Cởi chiếc áo blouse trắng và bước ra khỏi phòng thí nghiệm ở Đại học Utah, năm 2018, Janice Brahney quyết định thực hiện một chuyến hành trình về miền tây hoang dã của nước Mỹ.

Nữ tiến sĩ 36 tuổi dự định sẽ tới Công viên Quốc gia Joshua Tree, California, sau đó lần lượt ghé thăm 11 khu bảo tồn thiên nhiên ở phía Tây Hoa Kỳ bao gồm hẻm núi Canyonlands, lưu vực Great Basin và một vùng dung nham được mệnh danh là Miệng núi lửa của Mặt Trăng (Craters of the Moon).

Hành trình dự kiến kéo dài hơn 1.300 km và kết thúc ở Wind River, một dãy thuộc hệ thống núi Rocky lớn nhất nước Mỹ. Sau đó, Brahney sẽ quay trở về Đại học Utah, mang theo những gì mà mình thu thập được: 11 chiếc hộp kim loại màu be, chứa 11 mẫu không khí và nước mưa tại các địa điểm hoang vu, hẻo lánh nhất nước Mỹ.

Nói về mục đích của chuyến đi, Brahney cho biết: "Nhóm nghiên cứu của tôi khi đó đang cố gắng xác định nồng độ phốt pho mà gió và mưa có thể mang đến những vùng xa xôi nhất ở bờ tây nước Mỹ. Chúng tôi muốn tìm hiểu sự có mặt của chúng sẽ ảnh hưởng thế nào đến những hồ nước và sông suối ở đó".

Công việc này đòi hỏi phải soi các mẫu bụi lắng đọng được từ 11 chiếc hộp quan trắc dưới kính hiển vi, lẫn trong hằng hà sa số những hạt phấn hoa, mảnh xác côn trùng và vụn khoáng chất. Thế nhưng, "tất cả không làm nên một ngày khác biệt trong cuộc đời của một nhà khoa học bụi", cô nói.

Duy chỉ có một thứ duy nhất, một "tác nhân bất ngờ" mà Brahney tìm thấy trong tất cả các mẫu không khí, từ tất cả các địa điểm trên hành trình mà cô đi qua: Đó là những mảnh nhựa nhỏ, đôi khi có thể thấy được bằng mắt thường, nhưng phần lớn đều vô hình trong không khí.

"Tôi đã thấy chúng, những mẩu nhựa nhỏ, hầu hết đến từ sợi tổng hợp được dùng để may quần áo. Chúng xuất hiện trong toàn bộ các mẫu không khí mà tôi thu thập được với số lượng không chỉ nhiều mà rất nhiều", Brahney nói.

"Dựa trên những cơ sở dữ liệu này, tôi ước tính mỗi năm phải có hơn 1.000 tấn nhựa rơi từ bầu khí quyển xuống các khu bảo tồn phía tây Hoa Kỳ. Con số tương đương với 120-130 triệu chai nước bằng nhựa".

Phát hiện bất ngờ lập tức thay đổi hướng nghiên cứu của Brahney. Cô không còn tập trung vào sự hiện diện của phốt pho và mưa axit nữa. Thay vào đó, Brahney tự đặt ra cho mình hỏi những câu hỏi mới:

Nếu như bụi ở một hẻm núi hẻo lánh như Grand Canyon còn chứa đầy hạt vi nhựa, thì không khí trong các ngôi nhà ở thành phố phải ô nhiễm đến mức nào? Nồng độ hạt vi nhựa ảnh hưởng ra sao đến môi trường và sức khỏe con người? Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn hít phải chúng?

Hạt vi nhựa (microplastic) là thuật ngữ được đặt ra lần đầu tiên vào năm 2004, bởi nhà khoa học hàng hải người Anh Richard Thompson.

Trong một bài báo có tựa đề "Biến mất trong đại dương: Tất cả số nhựa đó đã đi đâu?", Thompson đã chỉ ra hiện tượng những mảnh nhựa lớn trôi nổi trên đại dương bị phân hủy thành những mảnh nhựa nhỏ. Sau đó, những mảnh nhựa nhỏ lại tiếp tục phân hủy thành những hạt nhựa nhỏ hơn nữa. Cuối cùng, tới kích dưới 20 micromet thì những hạt nhựa này trở nên vô hình dưới mắt người thường.

Đó là lời giải thích hợp lý cho việc con người đang đổ hàng tỷ tấn nhựa vào đại dương mỗi năm, nhưng lượng rác thải nhựa trôi nổi quan sát được chỉ ở mức 269.000 tấn.

Sau đó, một nghiên cứu trên tạp chí Journal of Hazardous Materials ước tính tới 98% rác nhựa trên đại dương đã bị phân mảnh thành những hạt nhựa nhỏ tới mức không thể nhìn thấy. Chúng sẽ trở nên ngày một nhỏ hơn, giải phóng các chất độc hại vào môi trường nhưng không hề phân hủy toàn bộ.

Khi các hạt càng bị chia nhỏ, số lượng của chúng sẽ tăng lên theo cấp số nhân. Một nghiên cứu năm 2019 ước tính chỉ riêng lớp nước mặt trên các đại dương đã ngậm vào từ 82-358 nghìn tỷ hạt vi nhựa. Con số tương đương với 1,1-4,9 triệu tấn, và đó mới chỉ là những gì có trên bề mặt.

Từ nghiên cứu năm 2004, Thompson đã cảnh báo chúng ta rằng các đại dương đang trở thành một bãi rác thải nhựa khổng lồ. Nhưng điều mà ông không ngờ được là những hạt vi nhựa không hề kết thúc vòng đời của chúng trong nước biển.

Một nghiên cứu năm 2020 đăng tải trên tạp chí PloS One cho thấy ô nhiễm rác thải nhựa trên đại dương đã đạt tới mức tới hạn. "Số lượng nhựa tích lũy trong đại dương của chúng ta đã áp đảo toàn bộ lượng nhựa mà chúng ta sản xuất ra hàng năm ở trên cạn", Brahney nói.

Điều đó có nghĩa là gì? Khi đã chứa quá nhiều nhựa, biển cả bắt đầu đẩy nhựa trở lại đất liền. Nhựa không chỉ trôi dạt vào bờ biển và tích tụ trên các bãi cát, ở dạng vi hạt, chúng còn được sóng và gió nhấc lên không trung, vút bay vào khí quyển.

Nếu bạn đã từng ở trên bờ biển và nếm thấy gió ở đó có vị mặn, thì đó chính là cách nước biển đang được những cơn gió mang đi. Khi nước bốc hơi hết, gió sẽ chỉ còn thổi muối bay trong không trung. Muối đó chạm vào lưỡi của bạn và bạn thấy không khí ở biển có vị mặn.

Nhiều người gọi đó là vị của biển, không khí của mùa hè và những kỳ nghỉ. Nhưng bây giờ, chúng ta biết nước biển không chỉ có muối, mà còn lẫn cả nhựa. Gió đã mang muối đi thế nào thì cũng có thể mang nhựa đi như thế. Và biển thì đang trả nhựa về với đất liền.

Các nhà nghiên cứu ước tính có khoảng 136.000 tấn hạt vi nhựa đang được gió biển thổi vào đất liền hàng năm. Ở kích thước micromet, những hạt này có thể lơ lửng trong không trung tới một tuần lễ. Khoảng thời gian là đủ để chúng vượt qua các lục địa, đại dương và chu du khắp thế giới.

"Các hạt vi nhựa này có thể di chuyển không ngừng quanh bề mặt Trái Đất", Brahney nói. Đó là lý do tại sao ngay cả những khu vực hẻo lánh, gần như không có dấu chân con người, cô vẫn có thể tìm thấy hàng nghìn tấn hạt vi nhựa.

Vi nhựa đang trôi nổi trong không khí, rồi rơi xuống như những cơn mưa. Chúng bây giờ có thể được coi như một loại mưa axit kiểu mới, vô hình và ẩn chứa đầy sự nguy hiểm.

Năm 2019, bên trong ba căn hộ thuộc về ba sinh viên vừa mới tốt nghiệp ở thành phố biển Aarhus đông Đan Mạch, có ba vị khách không mời đang ngồi trong bếp và quay mặt vào bàn ăn. Những vị khách có cơ thể hoàn toàn bằng kim loại, mặc dù nhìn từ xa, họ trông giống như những ma nơ canh được gấp bằng bìa carton hơn. 

Điều đặc biệt là mặc dù ngồi cạnh bàn ăn, cả ba vị khách này đều không ăn, không uống. Họ chỉ ngồi đó, 24/24 giờ và hít thở. 

Mỗi ma nơ canh sẽ ở lại trong ba đêm, chia sẻ bầu không khí với những sinh viên đang sống trong đó, những căn hộ studio một khách, một ngủ điển hình của thị dân trẻ tuổi.

Những con ma nơ canh bằng kim loại này không đến từ Sao Hỏa hay một hành tinh xa xôi. Trên thực tế, chúng là một sáng kiến của Alvise Vianello, một phó giáo sư tại Khoa Môi trường xây dựng tại Đại học Aalborg, Đan Mạch.

Vianello đã thiết kế ra những ma nơ canh có máy nén khí và gia nhiệt để mô phỏng lại nhịp thở của con người. Anh lót đường hô hấp nhân tạo của những hình nhân này bằng một lớp bạc mịn, sau đó thu thập các hạt vật chất có trên đó để phân tích. 

Công việc nhằm tìm hiểu xem một người bình thường sẽ hít phải những gì khi ở trong căn nhà mình?

Các lớp lót bạc sau khi được tháo ra khỏi ma nơ canh sẽ được phân tích bằng máy quang phổ và một phần mềm có khả năng tự động nhận diện vật chất. Kết quả mà nó cho ra trên màn hình máy tính là một bản đồ màu, mã hóa cho tất cả các loại hạt mà ma nơ canh đã hít phải.

Thống trị bản đồ đó là các đốm màu xám nhạt, đại diện cho protein, trong trường hợp này, phần lớn có lẽ là các tế bào da chết của người sống trong các căn hộ. Một ít các đốm và dây màu xám đen chỉ ra sự tồn tại của các vật chất từ thực vật.

Xen kẽ vào giữa các đốm màu xám là một loạt chấm đủ màu sắc đại diện cho hàng chục loại hạt và sợi nhựa. Thành phần của các hạt nhựa này gồm có 43% là polyester, 22% nylon, 17% polystyrene, 13% polyetylen và 4% polyurethane.

Trung bình, mỗi ma nơ canh đã hít vào "phổi" của chúng 11,3 hạt vi nhựa mỗi giờ.

"Đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy con người đang bị phơi nhiễm hạt vi nhựa từ hoạt động hít thở không khí ngay trong ngôi nhà của chính mình", Jes Vollertsen, một đồng nghiệp và đồng tác giả nghiên cứu với Vianello tại Đại học Aalborg cho biết.

Trong trường hợp bạn thấy con số đó có vẻ nhỏ bé, 11,3 hạt vi nhựa mỗi giờ tương đương 271 hạt mỗi ngày, 8.130 hạt/tháng và gần 100.000 hạt/năm. Nếu lấy số nhựa đó nhân lên một đời người, lượng nhựa bạn hít phải sẽ bằng với một con hươu cao cổ cao 4,2 mét, và đó mới chỉ là con số phơi nhiễm hạt vi nhựa trong nhà.

Nghiên cứu của Vianello không phải là cảnh báo duy nhất về việc chúng ta đang hít vào phổi mình những hạt nhựa siêu nhỏ.

Năm 2020, một bài báo trên tạp chí Science of The Total Environment của các nhà khoa học Trung Quốc cho biết mỗi mét khối không khí bao quanh một thị dân Bắc Kinh có thể chứa từ 5.600-5.700 hạt và sợi vi nhựa.

Con số tương đương với phát hiện từ một nghiên cứu năm 2021, đăng trên tạp chí Environmental Pollution. Trong đó, các nhà khoa học Australia đã phân tích bụi tích tụ trong không khí tại 32 ngôi nhà ở thành phố Sydney và tìm thấy tới 6.000 hạt vi nhựa lắng đọng trên mỗi mét vuông sàn mỗi ngày.

"Chúng tôi nhận thấy 39% các hạt bụi lắng đọng là hạt vi nhựa; 42% là sợi tự nhiên như bông, tóc và len; và 18% là sợi có nguồn gốc tự nhiên được biến đổi như visco và giấy bóng kính. 1% còn lại là phim và mảnh vỡ đến từ nhiều vật liệu khác nhau", các tác giả nghiên cứu cho biết.

Những ngôi nhà có thảm làm từ sợi nhân tạo (bao gồm polyethylene, polyamide và polyacrylic) có nồng độ hạt vi nhựa cao gần gấp đôi so với những ngôi nhà không có thảm trải sàn.

Tuy nhiên, những ngôi nhà có sàn gỗ lại có lượng nhựa polyvinyl nhiều gấp hơn hai lần so với những ngôi nhà trải thảm. Điều này là do lớp phủ chống nước cho sàn gỗ được làm từ nhựa polyvinyl.

Đặc biệt, các nhà khoa học thống kê được một phần tư lượng hạt vi nhựa trong nhà có kích thước nhỏ hơn 250 micromet. Đây là giới hạn mà một hạt có thể được hít vào trong phổi.

Nếu như hạt vi nhựa đang xuất hiện trong cả không khí ngoài trời lẫn trong nhà, "sẽ thật ngây thơ nếu như bạn nghĩ cơ thể của chúng ta có thể miễn nhiễm với chúng", Tiến sĩ Rolf Halden, một kỹ sư sinh học môi trường đến từ Đại học Arizona cho biết.

Năm 2020, một nghiên cứu trên tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS) đã tìm thấy hạt vi nhựa trong 7 mô nội tạng bao gồm phổi, gan, lá lách và thận của con người. Điều đó ngụ ý rằng các hạt vi nhựa có thể thâm nhập vào máu người thông qua đường hô hấp hoặc đường tiêu hóa.

Năm 2022, lần đầu tiên các nhà khoa học tìm thấy bằng chứng về sự hiện diện của những hạt vi nhựa có kích thước 0,003 mm ở những vùng phổi sâu của người sống.

"Chúng tôi không nghĩ rằng mình sẽ tìm thấy một lượng lớn các hạt vi nhựa ở vùng dưới của phổi. Đó là khu vực mà các đường dẫn khí đã trở nên rất nhỏ, lẽ ra các hạt vi nhựa có kích thuớc này đã phải được lọc hoặc giữ lại và không thể đi sâu được đến thế", Laura Sadofsky, tác giả nghiên cứu đến từ Trường Y Đại học Hull York, Anh Quốc cho biết.

Cùng năm đó, một nghiên cứu của các nhà khoa học đến từ Đại học Vrije Amsterdam đã tìm thấy bằng chứng về sự hiện diện của hạt vi nhựa trong máu người. Họ đã phân tích mẫu máu thu được từ 22 người hiến tặng khỏe mạnh và tìm thấy 1,6 microgam vật liệu nhựa trên mỗi một mililit máu.

Các nhà nghiên cứu cho biết nhựa trong máu tồn tại ở dạng vi hạt có kích thước 700 nm. Nghĩa là nó nhỏ hơn cả tế bào hồng cầu. Nếu ví các tế bào hồng cầu có kích thước 7-8 micromet như những chiếc xe tải, thì hạt vi nhựa giống như những gã say rượu đang đi xe máy vào cao tốc.

Một khi nhiễm được vào máu, "những hạt vi nhựa này có thể đi tới mọi vị trí trên người bạn", Kick Vethaak, giáo sư độc tố sinh học tại Đại học Vrije Amsterdam nói.

Nghiên cứu trên tạp chí Environmental Pollution cho biết một khi hạt vi nhựa đi được vào máu, nó có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch không mong muốn của cơ thể. Đó là vì những tế bào bạch cầu sẽ hấp thụ một khối lượng vi nhựa nhất định - có thể là nhiều hạt nhỏ hoặc một hạt lớn đơn lẻ - sau đó, nó sẽ chết, giải phóng các enzym gây viêm cục bộ.

Phản ứng này là thứ mà bình thường bạch cầu dùng để chống lại vi khuẩn và virus. Nhưng sau khi vi khuẩn và virus đã bị tiêu diệt, phản ứng viêm mà bạch cầu kích hoạt cũng sẽ thuyên giảm.

Với hạt vi nhựa thì khác, vì nhựa không bị phân hủy, chúng sẽ kích thích phản ứng viêm kéo dài. "Điều này có thể dẫn đến nhiều tác dụng phụ, bao gồm hiện tượng căng thẳng oxy hóa, giải phóng các cytokine kích hoạt phản ứng viêm", Tiến sĩ Nienke Vrisekoop, phó giáo sư tại Đại học Utrecht, Hà Lan nói.

Các phản ứng viêm mạn tính này là khúc dạo đầu cho nhiều căn bệnh, từ tim mạch, Parkinson cho đến cả trầm cảm và ung thư.

"Các hạt vi nhựa nhỏ - có kích thước dưới 1/10 micromet – khi xâm nhập sâu vào phổi và thậm chí vào máu có thể gây tổn thương cho tim, mạch máu và não", giáo sư Vethaak nói. "Bằng chứng trực tiếp cho điều này đã được tìm thấy trên các công nhân ngành dệt may và ngành nhựa, những người tiếp xúc với một lượng sợi và bụi nhựa rất cao".

Nghiên cứu cho thấy công nhân ngành dệt, những người thường xuyên tiếp xúc với sợi và hạt vi nhựa từ vải tổng hợp có tỷ lệ mắc ung thư phổi, ung thư dạy dày, thực quản cao hơn nhóm đối chứng.

Trong khi đó, những công nhân ngành nhựa, thường xuyên phải tiếp xúc với bụi nhựa PVC và VC cũng có nguy cơ cao mắc ung thư, đặc biệt là ung thư phổi.

(Còn tiếp ...)