Vi nhựa

Chất dẻo là các polyme tổng hợp có bản chất dẻo dai hoặc dễ uốn (linh hoạt) và có thể biến đổi theo các hình dạng khác nhau. Nhựa được cấu tạo từ các chuỗi polyme dài bao gồm carbon, oxy, hydro, silicon và clorua và được thu nhận từ khí tự nhiên, dầu và than đá .
 Các loại nhựa tổng hợp nổi bật nhất là polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephtalate (PET), polyvinyl clorua (PVC), polyethylene mật độ thấp (LDPE) và polyethylene mật độ cao (HDPE) và tạo thành 90 % sản lượng nhựa trên toàn thế giới .
 Các đặc tính của nhựa như tính mềm dẻo, độ bền, chi phí thấp, dễ xử lý (nhẹ) và chống ăn mòn làm cho nó trở thành một hợp chất được chấp nhận rộng rãi.
 Nhựa có thể chịu được tỷ lệ cách điện và cách nhiệt cao và do đó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và thương mại .
 Sản lượng nhựa đã tăng theo cấp số nhân từ năm 1950 (1,5 triệu tấn) đến năm 2015 (322 triệu tấn) .
 Việc xử lý vật liệu nhựa là một vấn đề được quan tâm ngày nay vì độ bền và khả năng chống ăn mòn của nó. Các hợp chất nhựa mất đến nhiều năm để bị phân hủy thành các mảnh nhỏ hơn . Các mảnh vụn nhựa lớn hơn từ từ phân hủy thành các mảnh nhỏ với nhiều kích thước khác nhau kéo dài từ mét đến micromet do điều kiện môi trường thay đổi. Loại nhựa phân mảnh có kích thước nhỏ hơn 5 mm này được gọi là vi nhựa và rất bền trong hệ sinh thái. Dựa trên hình dạng, kích thước và thành phần hóa học, vi nhựa có thể được phân biệt như sau.

Các loại vi nhựa

• Theo nguồn gốc xuất xứ, vi nhựa được phân loại thành hai loại: vi nhựa chính và vi nhựa thứ cấp . Vi nhựa nguyên sinh là các polyme tổng hợp có kích thước siêu nhỏ và được sử dụng làm chất tẩy tế bào chết cho các quá trình khác nhau như công thức hóa học, phương tiện phun cát, bảo dưỡng các sản phẩm nhựa khác nhau và cả trong sản xuất quần áo tổng hợp. Microbeads là một loại nhựa nguyên sinh khác (kích thước <2 mm) bao gồm các hạt polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) và được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe và mỹ phẩm. Vi nhựa thứ cấp là sản phẩm phân mảnh của nhựa vĩ mô hoặc nhựa trung bình và hầu hết được tạo ra dưới tác dụng của các quá trình môi trường khác nhau như phân hủy sinh học, phân hủy quang học, phân hủy nhiệt oxy hóa, phân hủy nhiệt và thủy phân.(Hình 1). Các loại nhựa nano khác là các mảnh nhựa có kích thước <1 μm , và tất cả các vi nhựa và nhựa nano này có tác động tiềm tàng đến quá trình khuếch tán sinh học và tích tụ sinh học của các hóa chất và chất ô nhiễm khác nhau do tỷ lệ bề mặt trên thể tích lớn của chúng .

Hình 1. Biểu diễn sơ đồ của các loại nhựa khác nhau và ảnh hưởng của chúng đối với sinh vật biển

• Sự hiện diện của những mảnh nhựa nguy hiểm này trong hệ sinh thái (trên cạn và dưới nước) là do các hoạt động nhân sinh khác nhau bao gồm các hoạt động sinh hoạt, công nghiệp và ven biển. Sự ra đời của vi nhựa trong hệ sinh thái thủy sinh chủ yếu là do dòng chảy trong nước có chứa hạt vi nhựa và mảnh vi nhựa (được sử dụng trong mỹ phẩm và các sản phẩm tiêu dùng khác) và cũng do sự phân mảnh của các thùng rác nhựa lớn . Các ngành công nghiệp sản xuất nhựa thải ra nhựa ở dạng viên và bột nhựa được sản xuất từ ​​quá trình thổi khí mà cuối cùng gây ô nhiễm môi trường nước. Ngoài ra, các hoạt động ven biển bao gồm các hoạt động đánh bắt cá, các hoạt động du lịch dưới nước và các ngành công nghiệp biển cũng là những nguồn gây ô nhiễm vi nhựa trong hệ sinh thái biển.

• Vi nhựa một khi được đưa vào môi trường sống ở biển sẽ tiếp xúc với các quá trình hóa lý khác nhau như lọc và rửa trôi sinh học hoặc kết hợp các chất ô nhiễm thứ cấp. Vi nhựa có hình dạng, kích thước và mật độ khác nhau, và theo những đặc điểm này, các mảnh nhựa đã phân bố trong các ngăn khác nhau của hệ sinh thái biển (cuối cùng lắng xuống sinh vật đáy) và sẵn có cho quần thể sinh vật biển .

• Hệ sinh vật biển nổi bao gồm sinh vật phù du và động vật giáp xác tiếp xúc với vi nhựa mật độ thấp, trong khi các sinh vật đáy như giun nhiều tơ và giun tubifex, động vật chân đốt và động vật thân mềm được biết là gặp phải vi nhựa dày đặc . Tốc độ lắng của vi nhựa thông qua cột nước thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau như loại polyme, quá trình lọc sinh học và hóa học bề mặt của các hạt . Trong hầu hết các nghiên cứu, vi nhựa đã được phát hiện trong các môi trường và trầm tích sinh vật đáy. Môi trường đáy là một trong những hệ sinh thái cung cấp thức ăn quan trọng cho một loạt các quần thể sinh vật biển. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng quần thể sinh vật đáy biển ăn các vi nhựa có trong biển ở dạng vi hạt và vi sợi .

Ảnh hưởng của vi nhựa đối với sức khoẻ của quần thể sinh vật biển

• Những mảnh nhựa nhỏ này tồn tại dai dẳng trong hệ sinh thái biển và do bản chất hạt có kích thước micromet của chúng, những mảnh này bị nhầm là thức ăn và được một loạt các sinh vật biển ăn vào bao gồm san hô, thực vật phù du, động vật phù du, nhím biển, tôm hùm, cá, v.v. và cuối cùng được chuyển đến vùng nhiệt đới cao hơn. Tác động của vi nhựa đối với hệ sinh vật biển là một vấn đề đáng quan tâm vì nó dẫn đến sự cuốn vào và ăn vào có thể gây chết sinh vật biển. Các mảnh vi nhựa chủ yếu đến từ nguồn trên cạn và do đó các hệ sinh thái ven biển bao gồm các rạn san hô đang bị đe dọa lớn do ô nhiễm vi nhựa. San hô tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh với tảo đơn bào có trong các mô của hốc san hô. Liên kết tảo là một nguồn năng lượng thông qua quá trình quang hợp.Ngoài ra, san hô thu được năng lượng bằng cách ăn sinh vật phù du để thu nhận các chất dinh dưỡng quan trọng cần thiết cho sự tăng trưởng, phát triển và sinh sản của chúng . Cơ chế 'ăn vi nhựa' của san hô liên quan đến việc ăn vào, giữ lại các mảnh nhựa và tiêu hóa . Tác hại của vi nhựa đối với san hô liên quan đến việc giữ lại các mảnh nhựa trong mô mạc treo dẫn đến giảm khả năng ăn và giảm năng lượng dự trữ .

• Các màng sinh học vi sinh vật kết hợp với vi nhựa cũng có thể điều chỉnh tiêu cực rạn san hô bằng cách thúc đẩy sự lây truyền mầm bệnh . Báo cáo đầu tiên về sự hiện diện của vi hạt trong san hô scleractinian đã được phát hiện ở rạn san hô Great Barrier của Australia. Thí nghiệm cho san hô ăn thử nghiệm cho thấy san hô khi tiếp xúc với vi nhựa tiêu thụ những mảnh nhỏ này với tốc độ ~ 50 μg nhựa cm - 2 giờ - 1 . Những mảnh nhựa ăn vào này đã được phát hiện trong mô mạc treo trong khoang ruột của san hô, có ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của san hô .

• Microplastics cũng ảnh hưởng xấu đến sinh vật phù du là thành phần thiết yếu nhất của môi trường sống biển. Sự xâm nhập của vi nhựa dọc theo thành tế bào của phytoplankton làm giảm khả năng hấp thụ diệp lục . Ngoài ra, các sinh vật phù du dị dưỡng khi tiếp xúc với vi nhựa sẽ trải qua quá trình thực bào và giữ lại các mảnh nhựa nhỏ này trong mô của chúng . Động vật phù du (một lớp động vật không xương sống ở biển) có vai trò thiết yếu trong hệ sinh thái biển vì những vi sinh vật này là sinh vật tiêu thụ chính cơ bản của chuỗi thức ăn thủy sản. Động vật phù du có một loạt các cơ chế kiếm ăn và sử dụng cơ chế của các thụ thể hóa trị để chọn con mồi . Bản chất có mặt khắp nơi của vi nhựa trong môi trường sống biển dẫn đến tương tác của vi nhựa với các động vật phù du này vì cả hai đều có cùng kích thước (> 333 μ m) dẫn đến khả năng tương tác cao . Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng động vật phù du được phát hiện ăn các hạt nhựa mủ khi tiếp xúc với vi nhựa  . Trong một nghiên cứu khác, người ta thấy rằng động vật phù du có xu hướng ăn các hạt polystyrene có kích thước 1,7−30,6 μm . Centropages typicus , một loài chân chèo nổi tiếng đã ăn các vi nhựa (có kích thước 7,3 μm ) và cuối cùng mất khả năng kiếm ăn, do đó có ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của chúng. Ảnh hưởng của vi nhựa đối với Gammarus Fossarum dẫn đến giảm sự phát triển của sinh vật này khi tiếp xúc với poly (metyl methacrylate) (PMMA) và polyhydroxybutyrate (PHB) . Ngoài ra, việc tiêu hóa vi nhựa polyetylen (PE) ở sinh vật đáy Hyalella azteca dẫn đến giảm quá trình sinh trưởng và sinh sản . Sự hấp thụ vi hạt ở loài giun biển Arenicola marina làm giảm khả năng kiếm ăn và cuối cùng là giảm cân .

• Một số đặc điểm nhất định của vi nhựa như kích thước siêu nhỏ, màu sắc hấp dẫn và khả năng nổi cao của chúng khiến những mảnh vụn nhỏ này dễ dàng tìm thấy cho cá. Cá ăn phải vi nhựa bằng cách nhầm những mảnh vỡ này là sinh vật phù du hoặc con mồi tự nhiên khác. Trong một nghiên cứu, vi nhựa ăn vào được tìm thấy ở loài cá ăn sinh vật phù du Acanthochromis polyacanthus nơi vi nhựa có kích thước <300 μm hiện diện trong khoang ruột của cá thể . Trong một trong những thí nghiệm, việc cá ăn phải vi nhựa cho thấy sự tiếp xúc của những mảnh nhựa này gây ra những thay đổi mô bệnh học trong ruột, dẫn đến sự tách rời của lớp biểu mô niêm mạc khỏi lamino propia và gây ra sự mở rộng, giảm và phồng lên của các nhung mao, tăng số lượng tế bào hình cầu và những thay đổi nhất định trong cấu trúc bình thường của thanh mạc của cá . Ảnh hưởng của polystyrene đối với cá châu Âu ( Perca fluviatilis ) đã được nghiên cứu trong đó trứng và ấu trùng của Perca fluviatilis tiếp xúc với các mức độ tập trung khác nhau của vi nhựa được tìm thấy ở bờ biển Thụy Điển, cụ thể là 10.000 hạt trên m 3  và 80.000 hạt trên m 3. Người ta nhận thấy rằng trứng được tiếp xúc với nồng độ vi nhựa cao có tỷ lệ nở chậm hơn so với đối chứng. Ngoài ra, ấu trùng tiếp xúc với vi nhựa nhỏ hơn và chậm hơn so với ấu trùng bình thường. Khả năng phản ứng của vi nhựa đã tiếp xúc với ấu trùng Perca fluviatilis trước cảnh báo hóa học (sự tồn tại của động vật ăn thịt) là rất thấp và do đó nó có ảnh hưởng có hại đến tỷ lệ sống của cá. Nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng vi nhựa ăn vào cá gây ra các thay đổi về trao đổi chất, bao gồm điều hòa lên và điều chỉnh giảm của các axit béo và axit amin tương ứng . Việc ăn phải chất dẻo siêu nhỏ và nano gây ra sự thay đổi tỷ lệ triglycerid và cholesterol trong huyết thanh của cá và cũng gây ra sự thay đổi trong việc phân phối cholesterol giữa cơ và gan của cá .

• Tác hại của việc ăn phải vi nhựa là một vấn đề được quan tâm đặc biệt trong trường hợp chim biển vì một nửa số loài đang bị đe dọa và tác động độc hại của các mảnh nhựa có tác động tiêu cực đến cơ thể chúng, có thể gây ra thay đổi hành vi kiếm ăn, sinh sản và tử vong . Người ta đã tìm thấy sáu loài chim biển, Phalacrocorax bougainvillii , Pelecanoides garnotii , Pelecanoides urinatrix , Pelecanus thagus , Spheniscus humboldti và Larus dominicanus có các mảnh nhựa trong vùng dạ dày của chúng và khả năng tiêu hóa tối đa được phát hiện trong trường hợp Larus dominicanusthường được yêu cầu đối với lưới đánh cá, các sản phẩm xử lý chất thải và hộp nhựa . Việc ăn phải các mảnh vụn nhựa của các loài này chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố nhất định như kích thước, trọng lượng và môi trường sống của các loài chim biển; Ví dụ như các loài chim biển Chim cánh cụt Spheniscus và chim hải âu Thalassarche có kích thước cơ thể nhỏ và do đó tỷ lệ ăn vào thấp hơn so với các loài chim biển lớn. Các loài như Fulmarus fulmars , Cyclorhynchus auklets , Oceanodroma , Pachyptila prions và Pelagodroma có tỷ lệ ăn phải mảnh vụn nhựa cao hơn do kích thước và trọng lượng cơ thể lớn của chúng . Các sinh vật lớn của quần thể sinh vật biển bao gồm cá mập, cá voi, hải cẩu, rùa biển và gấu Bắc Cực cũng dễ bị tổn thương do vi nhựa ăn vào các đại dương trên khắp thế giới; ví dụ như sự hiện diện của vi nhựa được phát hiện trong dạ dày và ruột của hải cẩu bến cảng, Phoca vitulina  . Lớp động vật có vú biển này là những loài ăn lọc và do đó ăn một lượng đáng kể vi nhựa hoặc trực tiếp nuốt từ nước biển hoặc gián tiếp bằng cách tiêu thụ con mồi có chứa vi nhựa trong khoang cơ thể của chúng. Sự hiện diện của vi nhựa trong dạ dày cá mập biển Cortez và cá voi biển Địa Trung Hải đã chứng minh rằng hầu hết rác thải nhựa bừa bãi trên toàn thế giới cuối cùng đều đổ ra biển và áp đặt một mối đe dọa lớn đối với động vật biển. Trong một nghiên cứu được thực hiện trên cá voi vây Địa Trung Hải ( Balaenoptera Physalus ), nồng độ phtalat cao được phát hiện ở những con cá voi tấm sừng hàm này cho thấy mức độ nghiêm trọng của ô nhiễm vi nhựa trong đại dương thế giới .

• Kỷ lục trên toàn thế giới về rác thải nhựa tràn vào các con sông biển được ước tính là 4,8 đến 12,7 triệu tấn, và với việc sử dụng ngày càng nhiều nhựa và các sản phẩm của nó, tổng lượng rác nhựa có sẵn cho hệ sinh thái biển dự kiến ​​sẽ tăng đáng kể bởi cuối năm 2025 . Vấn đề chính này cũng được nêu ra trong “ Cuộc họp toàn cầu lần thứ 16 về các kế hoạch hành động và công ước biển khu vực” được tổ chức cho các quốc gia biết chữ về mối đe dọa ô nhiễm nhựa trên toàn thế giới trong môi trường biển, và thiệt hại tài chính khoảng 13 tỷ đô la Mỹ mỗi năm cho hệ sinh thái biển ước tính .Xem xét xu hướng ô nhiễm đại dương gần đây do rác thải nhựa, nhu cầu cấp bách phải thực hiện một số nghiên cứu chuyên dụng có thể giúp hạn chế ô nhiễm nhựa và có thể làm sạch các vùng nước khác nhau trên toàn thế giới. Một số biện pháp đổi mới nhất định nên được thực hiện bởi các quốc gia để tuyên truyền cho xã hội về tác hại của các mảnh vụn nhựa trong hệ sinh thái biển. Điều rất cần thiết là phải đưa ra một số quy tắc lập pháp và chính sách mạnh mẽ có thể giám sát việc sử dụng quá mức các vật dụng bằng nhựa, nếu không sức khỏe của hệ sinh thái sẽ xấu đi trong khoảng thời gian tới .Cần có một hệ thống thu gom chất thải được thiết lập tốt để có thể kiểm tra việc thu gom chất thải có chứa rác nhựa. Hệ thống quản lý, tái chế hiệu quả và cuối cùng là hệ thống xử lý thân thiện với môi trường sẽ giúp làm cho môi trường không còn nhựa. Các chính sách quan trọng được xây dựng ở các nước đang phát triển nhằm chống lại việc sử dụng nhựa và sản phẩm của nó như cấm hoàn toàn túi nhựa và chai nhựa và phạt tiền đối với việc sử dụng nhựa .Tuy nhiên, thật không may, FMCGs vẫn đang sử dụng bao bì nhựa để bán sản phẩm của họ. Cần có lệnh cấm hoàn toàn vi hạt trong mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân khác như kem đánh răng, sữa rửa mặt và dầu gội đầu. Cần khuyến khích các chương trình quản lý chất thải như EPR (mở rộng trách nhiệm của nhà sản xuất) nhằm thúc đẩy việc sử dụng các vật liệu đóng gói sản xuất không phải là nhựa để đóng gói thực phẩm và đồ uống khác. Các chiến dịch khác nhau nên được tổ chức bởi các tổ chức chính phủ và phi chính phủ khác nhau nhằm nâng cao ý thức cộng đồng chống lại những tác động vô hại và mãn tính của ô nhiễm vi nhựa. Ngoài ra, cần khuyến khích nhiều đổi mới khoa học hơn để tạo điều kiện sản xuất các dẫn xuất thân thiện với môi trường thay vì vật liệu nhựa (Hình 2).

Hình 2. Trình bày tổng thể các nguồn và tác động có hại của vi nhựa đối với quần thể sinh vật biển và các biện pháp kiểm soát cho vấn đề này

 Vấn đề ô nhiễm nhựa trong hệ sinh thái biển đang là một vấn đề được quan tâm hiện nay vì những tác hại của nó đối với hệ sinh vật biển. Do kích thước của vi nhựa nên khả năng tích tụ sinh học của chúng rất cao. Chúng được ăn vào bởi một loạt các sinh vật biển như san hô, sinh vật phù du, cá, chim biển và động vật có vú biển và được chuyển dọc theo chuỗi thức ăn. Ngoài ra polyme nhựa có các chất phụ gia hóa học và chất ổn định khác nhau do đó nó hấp thụ các chất ô nhiễm độc hại khác nhau và các chất ô nhiễm từ môi trường xung quanh. Do đó, những chất gây ô nhiễm có hại này bám vào các vi nhựa hoạt động như một véc tơ. Vấn đề vi nhựa đã bị bỏ qua trong một thời gian dài và mối đe dọa này chỉ mới được công nhận gần đây. Hiện nay, nước uống, muối ăn và các thực phẩm sử dụng hàng ngày khác đều bị nhiễm vi nhựa.Liên minh ô nhiễm nhựa, Nhựa để thay đổi, Đại dương bằng nhựa, Người lướt sóng chống lại nước thải, Hòa bình xanh, Vì đại dương mà chúng ta đoàn kết, Một thế hệ nữa, Một hành tinh xanh, Tổ chức Lướt sóng, Những người bảo vệ Trái đấtnhững người đang làm việc về vấn đề ô nhiễm vi nhựa và đóng góp đáng kể. Các tác động bất lợi của ô nhiễm vi nhựa trong môi trường biển trải dài từ cấp độ phân tử của sinh vật đến các hoạt động sinh lý của nó và bao gồm sức khỏe kém của sinh vật và dịch vụ kinh tế kém. Vì vậy, cần phải có những hành động khẩn cấp nhằm chống lại việc sử dụng không cần thiết chất dẻo và các sản phẩm của nó. Các biện pháp nghiêm ngặt phải được thực thi ở cấp quốc gia và quốc tế chống lại việc sử dụng chất dẻo. Các nghiên cứu khoa học mới được yêu cầu để làm sáng tỏ các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến sự hiện diện của vi nhựa trong hệ sinh thái biển và các tác động sinh học của nó đối với quần thể sinh vật biển. Các phương pháp nghiên cứu mới phải được phát triển để quản lý bảo tồn và hỗ trợ các chương trình giáo dục khác nhau để bảo vệ hệ sinh thái chống lại các polyme có hại này. Lời kêu gọi rất cấp thiết trong lĩnh vực này là truyền bá nhận thức của công chúng về những tác động vô hại của vi nhựa. Điều này sẽ kích thích các đổi mới khác nhau để giảm việc sử dụng và tiêu thụ nhựa và các sản phẩm của nó. Để giảm thiểu đầu vào của nhựa vào hệ sinh thái, cách tiếp cận quan trọng nhất là thu thập và tái sử dụng các mảnh nhựa. Để tránh mối đe dọa trong tương lai, giải pháp tốt nhất là ngừng sản xuất thêm và tìm ra sản phẩm thay thế bằng nhựa.