoặc tránh mọi loại đốt trong nhà, bao gồm nến thơm Và gỗ trong lò sưởi.
• Sử dụng một máy hút mùi nhà bếp giúp giảm thiểu các chất ô nhiễm dạng hạt cũng như các chất ô nhiễm khói và khí khác sau khi bạn nấu ăn.
• Hạn chế hút bụi trong nhà một lần một tuần hoặc khi cần thiết, hoặc sử dụng một máy hút bụi có bộ lọc HEPA.
• Giảm hoặc bỏ hút thuốc thuốc lá, xì gà hoặc các sản phẩm thuốc lá điện tử.

Có nên kiểm soát các hạt siêu mịn không?

Cho đến khi UFP phải tuân theo các tiêu chuẩn và quy định mới, sẽ không thể thực hiện được nhiều biện pháp để kiểm soát phát thải UFP từ các tác nhân chính như nhà máy, cơ sở sản xuất và nhà sản xuất ô tô có phương tiện thải ra khí thải chứa UFP.

Một số tổ chức đã tiến hành các nghiên cứu độc lập về phát thải UFP trong khu vực để hiểu rõ hơn về nguồn gốc, mô hình và tác động của UFP đến sức khỏe, đồng thời đóng góp vào công nghệ giám sát và quy định trong tương lai.

Năm 2014, Cơ quan Quản lý Chất lượng Không khí Vùng Vịnh (BAAQMD) đã hoàn thành một nghiên cứu về UFP tại Vùng Vịnh San Francisco, Hoa Kỳ, nơi sinh sống của gần 8 triệu người.¹⁶

Báo cáo chỉ ra rằng ngay cả một sự gia tăng nhỏ trong UFP cũng có thể làm tăng số ca nhập viện do các bệnh về tim và phổi lên gần 20% và làm tăng nguy cơ tử vong do các bệnh này lên hơn 2%. Báo cáo này cho thấy rủi ro cao liên quan đến việc điều chỉnh và giảm UFP.

Một báo cáo năm 2016 do Viện Hàn lâm Dị ứng, Hen suyễn và Miễn dịch học Hoa Kỳ công bố cũng kết luận rằng tác hại đáng kể mà UFP gây ra cho cơ thể, bao gồm tổn thương DNA và tăng nguy cơ dị ứng, cần được cơ quan quản lý đặc biệt chú ý.¹⁷

Một hội thảo năm 2016 của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) cũng kết luận rằng việc các nhà sản xuất ô tô Hoa Kỳ đầu tư vào việc giám sát UFP có thể giúp cô lập tốt hơn các cơ chế của động cơ đốt trong dẫn đến phát thải UFP, mở đường cho các công nghệ hiệu quả hơn giúp giảm hoàn toàn lượng phát thải UFP.¹⁸

Một số tiến bộ đã được thực hiện trong khả năng giám sát UFP.

Một nghiên cứu năm 2021 trong Khoa học về Môi trường Tổng thể đề xuất sử dụng lấy mẫu lốc xoáy để đo UFP.¹⁹Sử dụng lực ly tâm để tách UFP khỏi các vật chất lơ lửng khác, phương pháp lấy mẫu theo kiểu xoáy đã thành công trong việc đo các hạt khí dung chứa các hạt vi-rút như vi-rút corona gây hội chứng hô hấp cấp tính nặng 2 (SARS-CoV-2).

Nhưng với những cải tiến về hiệu quả, việc lấy mẫu bằng xoáy nước có thể đo các UFP khác một cách nhanh chóng và chính xác, đồng thời phát hiện ra những sắc thái của quá trình phơi nhiễm.

Một nghiên cứu năm 2020 liên quan đến học sinh trung học ở khu vực thành thị Trung Quốc đã sử dụng kỹ thuật lấy mẫu xoáy thuận này để đưa ra hai mô hình chính về mức độ phơi nhiễm UFP cá nhân:²⁰

• Mức độ tiếp xúc với UFP có thể thay đổi rất nhiều trong ngày, từ 0,13 microgam trên mét khối (μg/m3) đến 240,8 μg/m3Nồng độ UFP cao nhất chủ yếu được tìm thấy trong nhà, đặc biệt là ở bệnh viện, bếp gia đình hoặc phòng ngủ cách đường đi chưa đầy 10 mét (32,8 feet).
• Mức độ tiếp xúc với UFP cao nhất trong quá trình di chuyển. Học sinh tham gia phải đối mặt với nồng độ UFP cao hơn nhiều khi di chuyển từ nhà đến trường hoặc khi rời khỏi trường để ăn trưa so với bất kỳ thời điểm nào khác trong ngày.

Nhiều nghiên cứu như thế này có thể giúp hướng mục tiêu điều chỉnh vào các nguồn UFP quan trọng nhất trong nhà và ngoài trời, chẳng hạn như khu vực nấu ăn hoặc đường xá đông đúc, và giúp bảo vệ những người thường xuyên di chuyển giữa các không gian trong nhà và ngoài trời bị ảnh hưởng bởi UFP.

Mua mang về

UFP là một trong những chất gây ô nhiễm không khí nguy hiểm và phổ biến nhất, với nhiều tác động đáng chú ý đến sức khỏe. Tuy nhiên, không có tiêu chuẩn quy định nào để kiểm soát phát thải UFP.

Nhiều tổ chức khoa học và y tế ngày càng kêu gọi đầu tư vào nghiên cứu nhằm nâng cao hiểu biết về cách đo lường, điều chỉnh và giảm thiểu UFP để ngăn ngừa những tác động xấu đến sức khỏe.²¹

Cá nhân và tổ chức đều có thể thực hiện các biện pháp giúp giảm thiểu và ngăn ngừa hoàn toàn phát thải UFP bằng cách thay đổi các hành vi liên quan đến giao thông, sử dụng năng lượng và thói quen sinh hoạt hàng ngày.