PGS.TS Trương Thị Hồng Loan tại tọa đàm của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM năm 2021.

Một hạt gạo hay bó rau nhìn bằng mắt thường khó cho biết chúng lớn lên trên mảnh đất nào. Nhưng trong đất và cây có những thành phần nguyên tố với hàm lượng khác nhau. Nếu đo đủ chính xác và đặt các biến số cạnh nhau, liệu chúng có thể tạo thành một dạng “dấu vết” giúp phân biệt vùng sản xuất?

Đó là một trong những câu hỏi mà nhóm nghiên cứu do PGS.TS Trương Thị Hồng Loan, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM, theo đuổi trong đề tài về đặc trưng phóng xạ, nguyên tố vết của đất và cây trồng tại một số vùng nông nghiệp Đồng bằng sông Cửu Long.

Hồ sơ hiện hành của Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân xác nhận bà là Phó Giáo sư, Tiến sĩ, giảng viên cao cấp thuộc Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân, Khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật. Các hướng nghiên cứu của bà trải từ phổ gamma, mô phỏng Monte Carlo đến phóng xạ môi trường và phân tích nguyên tố trong hệ đất – nước – cây trồng.

Đọc một vùng đất bằng thành phần nguyên tố

Đề tài mã số B2023-18-13 do Trương Thị Hồng Loan làm chủ nhiệm được nghiệm thu cuối năm 2025. Nhóm gồm hai Phó Giáo sư, hai Tiến sĩ, một Thạc sĩ và một Cử nhân; mục tiêu không chỉ đo phóng xạ tự nhiên và kim loại trong mẫu đất, lúa, rau củ mà còn khảo sát sự dịch chuyển các nguyên tố từ đất lên cây và thử sử dụng dữ liệu này trong đánh giá nguồn gốc sản phẩm cây trồng.

Cách làm có thể hình dung từ một bài toán dữ liệu. Mỗi mẫu đất chứa nhiều nguyên tố với hàm lượng khác nhau. Thay vì nhìn từng chỉ số riêng lẻ, nhóm sử dụng phân tích thống kê đa biến, trong đó có phương pháp phân tích thành phần chính PCA, để xem nhiều biến số cùng lúc có tạo thành những cụm khác biệt hay không.

Kết quả được ĐHQG-HCM công bố cho thấy hàm lượng nguyên tố trong đất thể hiện đặc trưng cho từng vùng khảo sát và có thể được phân nhóm theo địa lý. Đây chính là phần mở ra khả năng sử dụng “hồ sơ nguyên tố” của đất như một dữ liệu hỗ trợ nhận diện nơi sản xuất.

PGS.TS Trương Thị Hồng Loan, giảng viên cao cấp Bộ môn Vật lý Hạt nhân – Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM. Ảnh: NTLab/HCMUS.

Cách tiếp cận này khác với truy xuất nguồn gốc bằng công nghệ số, nơi thông tin về vùng trồng, quy trình sản xuất hay các mắt xích trong chuỗi được ghi nhận và liên kết bằng mã định danh. “Dấu vết” nguyên tố hướng tới một lớp kiểm chứng vật lý khác: đọc chính đặc điểm của mẫu thay vì chỉ đọc dữ liệu đã được nhập vào hệ thống.

Cây trồng không phải bản sao của đất

Đây cũng là nơi dễ xảy ra một cách hiểu quá nhanh. Nếu đất ở từng vùng có thể tạo thành những cụm nguyên tố tương đối khác biệt, không có nghĩa chỉ cần đo một quả hay một hạt gạo là có thể lập tức xác nhận nó đến từ đâu.

Chính kết quả đề tài lưu ý rằng sự tích lũy nguyên tố trong cây chịu tác động đồng thời của môi trường, đặc tính sinh học của từng loài, giai đoạn sinh trưởng và phương pháp canh tác. Một vùng đất có “dấu vết” nhất định nhưng cây trồng không sao chép nguyên xi dấu vết đó.

Nghiên cứu năm 2025 về quá trình hấp thu và tích lũy nguyên tố ở thân và hạt lúa, với Trương Thị Hồng Loan đứng tên tác giả đầu, tiếp tục đi vào chính mối quan hệ giữa thành phần nguyên tố, đặc tính hóa lý của đất và khả năng cây hấp thu chúng. Danh mục công bố chính thức của Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân xác nhận công trình này thuộc chuỗi nghiên cứu năm 2025 của nhóm.

Điều đó làm bài toán nguồn gốc khó hơn nhưng đồng thời khiến nghiên cứu có giá trị thực tế hơn. Muốn sử dụng dấu vết nguyên tố để hỗ trợ xác minh địa lý, cần hiểu cả nền đất lẫn cơ chế vận chuyển từ đất sang cây, thay vì chỉ tìm một nguyên tố có hàm lượng cao rồi xem nó như “mã vùng”.

Phân tích PCA về mối quan hệ giữa hệ số vận chuyển nguyên tố và các tham số hóa lý của đất trong đề tài do PGS.TS Trương Thị Hồng Loan chủ nhiệm. Ảnh: ĐHQG-HCM.

Một phép đo còn nói được chuyện môi trường

Dữ liệu nguyên tố không chỉ phục vụ bài toán nguồn gốc. Trong một công bố trên Environmental Geochemistry and Health năm 2025, PGS.TS Trương Thị Hồng Loan là tác giả đầu trong nhóm sáu người nghiên cứu kim loại trong các mẫu đất nông nghiệp ở Đồng bằng sông Cửu Long. Nhóm sử dụng phân tích kích hoạt neutron, đánh giá chỉ số ô nhiễm, mức phơi nhiễm và các phương pháp thống kê đa biến.

Ở các mẫu được khảo sát, nghiên cứu ghi nhận hàm lượng kẽm 235 mg/kg tại điểm lấy mẫu ở Sóc Trăng và crom 213 mg/kg tại điểm lấy mẫu ở An Giang vượt giới hạn Việt Nam mà nhóm sử dụng để so sánh. Đây là kết quả tại các điểm mẫu của nghiên cứu, không phải căn cứ để kết luận toàn bộ đất nông nghiệp của hai địa phương bị ô nhiễm.

Sự phân biệt này quan trọng. Một con số bất thường trong bộ mẫu là tín hiệu để đánh giá sâu hơn, không thể tự động biến thành kết luận cho một tỉnh hay cho nông sản đang lưu thông trên thị trường.

Một nghiên cứu khác thuộc đề tài, đăng trên Journal of Food Composition and Analysis năm 2024, khảo sát sự tích tụ và vận chuyển nguyên tố từ đất lên một số loại rau. Bài báo cho thấy khả năng tích lũy rất khác nhau giữa các loài cây; với các nguyên tố độc tiềm tàng được phân tích, nhóm đánh giá những loại rau trong vùng khảo sát của nghiên cứu không tạo nguy cơ cho người tiêu dùng theo các chỉ số tính toán được sử dụng. Trong bài này, PGS.TS Trương Thị Hồng Loan phụ trách phần quản lý dữ liệu chứ không phải tác giả đứng đầu.

Chi tiết về vai trò tác giả cần được giữ bởi công trình là kết quả tập thể. Là chủ nhiệm đề tài không đồng nghĩa một nhà khoa học tự thực hiện tất cả phép đo, xử lý số liệu và bài báo phát sinh.

Vật lý hạt nhân bước ra khỏi hình dung về “hạt nhân”

Khái niệm “kỹ thuật hạt nhân” dễ khiến người đọc nghĩ ngay đến lò phản ứng hay điện hạt nhân. Nhưng một phần quan trọng của lĩnh vực này nằm ở khả năng đo những tín hiệu rất nhỏ để biết trong vật liệu, đất, nước hoặc thực phẩm đang có những nguyên tố và đồng vị nào.

Phòng thí nghiệm nơi PGS.TS Trương Thị Hồng Loan công tác có hệ phổ kế gamma HPGe phục vụ định tính, định lượng các đồng vị phát gamma trong mẫu môi trường, cùng các hệ thiết bị khác phục vụ phân tích vật liệu và nguyên tố. Năng lực đo lường ấy là nền tảng để vật lý hạt nhân đi vào những bài toán tưởng như thuộc riêng nông nghiệp hoặc môi trường.

Hệ phổ kế gamma HPGe tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM; thiết bị dùng phân tích các đồng vị phóng xạ trong mẫu đất, nước, trầm tích và vật liệu. Ảnh: NTLab/HCMUS.

Bài toán này gặp một hướng nghiên cứu khác về sức khỏe của đất nông nghiệp: muốn biết nên trồng gì, bón gì hay vùng nguyên liệu có đặc điểm ra sao, trước hết cần dữ liệu đủ chi tiết về chính nền đất. Càng nhiều lớp dữ liệu được chuẩn hóa, quyết định sản xuất càng có cơ sở để bớt phụ thuộc vào kinh nghiệm đơn lẻ.

Với những nhà khoa học như GS.TS Nguyễn Thị Lang, câu chuyện nông nghiệp cũng đang dịch chuyển từ mục tiêu tăng sản lượng sang tạo thêm giá trị cho người nông dân. Khả năng chứng minh chất lượng, vùng sản xuất và đặc trưng của sản phẩm có thể trở thành một phần của con đường ấy, nhưng khoa học chỉ có ý nghĩa khi mức độ chứng minh được nói đúng với dữ liệu đang có.

Chưa phải “máy soi” xác nhận quê quán nông sản

Đề tài của PGS.TS Trương Thị Hồng Loan có bốn bộ dữ liệu và bốn công bố khoa học được ĐHQG-HCM ghi nhận, đồng thời đào tạo hai thạc sĩ. Nhưng hồ sơ nghiệm thu không công bố một thiết bị thương mại, phần mềm truy xuất hay quy trình đã được áp dụng đại trà để chứng nhận xuất xứ nông sản.

Vì vậy, cách diễn đạt chính xác nhất ở thời điểm này là nghiên cứu mở hướng sử dụng đặc trưng nguyên tố và phân tích đa biến để hỗ trợ nhận diện nguồn gốc địa lý.

Muốn đi xa hơn, một hệ thống như vậy sẽ cần bộ mẫu tham chiếu đủ lớn, khảo sát qua nhiều mùa vụ, giống cây và phương pháp canh tác; sau đó còn phải kiểm tra khả năng nhận dạng trên những mẫu hoàn toàn mới. Dữ liệu phải trả lời được không chỉ câu hỏi “các nhóm mẫu hiện tại có tách nhau không”, mà cả câu hỏi khó hơn: “một mẫu chưa biết nguồn gốc được xếp đúng với độ tin cậy bao nhiêu”.

Chính giới hạn ấy làm công trình đáng chú ý hơn chứ không kém đi. Nhóm nghiên cứu chưa tuyên bố đã giải xong bài toán truy xuất nông sản. Họ đang xây dựng một lớp bằng chứng vật lý có thể bổ sung cho những phương thức truy xuất hiện có.

Một hạt gạo vẫn chưa thể tự nói địa chỉ nơi nó được trồng. Nhưng nếu đất, cây và những nguyên tố rất nhỏ bên trong chúng được đo đủ kỹ, khoa học đang học cách đọc thêm những dấu hiệu mà mắt thường không nhìn thấy.