KHI BỌT BIỂN PHÓNG TẢO ĐỘC VÀO KHÔNG KHÍ

Dọc một số bờ biển, tảo độc nở hoa đi kèm với một vấn đề sức khỏe cộng đồng: ngày càng có nhiều báo cáo về kích ứng đường hô hấp ở những người sống hoặc làm việc gần biển. Một thủ phạm là loài vi tảo Ostreopsis cf. ovata. Nó đã nở hoa dọc các bờ biển Địa Trung Hải hơn 20 năm và gần đây đã định cư ở bờ Đại Tây Dương, với đợt bùng phát đầu tiên được ghi nhận ở vịnh Biscay năm 2021. Tế bào của nó tạo ra những độc tố mạnh, tan trong nước biển nhưng nhanh chóng bị ánh nắng và vi khuẩn phân hủy.

Người ta đã biết các độc tố hòa tan có thể lên tới không khí. Còn các hạt — tế bào nguyên vẹn hay mảnh vỡ — có mang theo độc tố hay không thì chưa ai biết.

Tế bào trong không khí bãi biển

Trong một đợt Ostreopsis nở hoa vào tháng 7 năm 2025, tại các bãi biển Erromardie và Mayarco ở Saint-Jean-de-Luz, trên bờ biển xứ Basque thuộc Pháp, nhóm nghiên cứu đặt một máy lấy mẫu không khí cách mép nước 20 mét lúc triều cường. Trong ba ngày lấy mẫu, máy liên tục bắt được các tế bào Ostreopsis nguyên vẹn và vỡ. Giả sử một người hít một mét khối không khí mỗi giờ, thì người tắm biển, người làm việc ven biển và cư dân có thể hít vào tới khoảng hai mươi tế bào mỗi giờ.

Tia nước từ một bong bóng vỡ

Bụi nước biển là cây cầu chính nối đại dương với khí quyển. Gió xé các giọt nước khỏi ngọn sóng, và những bong bóng vỡ trên mặt nước tung ra hai loại giọt. Trước tiên, lớp màng mỏng phủ trên đỉnh bong bóng vỡ thành những giọt li ti. Sau đó, khoang hở sụp xuống trong vài mili giây, và đáy của nó phóng lên một tia nước nhanh và mảnh, đứt ra thành những giọt tia (jet drops) lớn hơn.

Các thí nghiệm với vi khuẩn và vi nhựa đã cho thấy giọt tia đầu tiên thường giàu hạt hơn nước — tới vài trăm lần. Lời giải thích thông thường là một hiệu ứng bề mặt: bong bóng khi nổi lên quét gom các hạt trên lớp vỏ của nó. Nhưng lời giải thích đó không cho biết vì sao những tế bào lớn như Ostreopsis, đường kính khoảng 35 micromet, lại lọt vào những giọt cỡ 100 đến 800 micromet.

Một bãi biển có máy lấy mẫu không khí, sơ đồ ba loại bụi nước biển, một bong bóng đang sụp, một tia nước có các tế bào sẫm màu, và một giọt đầy tảo dưới kính hiển vi.

A: máy lấy mẫu không khí trên bãi biển. B: ba cách biển tạo ra bụi nước. C: một khoang bong bóng đang sụp. D: một tia nước đứt ra trong môi trường nuôi Ostreopsis (các chấm sẫm là tế bào). E: giọt đầu tiên dưới kính hiển vi, mang theo vài tế bào đang bơi. — Hình 1, Figà Talamanca et al. (2026), arXiv:2610.29719, CC BY 4.0.

Từng bong bóng một

Elettra Figà Talamanca, Juliette Pierre và Hélène de Maleprade, tại Viện Jean Le Rond d’Alembert (Đại học Sorbonne và CNRS, Paris), cùng các nhà hải dương học từ Villefranche-sur-Mer và Viện Hải dương Flanders, đã thả từng bong bóng một vào các môi trường nuôi tảo, quay các tia nước với tốc độ tới 40.000 khung hình mỗi giây dưới ánh sáng đỏ, rồi hứng giọt đầu tiên lên một phiến kính để đếm tế bào dưới kính hiển vi.

Đối tượng thử nghiệm chính của họ là một loài tảo nước ngọt vô hại, được nghiên cứu kỹ, Chlamydomonas reinhardtii, đường kính khoảng 8 micromet. Họ thay đổi kích thước bong bóng, độ sâu nơi bong bóng bắt đầu nổi lên, và nồng độ tảo trong phạm vi bốn bậc độ lớn, rồi bổ sung ba loài sinh vật biển có kích thước và hình dạng khác nhau.

Hai chế độ

Giọt đầu tiên luôn bắt được tảo, từ không đến cả nghìn tế bào.
Trong nước loãng, giọt giàu tảo hơn môi trường nuôi khoảng mười lần, gần với giá trị đo được cho vi nhựa — con số này thu được trên loài tảo nước ngọt nhỏ dùng làm mô hình. Các loài biển lớn, trong đó có Ostreopsis, được đo trong nước vốn đã đông đặc tế bào và cho mức làm giàu thấp hơn khoảng mười lần — vào khoảng một hoặc thấp hơn.
Trong nước đông đặc, từ khoảng 100.000 tế bào mỗi mililit, mức làm giàu — giọt chứa nhiều tảo gấp bao nhiêu lần so với nước — giảm mạnh — một hành vi mà các tác giả cho biết chưa từng được ghi nhận. Tế bào càng lớn, điều này xảy ra càng sớm.
Việc bơi không đóng vai trò gì: các tế bào được cố định bằng hóa chất, nằm bất động, cũng hành xử y hệt, và thay đổi độ dài roi của chúng — hai chiếc đuôi như ngọn roi mà chúng dùng để bơi — chẳng thay đổi gì. Sự gần gũi với bề mặt bong bóng dường như không phải là chìa khóa.

Những tế bào vượt lên trước tia nước

Phim quay tốc độ cao về Ostreopsis trong tia nước đã đưa ra câu trả lời. Một số tế bào xuất phát từ bên ngoài phần tia nước sẽ trở thành giọt đầu tiên — và đuổi kịp nó trước khi nó tách ra. Phần lõi của tia đi lên nhanh hơn đầu tia, vốn bị trọng lực làm chậm lại, nên các tế bào dồn lên trên đỉnh.

Bên trái, một tia nước với các quỹ đạo tế bào được tô màu; bên phải, độ cao của chúng theo thời gian, một số đường cong đỏ nhập vào dải xám của giọt tương lai. Bên dưới, các giọt có nhiều hạt nhựa so với các giọt có ít tảo.

A–B: các tế bào được theo dõi bên trong một tia nước; các quỹ đạo đỏ đi vào giọt đầu tiên tương lai (dải xám) trước khi nó bị thắt lại và tách ra. C: trong cùng điều kiện, vi nhựa (trái) tập trung trong giọt nhiều hơn hẳn so với tảo (phải). — Hình 3, Figà Talamanca et al. (2026), arXiv:2610.29719, CC BY 4.0.

Coi đầu tia như một bể chứa được dòng chảy này lấp đầy sẽ cho ra một định luật đơn giản. Nó dự đoán mức làm giàu khoảng 5, mà không cần bất kỳ tham số điều chỉnh nào — đúng bậc độ lớn đối với một mô hình không khớp gì cả, sai khác với các phép đo trong phạm vi hệ số hai — và nó giải thích vì sao những giọt rất nhỏ có thể được làm giàu cực mạnh.

Trong nước đông đặc, giọt chỉ đơn giản là bị lấp đầy. Nhưng tảo hành xử như thể chúng lớn gấp khoảng mười lần cơ thể thật, và nguyên nhân vật lý của điều này vẫn còn bỏ ngỏ. Vi nhựa cùng kích thước thì không bị bão hòa: trong cùng điều kiện, giọt giàu hơn nước 3,4 lần với vi nhựa, nhưng nghèo hơn nước 25 lần (mức làm giàu 0,04) với tảo.

Một con đường hạt cho độc tố

Nghiên cứu cho thấy bụi nước biển có thể nâng nguyên vẹn các tế bào Ostreopsis độc vào không khí, một con đường hạt có thể có cho độc tính lan truyền qua không khí trong các đợt tảo nở hoa. Nó bổ sung thêm bao nhiêu so với độc tố hòa tan là câu hỏi tiếp theo, cùng với các loại giọt bụi nước khác.