Tác giả

Huỳnh Phú 1 , Huỳnh Thị Ngọc Hân 2,3* , Nguyễn Thị Huệ 3 , Võ Hoàng Khang 4

Đơn vị công tác

1 Viện khoa học ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh; h.phu@hutech.edu.vn

2 Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh; htnhan_ctn@hcmunre.edu.com

3 Viện Công nghệ môi trường, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; nthue2003@gmail.com; ngochanosh@gmail.com

4 Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh; vh.khang@hutech.edu.vn

*Tác giả liên hệ: htnhan_ctn@hcmunre.edu.vn; Tel.: +84–975397953

Tóm tắt

Nghiên cứu dự báo diễn biến phát tán vi nhựa trong nước mặt lục địa bằng ngôn ngữ lập trình R, thuật toán có chức năng mô hình hóa các đặc điểm hình dạng của vi nhựa theo mùa trong năm và mực nước thủy triều trong ngày. Sử dụng nền tảng R để hình thành hàm phân tích tương quan, thành phần chính dữ liệu, xử lý đa cộng tuyến dữ liệu và phân tích cụm nhằm mục đích dự đoán xu hướng hình dạng của vi nhựa trong nước sông trong thời gian gần. Kết quả ứng dụng nghiên cứu cho thấy tất cả các vị trí lấy mẫu trên lưu vực các sông Sài Gòn - Đồng Nai đều đang có mức vi nhựa dạng sợi cao và tăng tịnh tiến theo các năm. Kết quả nghiên cứu là công cụ hiệu quả trong dự đoán diễn biến thay đổi về đặc điểm, hình dạng của vi nhựa dưới tác động của môi trường, theo mùa trong năm, theo thủy triều lên và xuống. Hơn nữa, kết quả nghiên cứu này có thể được sử dụng để điều chỉnh các mô hình phù hợp với dữ liệu được thu thập trong điều kiện liên tục, lượng dữ liệu lưu trữ lớn, độ chính xác cao. Cần có sự chú trọng trong nguồn gốc làm phát sinh vi nhựa để có sự kiểm soát và quản lý kịp thời. Đây là công cụ đóng góp quan trọng trong nghiên cứu vi nhựa trong nước sông Sài gòn, sông Đồng Nai và sẽ là ứng dụng rộng rãi cho nghiên cứu vi nhựa nước mặt lục địa.

Từ khóa

Phân tích cụm; Phân tích tương quan đa biến; Phân tích thành phần chính; R; Vi nhựa.

Trích dẫn bài báo

Huỳnh, P.; Hân, H.T.N.; Huệ, N.T.; Khang, V.H.  Ứng dụng thuật toán trên nền tảng ngôn ngữ R để nghiên cứu vi nhựa trong nước mặt lục địa, sông Sài Gòn và sông Đồng Nai. Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2024, 759, 46-63.

Tài liệu tham khảo

1. Avio, C.G.; Gorbi, S.; Regoli, F. Plastics and microplastics in the oceans: from emerging pollutants to emerged threat. Mar. Environ. Res. 2017, 128, 2–11. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2016.05.012.

2. Talbot, R.; Chang, H. Microplastics in freshwater: a global review of factors affecting spatial and temporal variations. Environ. Pollut. 2022, 292, 118393. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118393.

3. Peeken, I.; Primpke, S.; Beyer, B.; Gutermann, J.; Katlein, C.; Krumpen, T.; Bergmann, M.; Hehemann, L.; Gerdts, G. Arctic sea ice is an important temporal sink and means of transport for microplastic. Nat. Commun. 2018, 9, 1505. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03825-5.

4. Nizzetto, L.; Bussi, G.; Futter, M.N.; Butterfield, D.; Whitehead, P.G. A theoretical assessment of microplastic transport in river catchments and their retention by soils and river sediments. Environ. Sci. Process Impacts. 2016, 18, 1050–1059. https://doi.org/10.1039/c6em00206d.

5. Bergmann, M.; Mützel, S.; Primpke, S.; Tekman, M.B.; Trachsel, J.; Gerdts, G. White and wonderful? Microplastics prevail in snow from the alps to the arctic. Sci. Adv. 2019, 5, eaax1157. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax1157.

6. Windsor, F.M.; Tilley, R.M.; Tyler, C.R.; Ormerod, S.J. Microplastic ingestion by riverine macroinvertebrates. Sci. Total Environ. 2019, 646, 68–74. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.271.

7. Phu, H.; Han, H.T.N.; Thao, N.L. Plastic waste, microplastics in the Saigon – Dong Nai river basin, the risk of impacts on the health of people. J. Hydrometeorol. 2022, 736(1), 14–27.

8. Crawford, C.B.; Quinn, B. Microplastic Pollutants, first ed. Elsevier. 2017. https://doi.org/10.1016/C2015-0-04315-5.

9. Born, M.P.; Brüll, C. From model to nature - A review on the transferability of marine (micro-) plastic fragmentation studies. Sci. Total Environ. 2022, 811, 151389. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151389.

10. Chamas, A.; Moon, H.; Zheng, J.; Qiu, Y.; Tabassum, T.; Jang, J.H.; Abu-Omar, M.; Scott, S.L.; Suh, S. Degradation rates of plastics in the environment. ACS Sustainable Chem. Eng. 2020, 8, 3494–3511. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b06635.

11. Blettler, M.C.M.; Abrial, E.; Khan, F.R.; Sivri, N.; Espinola, L.A. Freshwater plastic pollution: recognizing research biases and identifying knowledge gaps. Water Res. 2018, 143, 416–424. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.06.015.

12. Eerkes-Medrano, D.; Thompson, R. Occurrence, fate, and effect of microplastics in freshwater systems. In: Zeng, E.Y. (Ed.). Microplastic Contamination in Aquatic Environments. 2018, 95–132. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813747-5.00004-7.

13. Dris, R.; Gasperi, J.; Rocher, V.; Saad, M.; Renault, N.; Tassin, B. Microplastic contamination in an urban area: a case study in Greater Paris. Environ. Chem. 2015, 12(5), 592–599. https://doi.org/10.1071/EN14167.

14. Liu, F.; Olesen, K.B., Borregaard, A.R.; Vollertsen, J. Microplastics in urban and highway stormwater retention ponds. Sci. Total Environ. 2019, 671, 992–1000. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.416.

15. Lechner, A.; Keckeis, H.; Lumesberger-Loisl, F.; Zens, B.; Krusch, R.; Tritthart, M.; Glas, M.; Schludermann, E. The Danube so colourful: a potpourri of plastic litter outnumbers fish larvae in Europe’s second largest river. Environ. Pollut. 2014, 188, 177–181. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2014.02.006.

16. Mani, T.; Hauk, A.; Walter, U.; Burkhardt-Holm, P. Microplastics profile along the rhine river. Sci. Rep. 2015, 5, 17988. https://doi.org/10.1038/srep17988.

17. Irfan, M.; Qadir, A.; Mumtaz, M.; Ahmad, S.R. An unintended challenge of microplastic pollution in the urban surface water system of Lahore, Pakistan. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2020, 27, 16718–16730. https://doi.org/10.1007/s11356-020-08114-7.

18. Chen, H.L.; Gibbins, C.N.; Selvam, S.B.; Ting, K.N. Spatio-temporal variation of microplastic along a rural to urban transition in a tropical river. Environ. Pollut. 2021, 289, 117895. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117895.

19. Lin, C.T.; Chiu, M.C.; Kuo, M.H. Effects of anthropogenic activities on microplastics in deposit-feeders (Diptera: chironomidae) in an urban river of Taiwan. Sci. Rep. 2021, 11, 400. https://doi.org/10.1038/s41598-020-79881-z.

20. Kameda, Y.; Yamada, N.; Fujita, E. Source- and polymer-specific size distributions of fine microplastics in surface water in an urban river. Environ. Pollut. 2021, 284, 117516. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117516.

21. Lahens, L.; Strady, E.; Kieu-Le, T.C.; Dris, R.; Boukerma, K.; Rinnert, E.; Gasperi, J.; Tassin, B. Macroplastic and microplastic contamination assessment of a tropical river (Saigon River, Vietnam) transversed by a developing megacity. Environ. Pollut. 2018, 236, 661–671. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.02.005.

22. Su, L.; Sharp, S.M.; Pettigrove, V.J.; Craig, N.J.; Nan, B.; Du, F.; Shi, H. Superimposed microplastic pollution in a coastal metropolis. Water Res. 2020, 168, 115140. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115140.

23. Leterme, S.C.; Tuuri, E.M.; Drummond, W.J.; Jones, R.; Gascooke, J.R. Microplastics in urban freshwater streams in Adelaide, Australia: a source of plastic pollution in the Gulf St Vincent. Sci. Total Environ. 2023, 856, 158672. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158672.

24. Baldwin, A.K.; Corsi, S.R.; Mason, S.A. Plastic debris in 29 great lakes tributaries: relations to watershed attributes and hydrology. Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 10377–10385. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b02917.

25. Yonkos, L.T.; Friedel, E.A.; Perez-Reyes, A.C.; Ghosal, S.; Arthur, C.D.  Microplastics in four estuarine rivers in the Chesapeake Bay. U.S.A. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 14195–14202. https://doi.org/10.1021/es5036317.

26. Corcoran, P.L.; Belontz, S.L.; Ryan, K.; Walzak, M.J. Factors controlling the distribution of microplastic particles in benthic sediment of the thames river, Canada. Environ. Sci. Technol. 2020, 54, 818–825. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b04896.

27. Dikareva, N.; Simon, K.S. Microplastic pollution in streams spanning an urbanisation gradient. Environ. Pollut. 2019, 250, 292–299. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.03.105.

28. Wong, G.; L¨owemark, L.; Kunz, A. Microplastic pollution of the Tamsui River and its tributaries in northern Taiwan: spatial heterogeneity and correlation with precipitation. Environ. Pollut. 2020, 260, 113935.

29. Ma, C.Y.; Sheu, Y.T.; Hsia, K.F.; Dong, C.D.; Chen, C.W.; Huang, Y.C.; Kao, C.M. Development of water and sediment quality management strategies for an urban river basin: a case study in Taiwan. J. Water Supply Res. Technol. Aqua. 2018, 67, 810–823. https://doi.org/10.2166/aqua.2018.084.

30. Schell, T.; Hurley, R.; Nizzetto, L.; Rico, A.; Vighi, M. Spatio-temporal distribution of microplastics in a Mediterranean river catchment: the importance of wastewater as an environmental pathway. J. Hazard Mater. 2021, 420, 126481. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126481.

31. Wang, T.; Wang, J.; Lei, Q.; Zhao, Y.; Wang, L.; Wang, X.; Zhang, W. Microplastic pollution in sophisticated urban river systems: combined influence of land-use types and physicochemical characteristics. Environ. Pollut. 2021, 287, 117604. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117604.

32. Lahens, L.; Strady, E.; Kiều, L.; Dris, R. Macroplastic and microplastic contamination assessment of a tropical river (Saigon River, Vietnam) transversed by a developing megacity. Environmental Pollution. 2018, 236, 661–671. Doi:10.1016/j.envpol.2018.02.005.

33. Phú, H.; Hân, H.T.N.; Thảo, N.L.; Đông, Đ.V.; Hân T.G. Nghiên cứu mức độ ô nhiễm vi nhựa trong nước và trầm tích sông Sài Gòn – Đồng Nai. Tạp chí Khí tượng thủy văn 2021, 731, 69–81. Doi:10.36335/VNJHM.2021(731).69-81.

34. Phu, H.; Han, H.T.N.; Hue, N.T. Developing a circular economy from plastic waste and identifying microplastics in drinking and domestic water supplies in Ho Chi Minh City and Southeast provinces. The 3rd International Conference on Environment, Resources and Earth Sciences (ICERES 2023). Green and Nature-based Solutions for Environmental Sustainability and Resources Management. Ho Chi Minh City University of Technology, Vietnam National University-Ho Chi Minh City, October 21st, 2023.

35. Strady, E.; Dang, T.H.; Dao, T.D.; Dinh, H.N.; Do, T.T.D.; Duong, T.N.; Duong, T.T.; Hoang, D.A.; Kieu-Le, T.C.; Le, T.P.Q.; Mai, H.; Trinh, D.M.; Nguyen, Q.H.; Tran-Nguyen, Q.A.; Tran, Q.V.; Truong, T.N.S.; Chu, V.H.; Vo, V.C. Baseline assessment of microplastic concentrations in marine and freshwater environments of a developing southeast Asian country, Viet Nam. Mar. Pollut. Bull. 2021, 162, 111870.

36. Liu, D.H.; Wang, J.J. A PCA-LSTM model for stock index prediction. Proceeding of the 2018 International Conference on Electrical, Control, Automation and Robotics (ECAR 2018), 2018.

37. Smith, L.I. A tutorial on Principal Components Analysis, February 26, 2002.

38. Michael, E.; Christopher, T.; Bishop, M. Probabilistic principal component analysis. J. Royal Stat. Soc. Ser. B, 1999, 61(3), pp. 611–622.

39. Jolliffe, I.T. Principal component analysis, New York: 2nd Edn. Springer Verlag, 2002.

40. Trực tuyến: http://gentleman.fhcrc.org/ (Truy cập ngày 30 tháng 11 năm 2023).