Dùng bọ chét nước lọc chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp

Các nhà máy xử lý không loại bỏ được toàn bộ các chất ô nhiễm hóa học khó phân hủy trong nước thải từ ngành công nghiệp, vì vậy chúng thường kết thúc bằng việc đổ ra sông, suối và hệ thống thủy lợi. Việc này gây tổn hại đến sự đa dạng sinh học của các hệ sinh thái, đồng thời gây ô nhiễm thực phẩm và nguồn nước của chúng ta; mặt khác, nhiều phương pháp lọc nước hiện có khá đắt, tốn nhiều carbon và bản thân các phương pháp này cũng gây ô nhiễm.

Vì vậy, các nhà khoa học đã chuyển sang sử dụng một bộ lọc tự nhiên mà họ cho là thân thiện với môi trường, chi phí thấp và có thể mở rộng quy mô: bọ chét nước.

Thực chất, các thành viên của chi Daphnia (chi rận nước) không hẳn là bọ chét, mà là một nhóm gồm hơn 450 loài giáp xác nhỏ có chức năng lọc thức ăn, chúng ăn bất kì mảnh vụn, tảo hoặc vi khuẩn nào trên đường đi của mình.

"Tôi đã có một khoảnh khắc À ha! và rồi tôi nghĩ, Đợi một chút, chúng có thể hấp thụ hóa chất!", Luisa Orsini, Giáo sư môi trường tại Đại học Birmingham và đồng tác giả của nghiên cứu, kể lại.

Kích thước nhỏ bé của bọ chét nước. Ảnh: Guilhermino et al., 2021

Các nhà khoa học đã chọn bốn loài bọ chét nước có khả năng tiêu thụ một số chất gây ô nhiễm khiến các chuyên gia y tế công cộng lo ngại nhất: hoạt chất diclofenac, thuốc trừ sâu atrazine, kim loại nặng asen (As) và hóa chất công nghiệp PFOS.

Để tìm ra những loài bọ chét nước phù hợp nhất có thể xử lý những chất gây ô nhiễm này, Orsini đã phục hồi một số phôi "ngủ đông"mắc kẹt trong lớp trầm tích dưới đáy sông. Phôi của chúng được kết trong chiếc vỏ chìm dưới đáy hồ và chờ điều kiện tốt hơn để nở - nhưng nếu thời điểm đó không đến, chúng có thể nằm im trong nhiều thế kỷ.

Cô chọn phôi từ những thời điểm mà các chất ô nhiễm lan tràn nhất hoặc hoàn toàn không xuất hiện - những năm 1900, 1960, 1980 và 2015.

Ở trong phòng thí nghiệm, họ đã phát triển số lượng bọ chét bằng cách nhân bản vô tính rồi kiểm tra cấu trúc di truyền cũng như kỹ năng sinh tồn của chúng. Sau đó, nhóm của Orsini thử nghiệm khả làm sạch môi trườngcủa chúng, đầu tiên là trong bể cá, tiếp đó là trong 100 lít nước và giờ thì đang sử dụng chúng trong một cơ sở xử lý nước thực sự với hơn 2.000 lít nước. Bước tiếp theo sẽ tăng lên 21 triệu lít.

Trong phòng thí nghiệm, bọ chét nước hút 90% diclofenac, 60% asen, 59% atrazine và 50% PFOS. Trong môi trường ngoài trời với điều kiện tương tự như nhà máy xử lý nước thải, chúng hoạt động tương tự.

"Việc loại bỏ được 50% PFOS là tuyệt vời nhất, bởi hiện nay không có phương pháp nào khác có thể loại bỏ hoặc chuyển hóa PFOS được đến mức này", Orsini nói, "Và [các phương pháp tiếp cận khác] cực kỳ tốn kém, lại tạo ra nhiều tác dụng phụ độc hại".

Bọ chét nước có khả năng thích ứng với nhiều môi trường sống khác nhau. Ảnh: Shutterstock