Bản đồ ô nhiễm Asen tại Hà Nội từ 2017-2019 thực hiện bằng chỉ thị rêu Barbula indica.

Trung bình mỗi người hít thở 10.000 lít không khí/ngày. Không khí ô nhiễm chính là nguyên nhân gây ra hàng loạt bệnh. Theo WHO tại Việt Nam, trong năm 2016 có hơn 60.000 người chết vì bệnh tim, đột quỵ, ung thư phổi, tắc nghẽn phổi mãn tính... đều do ô nhiễm không khí gây ra. Hiện nay, để đo mức độ ô nhiễm không khí, Việt Nam đã xây dựng các trạm quan trắc tự động. Nhược điểm của cách làm này là giá thành cao, phải có kinh phí hoạt động hàng năm, dễ bị hỏng do đặt ngoài trời, số liệu ô nhiễm chỉ dùng cho khu vực gần vị trí đặt trạm, sử dụng lâu số liệu sẽ không chính xác... Tuy nhiên, số trạm lắp đặt không đáng kể, nhiều tỉnh không có trạm đo nào. Một cách khác đo chất lượng không khí là dùng các máy đo cầm tay, nhưng độ chính xác thấp, chỉ dùng trong các trường hợp có sự cố môi trường.

Từ thực tế trên, GS.TS Lê Hồng Khiêm đã đề xuất đề tài nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong không khí thông qua chỉ thị rêu Barbula indica, để áp dụng đại trà phương pháp này cho tất cả các tỉnh thành mà lại rẻ tiền. Sau nhiều năm nghiên cứu, GS.TS Lê Hồng Khiêm đã thành công với sử dụng chỉ thị rêu. Rêu là thực vật bậc thấp, không có biểu bì. Rễ của rêu là rễ giả, chất dinh dưỡng cho sự phát triển của nó chủ yếu được hấp thụ từ không khí. Rêu hấp thụ hầu hết các kim loại nặng và các nguyên tố vi lượng khác từ không khí và nước mưa. Phần trên của rêu tiếp xúc hoàn toàn với không khí nên có khả năng bắt những hạt bụi khí, giống các tấm lọc khí. Tính chất của lớp vỏ rêu làm cho các ion kim loại dễ dàng thấm vào các tế bào. Cây rêu có thể phát triển bình thường ngay cả trong những môi trường ô nhiễm cao. Khi dùng cây rêu làm chỉ thị sinh học, có thể xác định được thời gian nó tích lũy các nguyên tố (thường chỉ chọn phần rêu có tuổi 3 năm để phân tích). Ở những nơi không có rêu tự nhiên mọc, nhóm sẽ dùng phương pháp treo các túi rêu (moss bag). Đây là rêu tự nhiên được lấy ở những vùng núi cao (thường là hơn 1.000 mét) và đảm bảo không có ô nhiễm kim loại nặng. Rêu này sẽ được may thành các túi và treo ở các vị trí cần khảo sát. Sau khoảng thời gian nhất định (1, 2 hoặc 3 tháng), các mẫu rêu sẽ được mang đi phân tích để xác định hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong không khí.

Việc dùng rêu để quan trắc không khí rất đơn giản. Để biết chất lượng không khí của một điểm cụ thể, chỉ cần lấy mẫu rêu tại vị trí đó (200 gram/mẫu), đưa về phòng thí nghiệm để phân tích xác định hàm lượng của các nguyên tố có trong rêu. Trong bán kính khoảng 4 km sẽ phải có một mẫu. Ví dụ như ở Hà Nội, để đo chất lượng không khí sẽ phải lấy mẫu tại khoảng 50 vị trí, mỗi vị trí lấy 3-4 mẫu. Phương pháp này cho phép đo được 43 nguyên tố hóa học có trong không khí như asen, thủy ngân, chromi, silic, molypden... Để phân tích thành phần các nguyên tố hóa học trong rêu, nhóm sử dụng các phương pháp phân tích hạt nhân. Công nghệ này gồm phân tích kích hoạt nơtron, phân tích bằng phát xạ tia-X dùng chùm proton và phân tích huỳnh quang tia-X phản xạ toàn phần để xác định thành phần trong rêu. Sau đó áp dụng phương pháp thông kê để phân tích bộ số liệu về hàm lượng của các nguyên tố có trong các mẫu rêu. Cuối cùng là áp dụng mô hình toán học để xác định nguồn phát thải các nguyên tố vào không khí tại khu vực nghiên cứu.