Hiện tượng chỉ số PM2.5 nhảy vọt khi bật máy tạo ẩm
Vào những ngày thời tiết hanh khô hoặc khi sử dụng điều hòa liên tục, nhiều gia đình có thói quen đặt máy tạo độ ẩm cạnh máy lọc không khí để vừa giữ ẩm cho da, vừa làm sạch phòng. Tuy nhiên, chỉ sau vài phút hoạt động, màn hình máy lọc không khí thường báo chỉ số PM2.5 tăng vọt từ mức an toàn lên hàng trăm microgam trên mét khối, đi kèm đèn cảnh báo đỏ rực và quạt gió quay hết công suất.
Tình trạng này khiến không ít người hoang mang, lo lắng máy lọc không khí bị hỏng hoặc tự hỏi liệu hơi nước ẩm có thực sự độc hại hay không. Thực tế, đây là một hiện tượng phổ biến bắt nguồn từ đặc tính vật lý của cảm biến đo lường và chất lượng nguồn nước được đưa vào thiết bị tạo ẩm.
Máy lọc không khí báo sai hay không khí thực sự ô nhiễm?
Câu trả lời ngắn gọn là hiện tượng này bao gồm cả hai yếu tố: máy lọc không khí vừa bị sai lệch cảm biến do hạt nước, vừa đang ghi nhận một lượng bụi mịn thực tế phát sinh từ chính máy tạo độ ẩm.
Đầu tiên, phần lớn máy lọc không khí gia đình sử dụng cảm biến quang học dựa trên nguyên lý tán xạ ánh sáng để đếm hạt và ước tính nồng độ PM2.5. Các hạt sương nước li ti bay lơ lửng trong không khí có kích thước tương đồng với các hạt bụi mịn, làm tán xạ chùm tia sáng của cảm biến và dẫn đến hiện tượng dương tính giả.
Tuy nhiên, điều đáng chú ý hơn là các hạt được máy lọc phát hiện không hoàn toàn là "báo ảo". Khi sử dụng máy tạo ẩm công nghệ sóng siêu âm với nước máy thông thường, thiết bị này thực sự giải phóng vào không khí hàng triệu hạt bụi mịn khoáng chất, biến một căn phòng sạch thành môi trường có nồng độ bụi vượt quy chuẩn an toàn.
Cơ chế tạo bụi mịn từ sóng siêu âm và sai số cảm biến
Máy tạo độ ẩm siêu âm hoạt động bằng cách sử dụng một màng rung kim loại dao động ở tần số rất cao, thường là khoảng 1,6 MHz, để xé nhỏ các phân tử nước thành những giọt sương sol khí có kích thước siêu nhỏ [1]. Cơ chế cơ học này không trải qua quá trình đun sôi hay bay hơi nhiệt, do đó toàn bộ các khoáng chất hòa tan, ion kim loại và tạp chất có trong nước đều bị đẩy thẳng vào không gian phòng.
Khi các giọt sol khí này thoát ra ngoài môi trường không khí có độ ẩm thấp hơn, lượng nước bao quanh sẽ bay hơi rất nhanh. Quá trình bay hơi để lại các tinh thể khoáng chất khô tồn tại dưới dạng hạt bụi siêu mịn lơ lửng, thường được giới khoa học gọi là "bụi trắng" (white dust) [2].
Về mặt đo lường học, hiện tượng các hạt chứa nước liên kết làm sai lệch kết quả quan trắc PM2.5 đã được ghi nhận trong nghiên cứu đo đạc bụi khí quyển, tạo ra các sai số dương tính đáng kể khi đánh giá nồng độ vật chất hạt trong không khí [3]. Cảm biến quang của máy lọc không khí không thể phân biệt được đâu là khói thuốc, bụi than độc hại hay hạt sương nước ngậm khoáng chất, dẫn đến việc thiết bị phản ứng mạnh và tăng tốc độ lọc.
Các nghiên cứu khoa học vạch trần lượng bụi từ máy tạo ẩm
Nhiều công trình khoa học trong những năm gần đây đã đo lường chi tiết mức độ phát thải bụi mịn từ máy tạo ẩm siêu âm:
Một nghiên cứu công bố năm 2021 đã tiến hành thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và một ngôi nhà thực tế [4]. Kết quả cho thấy khối lượng bụi mịn PM sinh ra từ máy tạo ẩm siêu âm có mối tương quan chặt chẽ với độ kiềm tổng của nguồn nước, với thành phần đóng góp chính là canxi cacbonat (CaCO3) [4]. Phân tích sắc ký ion còn phát hiện một lượng lớn ion sunfat (SO4 2-) cùng một số hợp chất hữu cơ trong các hạt bụi này [4]. Khi vận hành một máy tạo ẩm siêu âm duy nhất trong căn nhà thực tế, nồng độ PM2.5 đo được từ các cảm biến thời gian thực đã tăng lên tới hàng trăm microgam trên mét khối và lan rộng ra toàn bộ các phòng trong nhà [4].
Một nghiên cứu công bố năm 2020 đã khảo sát chuyên sâu sự ảnh hưởng của các loại nước khác nhau đối với chất lượng không khí trong phòng [5]. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm với nước khử ion (DI), nước máy ít khoáng (LL), nước có tổng chất rắn hòa tan và độ cứng cao (HH), và nước có tổng chất rắn hòa tan cao nhưng độ cứng thấp (HL) [5].
Kết quả ghi nhận nồng độ hạt bụi và tổng chất rắn khoáng chất trong không khí đạt mức 16 microgam trên mét khối đối với nước khử ion, nhưng đã tăng vọt lên 113 microgam trên mét khối đối với nước máy ít khoáng, 438 microgam trên mét khối đối với nước có độ cứng cao và lên tới 521 microgam trên mét khối đối với nước có tổng chất rắn hòa tan cao [5]. Cả ba loại nước máy thông thường đều tạo ra nồng độ bụi vượt quá các tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh đối với bụi PM2.5 [5]. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng phân bố kích thước hạt trở nên đồng đều ở khoảng cách sau 0,9 mét tính từ cửa thoát của máy tạo ẩm [5].
Một nghiên cứu khác vào năm 2020 đã so sánh giữa các phương pháp tạo ẩm và các loại nước [2]. Khi sử dụng máy tạo ẩm siêu âm, nồng độ PM2.5 trong phòng biến thiên mạnh từ 16 đến 350 microgam trên mét khối tùy thuộc vào nguồn nước [2]. Ngược lại, khi chuyển sang sử dụng máy tạo độ ẩm bay hơi tự nhiên, hiện tượng bụi trắng hoàn toàn không làm gia tăng nồng độ PM2.5 trong nhà, bất kể nước sử dụng có chứa hàm lượng khoáng chất nhiều hay ít [2].
Về thành phần kim loại nặng, một thử nghiệm năm 2019 cho thấy khi nước chứa các hạt oxit sắt hoặc huyền phù oxit nhôm, các hạt nặng kích thước khoảng 1,5 micromet sẽ lắng xuống đáy bình chứa, nhưng các hạt lơ lửng nhỏ hơn có kích thước từ 0,22 đến 0,57 micromet vẫn bị máy tạo ẩm siêu âm phát tán trực tiếp vào không khí thở [1].
Bụi khoáng chất từ máy tạo ẩm có gây hại sức khỏe?
Việc hít phải các hạt khoáng chất siêu nhỏ phát ra từ máy tạo ẩm siêu âm là một con đường phơi nhiễm hô hấp thường bị bỏ qua đối với cả người lớn và trẻ em [6]. Một nghiên cứu năm 2020 chỉ ra rằng khi sử dụng nước máy, nước bay hơi khỏi sol khí tạo ra các hạt dưới một micromet, bản chất là "nước máy sấy khô" với kích thước trung vị 146 nanomet [6]. Khoảng 90% các hạt lắng đọng trong phổi người đều có kích thước nhỏ hơn 1 micromet [6].
Đáng chú ý, các hạt bụi nhỏ hơn chứa rất ít nước nhưng lại có nồng độ khoáng chất đậm đặc hơn [6]. Tỷ lệ lắng đọng hạt tại vùng phổi sâu ở trẻ em cao gấp đôi và khối lượng hạt tích tụ cao gấp 3,5 lần so với người lớn [6]. Sau 8 giờ tiếp xúc liên tục, khối lượng hạt tích tụ tính theo thể trọng là 9,8 microgam trên mỗi kilogam cân nặng ở trẻ em, trong khi ở người lớn là 2,8 microgam trên mỗi kilogam [6].
Về tác động sinh học, một thử nghiệm năm 2013 trên chuột đực chủng ICR cho thấy khi tiếp xúc với hơi sol khí từ máy tạo ẩm dùng nước máy trong 7 hoặc 14 ngày, các hạt bụi kích thước đỉnh 183 nanomet đã bị đại thực bào phế nang nuốt gọn [7]. Mặc dù việc hít phải các hạt này làm thay đổi biểu hiện của các gen liên quan đến phân bào, phân tử kết dính tế bào, phân tử MHC và cơ chế nội bào, nghiên cứu không ghi nhận các dấu hiệu viêm cấp tính nghiêm trọng hay tổn thương mô phổi [7].
Một bài tổng quan hệ thống năm 2022 đã tổng hợp 27 công trình nghiên cứu từ năm 1980 đến 2022 trên các cơ sở dữ liệu quốc tế [8]. Đánh giá khẳng định việc sử dụng máy tạo ẩm siêu âm không chỉ cấp ẩm mà còn giải phóng các chất gây ô nhiễm hóa học và vi sinh vật từ nước vào không khí, làm gia tăng nguy cơ phơi nhiễm cho con người [8]. Mặc dù tỷ lệ bệnh nhân phải nhập viện là rất thấp, một số báo cáo ca bệnh hiếm hoi cho thấy nguy cơ tổn thương phổi vẫn có thể xảy ra [8].
Những hiểu lầm phổ biến khi dùng máy tạo ẩm
Nhiều người dùng cho rằng chỉ số PM2.5 tăng khi bật máy tạo ẩm hoàn toàn là "lỗi cảm biến" và không quan tâm đến nguồn nước sử dụng. Đây là hiểu lầm tai hại, bởi bên cạnh sai số đo lường do hơi ẩm bao bọc hạt, các khoáng chất hòa tan thực sự biến thành sol khí rắn bay lơ lửng khắp không gian phòng [4].
Một quan niệm sai lầm khác là dùng nước đun sôi để nguội sẽ giải quyết triệt để vấn đề bụi trắng. Việc đun sôi chỉ có tác dụng tiêu diệt vi khuẩn, không thể loại bỏ các khoáng chất hòa tan như canxi, magie hay các ion kim loại. Khi nước đun sôi để nguội được đưa vào máy siêu âm, các khoáng chất này vẫn bị phân tách thành bụi mịn phát tán ra môi trường xung quanh [5].
Một số người còn lầm tưởng rằng có thể nhỏ trực tiếp tinh dầu hoặc các chất khử khuẩn vào bình nước của máy tạo ẩm siêu âm để làm thơm và sạch phòng. Tuy nhiên, các phân tích tổng quan đã cảnh báo nguy cơ giải phóng các hóa chất diệt khuẩn hòa tan vào không khí, có thể dẫn đến các hệ lụy nghiêm trọng cho đường hô hấp [8].
Ai nên đặc biệt thận trọng?
Dựa trên các mô hình phơi nhiễm, trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ là nhóm đối tượng chịu ảnh hưởng lớn nhất từ bụi khoáng phát sinh qua máy tạo ẩm siêu âm [5][6]. Trẻ em có thể tích phổi nhỏ nhưng tần số thở cao, dẫn đến lượng bụi tích tụ tính trên mỗi đơn vị thể trọng cao hơn gấp nhiều lần so với người trưởng thành [6].
Những người mắc các bệnh lý hô hấp mãn tính như hen suyễn, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính hoặc người có cơ địa dị ứng cũng cần cẩn trọng. Mặc dù các hạt khoáng chất từ nước máy chưa gây viêm cấp tính trên mô hình động vật, chúng vẫn kích hoạt các phản ứng tế bào phế nang và có thể làm trầm trọng thêm các triệu chứng khó thở ở người có cơ địa nhạy cảm [7][8].
Hướng dẫn sử dụng an toàn và hiệu quả
Để vừa duy trì độ ẩm lý tưởng trong mùa khô mà không làm máy lọc không khí báo động sai hoặc gây ô nhiễm bụi mịn trong nhà, người dùng cần lưu ý các giải pháp sau:
Thứ nhất, kiểm soát chặt chẽ chất lượng nước cấp cho máy tạo ẩm. Nghiên cứu khoa học khuyến cáo không nên sử dụng nước máy có hàm lượng khoáng chất cao mà nên chuyển sang dùng nước khử khoáng hoặc nước tinh khiết đã lọc qua màng lọc nano [2][7]. Việc sử dụng nước khử ion giúp hạ nồng độ phát thải sol khí xuống mức an toàn chỉ 16 microgam trên mét khối [5].
Thứ hai, lựa chọn công nghệ tạo ẩm phù hợp. Nếu không thể chủ động nguồn nước tinh khiết hàng ngày, người dùng nên cân nhắc chuyển sang dòng máy tạo ẩm bay hơi tự nhiên (sử dụng tấm làm ẩm bốc hơi chậm bằng quạt gió). Công nghệ bay hơi tự nhiên không làm phát tán khoáng chất và không làm tăng nồng độ PM2.5 trong phòng, bất kể dùng loại nước nào [2].
Thứ ba, bố trí khoảng cách hợp lý giữa hai thiết bị. Cần đặt máy tạo ẩm siêu âm cách xa máy lọc không khí tối thiểu từ 1,5 đến 2 mét để tránh luồng sương ẩm thổi trực tiếp vào khe hút gió của cảm biến, hạn chế tối đa sai số đo lường. Đồng thời, cần thường xuyên cọ rửa và vệ sinh bình chứa nước định kỳ nhằm ngăn ngừa sự hình thành màng sinh học và phát tán vi sinh vật có hại vào không khí [8].
Nhìn chung, hiện tượng máy lọc không khí tăng chỉ số khi bật máy tạo ẩm là lời cảnh báo có căn cứ khoa học chứ không đơn thuần là lỗi kỹ thuật. Người tiêu dùng cần hiểu rõ bản chất vấn đề, thay đổi thói quen dùng nước máy cho máy siêu âm để bảo vệ độ bền của thiết bị cũng như an toàn hô hấp cho cả gia đình.
