Chất lượng không khí: Các chất ô nhiễm khác ngoài vật chất dạng hạt (PM)

Ô nhiễm không khí rất có hại là điều ai cũng hiểu rõ nhưng không phải ai cũng biết rõ về các thành phần gây nên tình trạng này. Ngoài các hạt bụi, trong không khí còn chứa rất nhiều hoá chất, vi khuẩn. Tuy nhiên, với các chạm đánh giá chất lượng không khí hiện nay, chất lượng không khí chỉ được dưa trên các hạt bụi (PM). Mặc dù, PM là chất quan trọng, quyết định chất lượng không khí nhưng nếu chỉ dựa trên nồng độ của chúng để đưa ra đánh giá tổng thể thì không hề chính xác.

Khi nói đến không khí trong nhà, có một loạt các chất ô nhiễm có thể ảnh điển hình là các hạt bụi nhỏ, trôi nổi tự do có thể nhìn thấy khi tia nắng chiếu qua cửa sổ. Tuy nhiên, những hạt bụi có thể nhìn thấy dưới ánh sáng mặt trời lại là các hạt bụi lớn, không khí còn chứa đựng cả các hạt bụi siêu nhỏ mà chúng ta không thể thấy được. Hít phải chất PM này sẽ dẫn đến một số vấn đề sức khỏe nghiêm trọng khác nhau.

Ô nhiễm không khí do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra nhưng việc đánh giá chất lượng không khí chủ yếu dựa vào nồng độ bụi mịn (PM)

Tuy nhiên, hãy nhớ rằng nó không phải là chất ô nhiễm duy nhất trong không khí, và quan trọng, nó không phải là chất ô nhiễm duy nhất có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của bạn. Ngoài các vi sinh vật lây nhiễm, các chất độc trong không khí thải ra từ đồ đạc và vật liệu xây dựng trong nhà hàng ngày, bào tử nấm mốc trôi nổi trong không khí và nhiều chất gây ô nhiễm khác mà chúng ta cần quan tâm nếu muốn không khí trong sạch.

Cách tiếp cận hiện tại để kiểm tra chất lượng không khí

Phương pháp lâu đời nhất và phát triển nhất để kiểm tra chất lượng không khí là đo lượng PM lơ lửng trong không khí. Loại công nghệ này có nhiều dạng khác nhau nhưng đơn giản nhất và chính xác nhất là các thiết bị đếm kích thước và số lượng các hạt riêng lẻ. Điều này là hữu ích để đo mức độ ô nhiễm không khí dạng hạt gần đúng phát ra từ một nguồn như xa lộ, nhà máy điện hoặc bếp nấu ăn. Các hạt nhỏ hơn được cho là không lành mạnh hơn vì các hạt lớn dễ bị phổi bắt và đào thải ra ngoài hơn, nhưng bất kể kích thước của chúng, những hạt này thường được phát ra từ cùng một nguồn. Kết quả là phương pháp này rất hữu ích để có được một thước đo sơ bộ về ô nhiễm không khí dạng hạt.

Khi kiểm tra hiệu quả của máy lọc không khí, tiêu chuẩn công nghiệp hiện tại là đo hiệu quả lọc của ba phạm vi kích thước hạt khác nhau gần tương ứng với các hạt khói, bụi và phấn hoa trung bình.

Chất lượng không khí được đánh giá dựa trên các chỉ số đo được từ chạm đo nồng độ bụi PM

Điều gì còn thiếu trong phương pháp thử nghiệm hiện tại

Phương pháp thử nghiệm hiện tại rất hữu ích, nhưng nó có những nhược điểm lớn. Đầu tiên đó là việc chúng không tính đến độc tính hoặc bản chất vật lý của các hạt được đo, có thể có những tác động khác nhau đối với cơ thể con người. Ví dụ, một hạt khói đơn lẻ không có lợi cho sức khỏe khi hít phải nhưng nếu hít phải một loại virus có cùng kích thước, chúng có thể gây nhiễm trùng lâu dài. Trong tình huống này, máy đếm hạt sẽ không thể phân biệt được sự khác biệt. Đối với những người bị dị ứng, hít phải những hạt cát nhỏ có thể không gây ra phản ứng dị ứng, nhưng hít phải những hạt phấn hoa có kích thước tương tự sẽ dễ gây ra vấn đề. Ngoài ra, việc lọc các hạt khác nhau có mức độ dễ và khó khác nhau. Các hạt chất lỏng nhỏ có thể dễ dàng quấn quanh các sợi của bộ lọc, nhưng chúng có thể bật ra khỏi các sợi và không bị giữ lại.

Quan trọng nhất, các phân tử riêng lẻ của chất khí không thể được phát hiện bằng máy đếm hạt, chúng quá nhỏ để kích hoạt máy dò. Vì vậy, trong khi phương pháp đếm hạt chỉ đưa ra kết quả một phần mà không phải là toàn diện

Thành phần của không khí trong nhà

Việc nghiên cứu thành phần của không khí trong nhà là một ngành khoa học mới nổi và đang phát triển nhanh chóng khi các thiết bị đo đạc trở nên đơn giản hơn, cho phép các nhà khoa học sử dụng dễ dàng hơn với mức giá rẻ hơn.

Cả thành phần của khí quyển đều đại diện cho một hỗn hợp vật chất rất phức tạp. Theo truyền thống, cách dễ dàng nhất để phân chia các phần khác nhau của khí quyển là xem xét riêng rẽ khí và PM và phát triển các kỹ thuật đo từng phần.

Thông thường, các hạt được xác định bằng kích thước gần đúng của chúng, được đo bằng micrômet hoặc một phần mười nghìn cm. Mặt khác, các chất khí thường được đặt tên tương ứng với các tính chất hóa học của chúng như ozon, nitơ đioxit và fomanđehit. Khi khoa học ngày càng tiến bộ, bản chất hóa học của các hạt và bản chất vật lý của khí ngày càng trở nên quan trọng.

Trước đây, nhận định chất lượng không khí trong nhà và ngoài trời gần như ngang nhau được nhiều người cho là đúng. Tuy nhiên, EPA gần đây đã nói rằng chất lượng không khí trong nhà kém hơn chất lượng không khí ngoài trời . Có những nguồn PM và các chất ô nhiễm dạng khí trong nhà có thể tích tụ theo thời gian nếu hệ thống thông gió không đủ.

Hạt vật chất: một khía cạnh quan trọng của chất lượng không khí

PM là một thành phần không tốt tồn tại trong không khí và có liên quan đến một loạt các bệnh như ung thư, mất trí nhớ, đa xơ cứng, tiểu đường …

Hạt bụi mịn là yếu tố chính gây ô nhiễm không khí

Nghiên cứu ban đầu được thực hiện dễ dàng nhất về PM bao gồm các hạt có kích thước 10 micron trở xuống, còn được gọi là PM10. Sự phát xạ PM10 từ hầu hết các nguồn có tương quan với sự phát xạ của các kích thước hạt khác, vì vậy nó là một đại diện hữu ích để đo sự hiện diện của ô nhiễm dạng hạt trong không khí. Tuy nhiên, kể từ đó người ta phát hiện ra rằng PM đại diện cho các hạt có chiều rộng nhỏ hơn như PM2.5 (kích thước 2,5 micron trở xuống) và PM1.0 (kích thước 1 micron trở xuống) nguy hiểm hơn vì chúng dễ dàng vượt qua khả năng phòng vệ của phổi hơn và đi vào máu tới các cơ quan nội tạng.

Điều này bổ sung cho thực tế là các hạt lớn lắng xuống mặt đất nhanh hơn và các hạt nhỏ hơn có nhiều khả năng bị lơ lửng trong không khí và dễ dàng đi vào cơ thể con người. Vì vậy, trong khi chúng được phát ra từ cùng một nguồn, nồng độ của chúng trong môi trường có thể khác nhau.

Bụi mịn tồn tại ở nhiều kích thước từ đó gây ra ảnh hưởng nhất định cho cơ thể con người

Hình trên cho thấy, PM2.5 nhỏ hơn rất nhiều so với sợi tóc người, có đường kính khoảng 50-70 micron. Hầu hết các hạt xuất hiện tự nhiên, chẳng hạn như bụi, phấn hoa và bào tử nấm mốc, đều lớn hơn hoặc bằng 10 micron. Giống như hầu hết các dạng ô nhiễm không khí, nồng độ nguy hiểm của PM2.5 trong không khí là một hiện tượng tương đối mới và chỉ thực sự là một vấn đề kể từ cuộc cách mạng công nghiệp khoảng 150 năm trước. Nó chủ yếu đến từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch như hóa dầu và than ngoài trời, nhưng cũng có thể được hình thành từ quá trình gia công gỗ và kim loại hoặc từ khói hàn.

Trong nhà, nguồn phát thải PM phổ biến nhất là nấu ăn, nhưng cũng có nhiều nguồn khác, như đốt nến. PM cũng có thể vào nhà từ ngoài trời nếu không gian sống gần giao thông hoặc gần những nơi bị cháy rừng.

Những gì còn thiếu trong bức tranh về chất lượng không khí: Khí vô cơ, VOC và phân sinh học

Mặc dù không tốt cho sức khỏe, PM chắc chắn không phải là chất gây ô nhiễm không khí duy nhất do ngành công nghiệp hiện đại gây ra. Hơn nữa, các phép đo chất lượng không khí theo truyền thống thường tập trung vào ô nhiễm không khí ngoài trời từ các nguồn công nghiệp và xe cộ, nhưng không khí trong nhà có thể có nồng độ chất ô nhiễm cao hơn. Trong khi các chất ô nhiễm không khí ngoài trời có thể bị gió thổi bay, bị phá hủy bởi các tia nắng mặt trời hoặc được giảm nhẹ bởi môi trường tự nhiên thì các chất ô nhiễm trong nhà có thể tích tụ lại mà không có nơi để phát tán.

Như đã đề cập ở trên, các chất ô nhiễm không khí trong nhà ngày càng trở nên phức tạp hơn và ít được xác định hơn. Để làm rõ điều đó, một số thành phần khác nhau của các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà được thể hiện bằng biểu đồ dưới đây. Từ biểu đồ, bạn đọc có thể thấy rõ tần suất các chất ô nhiễm hữu cơ khác nhau có thể giao với vật chất dạng hạt và ngược lại.

So sánh kích thước các hạt bụi mịn (Nguồn ảnh: EPA)

Một nhóm chất ô nhiễm không khí trở thành khí, nhưng cần được coi là tách biệt với khí vô cơ, là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, hoặc VOC. Những chất này thường là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất công nghiệp hoặc thành phần của hóa chất tẩy rửa thường được tìm thấy trong gia đình. Chúng đôi khi chúng được sử dụng làm dung môi cho các sản phẩm như sơn, chất kết dính và sơn mài. Có rất nhiều VOC được tìm thấy trong một ngôi nhà thông thường nhưng các chất phổ biến nhất là formaldehyde, benzen và methylene chloride.

Các VOC khác nhau có mức độ độc hại khác nhau đối với những người khác nhau. Axeton là một dung môi phổ biến có trong sơn móng tay; fomanđehit là khí thải phổ biến từ vật liệu xây dựng, đồ nội thất, thảm và đệm, được coi là chất độc và gây ung thư. Benzen được Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh coi là chất gây ung thư và được thải ra từ thuốc lá, khói xe và nhiều nguồn khác.

Không phải tất cả các VOC đều nguy hiểm. Hầu hết tất cả các mùi do động vật, thực vật và các sinh vật hữu cơ khác phát ra đều được coi là VOC bay lơ lửng trong không khí. Mặc dù các VOC này có thể gây ra phản ứng dị ứng ở một số người, nhưng chúng thường không độc đối với những người khác. Có những trường hợp ngoại lệ, ví dụ, một thành phần của mùi do vi khuẩn tiêu hóa chất hữu cơ thối rữa thải ra là một chất hóa học gọi là putrescine gây độc với liều lượng lớn .

Bioaerosols: Nấm mốc, vi khuẩn

Nấm mốc là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm không khí

Một loại chất ô nhiễm thứ hai có thể được coi là các hạt, nhưng cần được xem xét đặc biệt, được gọi là bioaerosols. Bioaerosols là các hạt được giải phóng từ các sinh vật sống. Bioaerosols là vi rút trong không khí, vi khuẩn, bào tử nấm mốc, phấn hoa và các mảnh sinh vật khác.

Vi rút rất phổ biến trong không khí, nhưng chỉ một tỷ lệ rất nhỏ lây nhiễm sang người và gây ra các bệnh như cúm và sởi. Trong khi việc lây truyền các bệnh do vi rút trong không khí có thể xảy ra nhưng hầu hết thời gian vi rút bị lơ lửng trong các giọt chất lỏng tương đối lớn và lắng xuống mặt đất trong vòng vài phút.

Vi khuẩn cũng khá phổ biến trong không khí và hầu hết là lành tính. Chúng cứng hơn vi rút nhưng vẫn dễ bị tiêu diệt do thiếu nước hoặc ánh nắng trực tiếp. Vi khuẩn như strep và staph có thể gây nhiễm trùng nghiêm trọng. Ngoài ra, nhiều vi khuẩn có độc tố vốn có trong cấu trúc có thể gây ra các phản ứng dị ứng và các vấn đề sức khỏe khác.

Bào tử nấm mốc là sản phẩm của nhiều loài nấm khác nhau và thường bay lơ lửng trong không khí. Chúng chứa các chất độc nguy hiểm liên quan đến một loạt các ảnh hưởng đến sức khỏe mà hầu hết chỉ hạn chế ở các phản ứng giống như dị ứng. Trong một số trường hợp, tiếp tục tiếp xúc với bào tử nấm mốc có thể gây mẫn cảm cho một số cá thể và tạo ra phản ứng hen mạnh hơn theo thời gian.

Chất gây dị ứng là những chất phản ứng với hệ thống miễn dịch để bắt đầu phản ứng dị ứng. Các chất gây dị ứng phổ biến nhất xảy ra ở lông vật nuôi (vảy da), tàn dư của mạt bụi và phấn hoa thực vật. Phản ứng dị ứng cũng có thể được bắt đầu bởi một loạt các chất trong không khí và đôi khi có mùi đơn giản.

Khí vô cơ

Khí độc trong không khí chủ yếu là kết quả của hoạt động công nghiệp nhưng cũng xuất hiện tự nhiên. EPA đã tiến hành nghiên cứu về thành phần phổ biến của ô nhiễm không khí và cách chúng có thể tích tụ trong không khí trong nhà và gây ra các vấn đề sức khỏe như thế nào. EPA coi các khí vô cơ có vấn đề nhất là ozon (O3), nitơ đioxit (NO2), lưu huỳnh đioxit (SO2), cacbon monoxit (CO) và radon. Mỗi chất có một chút khác biệt:

Ozone

Ozone được tạo ra từ các nguyên tử oxy giống như oxy chúng ta hít thở nhưng lại độc hại khi tiếp xúc với các sinh vật. Nó được tạo ra tự nhiên bởi ánh sáng mặt trời ở tầng ôzôn cao trong khí quyển. Ôzôn trong tầng ôzôn không được coi là ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, ở dưới mặt đất, ozone thường được hình thành từ phản ứng của VOC và nitơ đioxit với ánh sáng mặt trời và là một chất ô nhiễm có hại.

Nitrogen dioxide

Nitrogen Dioxide được thải vào không khí khi đốt nhiên liệu trong xe cộ và nhà máy điện. Nó cũng là sản phẩm của cháy rừng, mặc dù đây là một nguồn ít phổ biến hơn.

Lưu huỳnh đioxit

Lưu huỳnh dioxit cũng được thải ra từ việc đốt cháy nhiên liệu. Các nguồn ít phổ biến hơn bao gồm núi lửa và khai thác kim loại từ quặng.

Radon

Radon là một loại khí hoàn toàn tự nhiên nhưng có tính phóng xạ được phát ra từ một số loại đá. Nó có thể tích tụ trong không gian tầng hầm, nơi phóng xạ của nó có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe.

Carbon monoxide

Carbon monoxide được hình thành từ quá trình đốt cháy bất cứ thứ gì, bao gồm nhiên liệu trong ô tô cũng như gỗ hoặc khí đốt để nấu ăn.

Các phân tử riêng lẻ rất nhỏ rất độc hại khi hít phải và cần có các giải pháp hóa học để loại bỏ chúng khỏi không khí. Bộ lọc carbon có thể loại bỏ tất cả các chất này ngoại trừ radon, nhưng có thể tái giải phóng chúng sau đó nếu điều kiện nhiệt độ hoặc độ ẩm thay đổi.

Cách xử lý các chất độc hại trong không khí

Không khí trong nhà chứa nhiều chất ô nhiễm có thể ảnh hưởng sức khoẻ con người. Không tính đến mức độ phức tạp của không khí trong nhà, cách tiếp cận hiện tại để kiểm tra chất lượng không khí chỉ xoay quanh một loại chất ô nhiễm: PM. Và cho dù các hạt đến từ bên ngoài hay được tạo ra bên trong thông qua các hoạt động hàng ngày như nấu ăn hoặc đốt nến, thì mức độ PM trong một ngôi nhà chắc chắn là một mối quan tâm đáng kể.

Tuy nhiên, đây cũng là nhược điểm lớn của phương pháp thử nghiệm hiện tại: Mặc dù việc đếm hạt cho chúng ta biết điều gì đó về chất lượng không khí, nhưng thể phản ánh toàn bộ tình trạng với sự xuất hiện của VOCS, các phân tử sinh học như nấm mốc, khí vô cơ và chất gây dị ứng. Do đó, một cách tiếp cận tốt hơn là kiểm tra các chất ô nhiễm còn thiếu để có thước đo chính xác hơn. Điều quan trọng nhất là phải hiểu chất lượng không khí để chúng ta biết cách giữ an toàn cho bản thân và áp dụng các phương pháp tốt để ngăn ngừa phát thải. 

Máy lọc không khí giúp loại bỏ các tác nhân gây ô nhiễm trong môi trường

Máy lọc không khí là phương pháp tốt để giảm thiểu mức độ nguy hại của tình trạng ô nhiễm không khí trong nhà. Tuy nhiên, người dùng nên ưu tiên lựa chọn các sản phẩm được tích hợp nhiều lớp màng lọc cùng công nghệ khử trùng như UV, ozone. Nếu chỉ sử dụng máy lọc có màng lọc HEPA, than hoạt tính hay TiO2, hiệu quả đạt được không như ý muốn bởi chúng chỉ thực hiện được nhiệm vụ loại bỏ bụi, nấm mốc, một phần vi khuẩn còn VOCs, hoá chất thì không bị tác động.