Friday, January 31, 2025
Câu chuyện Môi trường
Dùng Ốc, Sò để Thanh lọc Nước
1- Sò có thể làm sạch nước không?
Bạn có biết rằng một con sò nước ngọt có thể bơm và lọc từ 8 đến 15 Gallon nước mỗi ngày không? Đúng vậy! Sò nước ngọt là một trong những bộ lọc mạnh nhất mà chúng ta có trong lưu vực sông của mình và chúng cải thiện đáng kể chất lượng nước trong môi trường của chúng.
Giống như họ hàng nước mặn của chúng, sò nước ngọt ăn sinh vật phù du và những thứ nhỏ khác bằng cách lọc nước chảy qua chúng. Điều này không chỉ lấy đi những chất dinh dưỡng ra khỏi nước mà còn loại bỏ các mảnh vụn có khả năng gây hại như bùn và tảo, giúp nước sạch hơn cho mọi người.
Sò ăn tất cả các hạt lơ lửng (suspended particles) trong nước không?
Chúng lọc ra các hạt lơ lửng trong nước. Chính xác thì chúng ăn gì vẫn còn là một điều bí ẩn và có lẽ tùy thuộc vào loài và độ tuổi của sò. Các mảnh vụn (detritus), thực vật phù du (phytoplankton), động vật phù du (zooplankton), tảo cát (diatoms), vi khuẩn (bacteria) và các vi sinh vật khác đều được sò lọc ra khỏi nước.
Bộ phận nào của sò chịu trách nhiệm lọc nước?
Khi chúng bơm và lọc nước qua mang để kiếm ăn và thở, sò lưu trữ hầu hết mọi thứ khác đi qua, và đó cũng là lý do tại sao các quy tắc sức khỏe nghiêm ngặt được áp dụng đối với những con sò được dùng làm thực phẩm cho con người.
Việc áp dụng các đặc điểm của sinh vật cung cấp các kỹ thuật thanh lọc nước thải chi phí thấp như ốc, sò là một phương pháp thanh lọc “xanh” hiện đang được ứng dụng ở một vài quốc gia Đông Âu.
Sò là bộ lọc nước tự nhiên có thể được sử dụng để tăng cướng phầm chất nước và thanh lọc nước thải.
• Nhà máy thanh lọc nước uống có thể sử dụng sò để theo dõi phẩm chất nước uống bằng cách quan sát phản ứng hành động của chúng đối với các chất ô nhiễm sau một thời gian sống trong nước. Ví dụ, khi sò phát hiện ra chất ô nhiễm, chúng có thể kẹp chặt vỏ và làm chậm quá trình trao đổi chất của chúng. Vì vậy, nếu chúng ta gắn vào phía trên võ sò một hệ thống cảm biến (sensor) thu thập dữ liệu để tự động theo dõi “phản ứng” của sò và kết hợp vào hệ thống cảnh báo sớm sinh học.
• Nhà máy thanh lọc nước thải có thể sử dụng sò kết hợp với tảo (rong) và vi khuẩn để thanh lọc nước thải. Ví dụ, sò có thể lọc tảo được nuôi bằng chất dinh dưỡng từ nước thải. Cũng có thể thanh lọc sò bằng vi khuẩn để cải thiện hoạt động của enzyme tiêu hóa trong sò, từ đó nâng cao phẩm chất nước.
2- Một ứng dụng xanh
Mặc dù hầu hết các chuyên gia về nước đều biết về sự cân bằng tinh tế giữa hệ thống của con người và các chỉ số sinh học, nhưng ý tưởng dựa vào cơ chế của sò để bảo vệ người dân thành phố thoát khỏi nguồn nước uống bị ô nhiễm đã làm cho niềm tin vào thiên nhiên ngày càng mãnh liệt hơn nữa.
Có thể nói rằng các đội an ninh hàng đầu của Ba Lan là... một đám CON SÒ?
Trên 50 cơ sở thanh lọc nước, các đội gồm 8 anh hùng nhỏ bé đang sống cuộc sống tuyệt vời nhất trong các bể nước, nhưng chúng không chỉ ở đó để thư giãn, mà chúng thực sự đang cứu sống con người!
Mỗi con sò được trang bị cảm biến và kết nối với máy tính để theo dõi mọi hành động của chúng. Các con sò được giữ trong điều kiện giống hệt môi trường sống tự nhiên của chúng, cho phép chúng hành xử bình thường.
Đây là phần điên rồ: Khi có 4 hoặc nhiều con sò trong một đội đồng thời đóng vỏ lại, điều đó có nghĩa là chúng đã phát hiện ra tạp chất trong nước! Và điều này sẽ kích hoạt việc ngừng cung cấp nước tại cơ sở đó!
Và điều này còn tuyệt hơn, sau ba tháng bảo vệ hàng triệu người, những anh hùng nhỏ bé này được VỀ HƯU trở lại môi trường sống tự nhiên của chúng!
Trong khi chúng ta đang sống ở năm 2025, Ba Lan đang biến 400 con sò thành những vệ sĩ bảo vệ phẩm chất nước!
Nhưng nghiêm chỉnh mà nói... thật đáng kinh ngạc khi thiên nhiên luôn có những giải pháp tốt nhất phải không? Những sinh vật nhỏ bé này có thể phát hiện độc tố nhanh hơn bất kỳ cảm biến nào do con người chế tạo!
Nhà máy thanh lọc nước Dębiec ở Poznań, Ba Lan, sử dụng “trí thông minh tự nhiên” của sò làm cảm biến để phát hiện những thay đổi về chất lượng nước ở Sông Warta, nguồn cung cấp nước mặt chính của thành phố.
Với khả năng chịu đựng hóa chất ô nhiễm thấp, các con sò nổi tiếng với việc kẹp chặt vỏ khi phẩm chất nước kém. Và nhà máy thanh lọc nước đã thiết kế một hệ thống cảm biến bằng cách kết hợp khả năng phát hiện ô nhiễm của sò với công nghệ máy tính.
Tám con sò có cảm biến dán trên vỏ hoạt động với một mạng lưới máy tính. Nếu nước sạch, sò sẽ mở; nếu nước bị ô nhiễm, chúng sẽ khép lại, báo hiệu cho các cảm biến rằng phẩm chất nước thấp.
Đây là một cơ chế tiện dụng đối với một vùng nước ô nhiễm khét tiếng, sông Warta chảy qua một số khu vực đông dân nhất ở Ba Lan và một số khu công nghiệp lâu đời nhất của đất nước nầy.
Các kỹ sư tại Nhà máy xử lý nước Dębiec được cảnh báo về các vấn đề về phẩm chất nước thông qua các con sò, các cảm biến của chúng hoạt động kết hợp với hệ thống máy tính theo dõi các thông số được theo dõi thông qua các cảm biến nhân tạo.
Và mặc dù hệ thống được thiết kế để tính đến những thay đổi có thể xảy ra trong hoạt động của con sò, nhưng nếu bốn con sò cùng đóng lại, hệ thống sẽ tự động tắt.
Theo ZMEScience, dự án AquaNES được Liên minh châu Âu hỗ trợ với mục đích tích hợp các yếu tố dựa trên thiên nhiên vào các hệ thống quản lý nước đã nghiên cứu các sinh vật như các loại sò.
"Những con sò cần cù đã được ca ngợi trong một bộ phim tài liệu Gruba Kaśka, do Julia Pełka đạo diễn, khám phá việc sử dụng các chỉ số sinh học để phục vụ cho con người: "Bằng cách thực hiện bộ phim này, tôi muốn cho thấy sự phụ thuộc của con người vào thiên nhiên. Tôi nghĩ thật tuyệt vời khi con người sử dụng sò để tạo ra một hệ thống cảnh báo chống lại nguy hiểm. Bạn có thể nói rằng con người sử dụng chúng để bảo vệ bản thân".
Nhược điểm cần lưu ý:
• Phương pháp này không thay thế được các kiểm tra hóa học hoặc vi sinh học chi tiết.
• Sò chỉ phản ứng với một số loại ô nhiễm cụ thể, nên cần phối hợp với các công cụ khác để đảm bảo an toàn toàn diện trong việc thanh lọc nước uống.
• Phạm vi phản ứng hạn chế: Sò không phản ứng với mọi loại ô nhiễm (ví dụ, các chất độc không tan trong nước có thể không ảnh hưởng đến chúng).
• Yêu cầu duy trì: Cần đảm bảo môi trường sống phù hợp cho sò trong hệ thống giám sát.
Tám con trai có cảm biến dán trên vỏ hoạt động với một mạng lưới máy tính. Nếu nước sạch, trai sẽ mở; nếu nước bị ô nhiễm, chúng sẽ khép lại, báo hiệu cho các cảm biến rằng chất lượng nước thấp.
Tóm lại, phương pháp sử dụng sò trong việc giám sát phẩm chất nước là một ví dụ điển hình về việc áp dụng các nguyên lý sinh thái học vào thực tiễn. Dưới đây là những thông tin chi tiết hơn về cách hoạt động, ứng dụng, và hiệu quả của phương pháp này:
3- Cách thiết kế hệ thống giám sát dùng sò
3.1- Lựa chọn loài phù hợp:
• Các loài sò hoặc nhuyễn thể như Dreissena polymorpha (sò vằn), một loài thường được dùng ở châu Âu, bao gồm Ba Lan, vì khả năng lọc nước vượt trội và độ nhạy cao với chất ô nhiễm.
• Các loài bản địa được ưu tiên để tránh xâm phạm hệ sinh thái địa phương.
• Cảm biến gắn vào sò: Cảm biến nam châm hoặc quang học được gắn nhẹ vào hai bên vỏ sò để theo dõi trạng thái mở/đóng của chúng. Hệ thống cảm biến sẽ ghi nhận mọi sự thay đổi trong hành vi của sò, đặc biệt khi chúng đóng vỏ đột ngột hoặc liên tục, dấu hiệu của sự ô nhiễm trong nước.
• Kết nối dữ liệu từ cảm biến được truyền về máy tính hoặc hệ thống quản lý trung tâm. Khi có sự bất thường vượt ngưỡng cho phép, hệ thống sẽ tự động gửi cảnh báo.
3.2- Cơ chế phản ứng của sò với môi trường
• Cảm nhận chất ô nhiễm: Sò rất nhạy cảm với các thay đổi trong môi trường nước như: Kim loại nặng (như chì, thủy ngân, cadmium). Dư lượng hóa chất từ nông nghiệp (như phân bón hoặc thuốc trừ sâu). Thay đổi độ pH hoặc nồng độ oxy hòa tan. Sự hiện diện của các vi khuẩn độc hại.
• Hành vi bảo vệ bản thân: Khi gặp môi trường bất lợi, sò sẽ nhanh chóng đóng vỏ để tránh hấp thụ chất ô nhiễm.
• Ưu điểm của phương pháp: Sò là sinh vật tự nhiên, nên phương pháp này thân thiện với môi trường. Chi phí vận hành thấp sau khi lắp đặt. Phản ứng nhanh và nhạy cảm với một loạt các chất ô nhiễm mà các cảm biến hóa học có thể bỏ qua.
4- Ứng dụng tại Ba Lan và các nước khác
Tại Ba Lan: Thành phố Gdańsk nổi tiếng với việc tích hợp hệ thống "sò giám sát" vào mạng lưới thanh lọc và cung cấp nước. Nước từ các nguồn tự nhiên được đưa vào hệ thống giám sát, nơi đặt các bể chứa sò. Đây là bước kiểm tra đầu tiên trước khi nước được thanh lọc và phân phối đến người dân.
Tại Cộng hòa Séc: Trai vằn được dùng trong giám sát phẩm lượng nước tại các hồ chứa nước uống.
Tại Nga: Các nhà khoa học sử dụng sò để giám sát ô nhiễm từ công nghiệp gần các con sông lớn.
Tại Trung Cộng: Một số nghiên cứu thí điểm đang được triển khai với các nhuyễn thể bản địa để kiểm tra phẩm chất nước trong ao hồ.
o Mở rộng đối tượng giám sát: Kết hợp với các sinh vật khác, như cá hoặc vi sinh vật, để tăng độ chính xác.
o Tích hợp toàn cầu: Xây dựng hệ thống tương tự tại các quốc gia khác, đặc biệt là những nơi có nguy cơ ô nhiễm nguồn nước cao.
5- Thay lời kết
Trong vòng hai thập niên trở lại đây, ở các quốc gia hậu kỹ nghệ, phong trào Hóa học Xanh (Green Chemistry) đã được các nhà khoa học đưa lên hàng đầu trong việc giải quyết ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Mục tiêu nầy do Hội Đồng LHQ về Môi sinh và Phát triển đề ra qua Nghị trình 21 là: - Tạo dựng tăng trưởng kỹ nghệ -
Cân bằng môi sinh - Tiến bộ xã hội.
Đây là ba nguyên lý căn bản để có thể xây dựng được một sự phát triển bền vững cho toàn cầu. Một trong những biện pháp để tiến tới mục tiêu trên là làm thế nào để phòng ngừa ô nhiễm. Từ suy nghĩ nầy, phong trào hóa học xanh ngày càng phát triển mạnh và được xem như là một biện pháp hữu hiệu nhất hiện tại để giải quyết các vấn nạn môi trường.
Chúng tôi qua Hội Khoa Học & Kỹ Thuật Việt Nam đã có hướng thanh lọc Arsenic ở những vùng nước bị nhiễm độc, với mục tiêu là cố truy tìm những phương thức rẽ tiền thích ứng với điều kiện Việt Nam, mặc dù trên thế giới đã có quá nhiều biện pháp để giải quyết hữu hiệu bằng các phương pháp hóa học, vật lý như: dùng hydroxid sắt III, phương pháp thẩm thấu nghịch (reverse osmosis), trao đổi ion v. v.... Những phương pháp nầy đòi hỏi thiết bị tối tân và chi phí cao, không thể thực hiện được trong điều kiện Việt Nam hiện tại.
Do đó, chúng tôi nghiên về các phương pháp thiên nhiên như việc dùng thực vật để khử arsenic. Qua tham khảo chúng tôi được biết tiến sĩ Leno Ho, thuộc đại học Florida đã khám phá và chứng minh được rằng một loại cây thuộc họ dương xỉ (fern) có tên là Pteris Vittata có khả năng hấp thụ 755mg/Kg arsenic trong vòng 2 tuần lễ. Và loại cây kể trên so lại với quyển tự điển Cây Cỏ Miền Nam của GS Phạm Hoàng Hộ, cây nầy chính là cây rau Rán, mọc dọc theo các bờ kinh hay sông rạch miền Nam. Và một số loại cây thủy sinh khác được thử nghiệm như cây lục bình, các loại bèo như bèo hoa dâu, bèo cám đã được thử nghiệm thành công.
Hiện nay, tại Hoa Kỳ một số cây cũng được áp dụng để hấp thụ các hóa chất hữu cơ trong nước thải kỹ nghệ cũng như vài kim loại độc hại như Arsenic, Mangan, Thủy ngân v.v…qua việc trồng các cây bạch dương (poplar) chung quanh hồ chứa phế thải lỏng.
Và việc dùng sò để thanh lọc nước thải kỹ nghệ và nu7o17v uống của vài quốc gia Đông Âu chính là một giải pháp độc đáo của của hóa học xanh.
Mong các quốc gia đang phát triển như Việt Nam cần nên học hỏi và áp dụng những phương pháp “dùng thiên nhiên để giải quyết và thanh lọc” phế thải… vừa tiết kiệm được chi phí điều hành, vừa ứng hợp với chiều hướng toàn cầu hóa trong việc bảo vệ môi trường chung của trái đất.
Mai Thanh Truyết
Hội Bảo vệ Môi trường Việt Nam
Xuân Kỷ Tỵ - 2025
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
No comments:
Post a Comment