MỞ ĐẦU Các kim loại nặng và các hợp chất của chúng tác động gây hại lên người và thủy sinh vật. Các kim loại nặng (như Cd, Cu, Pb, Hg, Zn) đều có thể gây độc ở nồng độ thấp, mặc dù một số trong chúng như đồng, kẽm rất cần thiết cho sự trao đổi chất bình thường [1]. Ô nhiễm trầm tích tại các khu vực cửa sông, cửa biển là một vấn đề lớn về môi trường do các tác dụng độc hại tiềm năng của nó. Các kim loại nặng từ các nguồn thải (tự nhiên hay nhân tạo) thông qua hệ thống sông lắng đọng dưới dạng trầm tích, Hàm lượng lâu dài dưới đáy sông, tích tụ tại các cửa sông, bãi bồi [2,3,4].
Vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai cho thấy hàm lượng Cd rất nhỏ 0,1 mg/kg hay không phát hiện trong khi Cu, Pb cao hơn [3,5]. Crom chủ yếu tồn tại ở dạng Cr (III) không được coi là mối nguy hại cho sức khỏe [6]. Do đó xem xét hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích sông Sài Gòn – Đồng Nai là có cơ sở. Quá trình giải phóng kim loại nặng trong trầm tích quyết định tính khả dụng sinh học của chúng lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường như pH, độ mặn, hàm lượng ôxy, nhiệt độ, tốc độ dòng chảy [7,8].
Các sự cố hóa học đã làm thay đổi pH môi trường và tác động đến các dạng kim loại nặng trong trầm tích [9,10,11]. Một số sự cố do axit ở Việt Nam đã xảy ra như sự cố ngày 28-7-2006 ở Tp HCM [12] và ngày 18-11-2018, ở sông Đồng Nai [13]. Thay đổi pH có thể diễn ra trong điều kiện cục bộ và ngắn hạn, nhưng các tác động có thể không hồi phục nhanh chóng [14]. Hạn hán, xâm nhập mặn, phá rừng, phát triển nuôi tôm ven các cửa sông cũng góp phần làm tăng độ mặn trong nước ở các dòng sông.
Khi độ mặn tăng thì hàm lượng kim loại nặng có trong trầm tích tăng [15]. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Laing và cộng sự, thì ngược lại cho các nguyên tố Cu [7]. Hơn nữa, trong các năm qua như 2016 hay 2019 vào mùa khô xâm nhập mặn đã tiến sâu về thượng nguồn sông Sài Gòn – Đồng Nai tác động đến trầm tích sông. Do đó các nghiên cứu về ảnh hưởng độ mặn và pH lên trầm tích là cần thiết.
Các thử nghiệm sinh học là một công cụ cần thiết cho việc đánh giá chất lượng môi trường trầm tích. Thử nghiệm sinh học trên trầm tích kết hợp chất ô nhiễm sẽ dự báo chất lượng sinh học của khu vực nghiên cứu vì khi xảy ra thì hậu quả là không thể đảo ngược đối với các sinh vật sống [16]. Khả năng hấp phụ của trầm tích là một thông số quan trọng, nếu lượng bổ sung cho kết hợp vượt quá, kim loại sẽ liên kết với 2 bề mặt trầm tích bởi các quá trình khác với quá trình hấp phụ và do đó, có thể được giải phóng theo một cơ chế khác và với tốc độ khác nhau so với kim loại bị hấp phụ [17]. Do đó, các đặc tính hấp phụ của trầm tích phải được khảo sát trước nhằm tạo ra mẫu trầm tích kết hợp có các đặc tính trầm tích giống với trầm tích bị ô nhiễm tự nhiên [18].
Hàu (Crassostrea gigas) loài đang được nuôi phổ biến tại vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai, có thể dễ dàng được thu cho thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Giai đoạn thụ tinh và đầu đời của sinh vật 2 mảnh vỏ trong đó có hàu (Crassostrea gigas) nhạy cảm hơn với các tác nhân ô nhiễm, do đó giai đoạn này thường đã được dùng để thử nghiệm đánh giá độc tính sinh học như một phương pháp [19,20]. Do đó, lựa chọn giống hàu này là phù hợp, mang tính đại diện cao. Các nghiên cứu về những quá trình di động kim loại nặng Cu, Pb trong trầm tích vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai do tác động pH, độ mặn cũng như các ảnh hưởng lên phôi, ấu trùng hàu (Crassostrea gigas) còn rất thiếu thông tin.
Do đó, đề tài “Đánh giá hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sông Sài Gòn- Đồng Nai dưới tác động của pH, độ mặn và ảnh hưởng của chúng lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas” được thực hiện. Mục tiêu của đề tài: “Đánh giá rủi ro tiềm ẩn của hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas tại vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai”. Để đạt được mục tiêu của nghiên cứu đề tài đã thực hiện các nội dung sau: 1. Đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích tại các cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai.
Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố môi trường (pH và độ mặn) lên quá trình giải phóng các kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Đánh giá khả năng hấp phụ (Cu2+, Pb2+) của trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Nghiên cứu độc tính trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai được thêm chuẩn (Cu2+, Pb2+) đến phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas. Đối tượng nghiên cứu: Mẫu trầm tích mặt 3 Kim loại Cu, Pb tổng Hàm lượng trong trầm tích Phôi và ấu trùng hàu (Crassostrea gigas) Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai có 4 cửa sông chính: Thị Vải, Đồng Trang, Lòng Tàu và Soài Rạp trong đó Lòng Tàu hẹp nhưng sâu, lại ít bồi lắng nên thuận tiện giao thông đường thủy hơn là nuôi trồng thủy sản, Đồng Tranh ngắn được tách ra từ sông Thị Vải, tầm ảnh hưởng trong nuôi trồng thủy sản thấp.
Mẫu trầm tích tại 2 cửa sông của sông Sài Gòn - Đồng Nai là Thị Vải và Soài Rạp được lựa chọn trong nghiên cứu. Do đặc thù vùng cửa sông Thị Vải và Soài Rạp tiếp giáp rừng ngập mặn Cần giờ rất thích hợp nuôi trồng thủy sản và bảo tồn đa dạng sinh học. Thời gian thu mẫu vào mùa khô: Đợt 1 tháng 2/2017 (cửa sông Soài Rạp) Đợt 2 tháng 3/2017 (cửa sông Thị Vải) Đợt 3 tháng 4/2017 (cửa sông Soài Rạp) Mùa khô được lựa chọn lấy mẫu cho nghiên cứu là do khoảng thời gian này hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích ven biển thường cao hơn so với mùa mưa [21], kết quả tương tự cũng được khẳng định trong nghiên cứu của Duncan và cộng sự, cho rằng do lưu lượng dòng chảy thấp trong mùa khô hỗ trợ quá trình tạo lắng đọng và tích tụ [22]. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện hơn cách tiếp cận đánh giá rủi ro môi trường do hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích.
Kết quả nghiên cứu là cơ sở dự báo đánh giá rủi ro ô nhiễm Cu, Pb trong trầm tích vùng cửa sông lên phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả luận án sẽ giúp cho các quản lý kinh tế và môi trường trên lưu vực sông nhận diện rủi ro và ngay từ bây giờ phải có những giải pháp nhằm phòng ngừa, giảm thiểu những tác động bất lợi cho nguồn lợi thủy sản vùng cửa sông. Những đóng góp mới của Luận án và Khoa học và Công nghệ: 1. Đánh giá được hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sông Sài Gòn- Đồng Nai dưới tác động của độ mặn, pH.
Đánh giá được ảnh hưởng của Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sông Sài Gòn- Đồng Nai lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas. TỔNG QUAN Tổng quan về chất ô nhiễm Cu và Pb trong trầm tích cửa sông 1.1 Hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích cửa sông trên Thế giới và Việt Nam Hàm lượng chất ô nhiễm Cu, Pb trong trầm tích cửa sông trên Thế giới Kết quả các nghiên cứu trên Thế giới cũng đã cho thấy ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích sông và cửa sông là đáng quan ngại, đặc biệt là Cu và Pb (Bảng 1. Mức độ dao động rất lớn 4,5 mg/kg ở Vịnh Giao Châu, Thanh Đảo, Trung Quốc và 346 mg/kg ở Sông Buriganga, Bangladesh cho đồng và tương ứng cho chì là 8,2 – 105,6 mg/kg. Trong cùng một con sông hay cùng một quốc gia cũng có mức độ ô nhiễm Cu, Pb khác nhau.1 Hàm lượng kim loại Cu, Pb trong trầm tích từ vịnh, sông, hồ và cửa sông trên Thế giới Tên sông Cu (mg/kg) Pb (mg/kg) Nguồn trích dẫn Cửa sông Trường Giang, Trung 20,3-30,2 19,4-28,9 [23] quốc Vịnh Giao Châu, Thanh Đảo, 23,6 20,2 [24] Trung Quốc 4,5 -148,7 8,2-65,8 Cửa sông Hoàng Hà, Trung quốc 14,7-21,9 11,6-18,2 [23] Hạ lưu sông Tsurumi, 133,0 40,8 [25] Yokohama, Nhật Bản Sông Hàn ở Hàn quốc 7,64-139 14,2-96,6 [26] Sông Karnaphuli, Bangladesh 46,09– 112,43 21,98– 73,42 [27] Sông Kochin, Ấn độ 29,48 ± 4,37 [28] Sông Buriganga, Bangladesh 70-346 60,3-105,6 [29] Hàm lượng chất ô nhiễm Cu, Pb trong trầm tích cửa sông ở Việt Nam Kim loại nặng Cu, Pb được xem như là chất gây ô nhiễm độc hại nghiêm trọng và có nhiều tài liệu nghiên cứu liên quan minh chứng sự tích lũy của chúng trong trầm tích ở Việt Nam, (Bảng 1.
Kết quả thu thập từ các nghiên cứu trước đó cho thấy trầm tích một số vùng sông và cửa sông Việt Nam vượt quy chuẩnViệt Nam QCVN 43-2017 (QCVN 43- 2017 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia và chất lượng trầm tích) và SQG - EPA (Bảng 1. Cụ thể, cho thấy ô nhiễm Cu một số vị trí trên sông Tô Lịch và sông Nhuệ theo 6 nghiên cứu của Hương và cộng sự đã vượt quy chuẩn Việt Nam [30], khi so sánh với SQG - EPA thì hầu hết đều vượt ngưỡng an toàn cho môi trường nước. Đối với Pb thì hầu hết các khu vực ở phía Bắc đều vượt ngưỡng cho phép của quy chuẩn Việt Nam và SQG - EPA. Các kết quả về hàm lượng Cu, Pb cũng dao động lớn ở các con sông, ở trong cùng một con sông, Bảng 1.
Đặc biệt vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai có các nghiên cứu trên sông Thị Vải cũng rất khác nhau dao động 12,1-98,4 mg/kg cho Cu, 2,02-12,03 mg/kg cho Pb [31], tương tự như trên sông Sài Gòn.