CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tình hình nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng trong động vật hai mảnh vỏ Hiện nay việc sử dụng chỉ thị sinh học để đánh giá kim loại nặng là một lĩnh vực đã được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới và mang lại nhiều thành tựu quan trọng. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tích lũy KLN đối với các loài hai mảnh vỏ cao hơn nhiều so với kim loại nặng trong môi trường. Như vậy việc nghiên cứu sử dụng các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ là vấn đề có tính thực tiễn rất cao trong hệ thống chỉ thị sinh học.
Trên thế giới Từ những năm 40 của thế kỷ XX, đã có những nghiên cứu về sự tích lũy của KLN trong mô của các loại động vật thân mềm. Sự tập trung cao của các KLN được tìm thấy trong một vài loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ. Từ nghiên cứu của Goldberg (1975) và Phillips (1976) [17], loài Mytilus galloprovincialis được sử dụng rộng rãi như sinh vật chỉ thị ô nhiễm ở các khu vực ven biển dựa trên khả năng tích lũy các kim loại Hg, Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, Mn, Cr. Nghiên cứu của Aysun Türkmen và cộng sự [18]ở Vịnh Iskenderun, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy có sự tích lũy khá cao các kim loại như: Zn, Ni, Cd, Fe, Cu, Cd, Mn, Cr, Co ở 2 loài Chama pacifica và Ostrea stentina.
Nghiên cứu của el-Sikaily A và cộng sự [16] ở một số vùng duyên hải Địa Trung Hải và duyên hải biển Đỏ thuộc Ai Cập, cho thấy rằng Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pd và Zn được tích lũy khá cao trong Modiolus auriculatus và Donax trunculu. Theo nghiên cứu của L.Rojas de Astudillo và cs. (2005) [18] ở vùng biển của Trinidad và Venezuela nghiên cứu về sự tích lũy KLN trong 2 loài Crassostrea spp. và Perna viridis cho thấy có sự tích lũy các kim loại Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Zn trong mô cơ thể chúng.
Một số nghiên cứu khác ở các Luận văn Thạc sĩ khoa học của Lê Xuân Sinh: 2007-2009 10 Đánh giá khả năng tích tụ Hg và Zn trong nghêu M. Lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng nước như Canada, Brazil, Ghana, Thái Lan, Malaysia, Philippin… cũng cho thấy khả năng tích lũy KLN ở các loài nhuyễn thể khá cao [19]. Theo Munir Zuya Lugal (2005) [20] sử dụng những sinh vật tích tụ cụ thể là các loài 2 mảnh vỏ làm sinh vật chỉ thị quan trắc là rất hiệu quả. Vì chúng có khả năng tích lũy KLN trong mô cao hơn gấp rất nhiều lần so với môi trường mà chúng sinh sống.
Ví dụ: sò, hến có khả năng tích lũy Cd trong mô cao gấp 100.000 lần trong môi trường bùn đáy. Tính độc hại của nó còn tồn tại lâu dài qua chuỗi thức ăn, là sự đe dọa đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Quá trình và mức độ tích lũy KLN trong mô của các loài nhuyễn thể phụ thuộc vào đặc điểm sinh thái riêng của từng loài, cơ chế lấy thức ăn, dạng tồn tại của kim loại, giới tính, kích thước của loài nhuyễn thể. Ở Việt Nam Việc nghiên cứu sử dụng các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ đánh giá ô nhiễm KLN là vấn đề có tính thực tiễn nhằm phát triển hệ thống chỉ thị sinh học ở nước ta.
Tuy nhiên, các nghiên cứu về các loài hai mảnh vỏ ở Việt Nam còn khá mới mẻ và chưa đồng bộ.1, các nghiên cứu mới đưa ra lượng tích tụ và mức độ tích tụ khác nhau của các kim loại khác nhau. Đặc biệt ở khu vực cửa sông Bạch Đằng chưa có nghiên cứu nào về mức độ tích tụ kim loại nặng đối với loài nghêu M. Tác giả Phùng Thị Kim Anh cũng có nghiên cứu về mức độ tích lũy kim loại nặng tại cửu sông Cấm nhưng đối với loài sò [5]. Tác giả Nguyễn Đức Cự tiến hành thí nghiệm độc tố để tính ra các giá trị LC50 và hướng nghiên cứu chưa tính đến khả năng tích lũy mà xét đến biểu hiện cấp tính [3].
Tác giả Chu Phạm Ngọc Sơn thì xét đến mức độ so sánh tích tụ của As, Cd, Pb cao hay thấp mà chưa tính được hệ số tích lũy của từng nguyên tố đối với loài nghêu [6]. Luận văn Thạc sĩ khoa học của Lê Xuân Sinh: 2007-2009 11 Đánh giá khả năng tích tụ Hg và Zn trong nghêu M. Lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng Bảng 1. Thống kê các nghiên cứu trong nước có liên quan.
STT Nguyên tố Đối tượng Tác giả 1 Cu, Pb, As, Cd, Sò Phùng Thị Kim Anh, Cr 2007 [5]. 2 CN- , Cu2+, Zn2+ Cá Giò, cá Song, tôm TS. Nguyễn Đức Cự, Rảo, tôm He 2006 [3]. 3 Cd, Pb, As Nghêu, sò huyết TS.Chu Phạm Ngọc Sơn, 1998 [6].
4 Hg Ngao dầu, hến Trần Duy Vĩnh, 2009 [14]. Đối với các tài liệu nghiên cứu trong nước đã công bố, việc tính toán hệ số tích tụ của Zn và Hg đối với loài nghêu M.lyrata chưa được nghiên cứu. Vì vậy kết quả nghiên cứu của luận văn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc đánh giá khả năng tích tụ sinh học và góp phần cảnh báo sự an toàn thực phẩm của các loài nhuyễn thể trong khu vực cửa sông Bạch Đằng, đặc biệt là loài nghêu M.Lyrata được nuôi tại đây. Đặc điểm điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu Cửa sông Bạch Đằng là một trong các cửa sông lớn của miền Bắc như cửa Bạch Đằng, Ba Lạt, Văn Úc, Lạch Trường,.
là nơi cung cấp nguồn dinh dưỡng phong phú cho các vựa lúa, các đầm nuôi trồng thuỷ sản của miền Bắc. Tuy nhiên, đây cũng là nơi tích luỹ và phân tán các chất ô nhiễm từ lục địa như các chất hữu cơ, kim loại nặng, hoá chất bảo vệ thực vật. Vì các khu vực cửa sông là các bẫy ô nhiễm, có khả tích tụ các chất ô nhiễm, hàng năm tiếp nhận một lượng lớn các chất ô nhiễm từ nguồn lục địa với một số chất có hàm lượng thường xuyên vượt quá mức cho phép trong môi trường nước. Vùng cửa sông Bạch Đằng hàng năm tiếp nhận khoảng 18,7 triệu m 3 nước ngọt và gần một Luận văn Thạc sĩ khoa học của Lê Xuân Sinh: 2007-2009 12 Đánh giá khả năng tích tụ Hg và Zn trong nghêu M.
Lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng nghìn tấn KLN (kim loại nặng gồm Cu, Pb, Zn, As, Ha, Cd), 5 tấn thuốc trừ sâu, 164 tấn phân hoá học và khoảng 21,6 nghìn tấn dầu mỡ [8]. Vùng cửa sông Bạch Đằng có ranh giới phía biển chạy theo đường bờ độ sâu 6m từ Đồ Sơn đến Đông nam Cát Bà, phía Đông bắc giáp đảo Cát Bà, phía Đông bắc giáp Vịnh Bắc Bộ, đỉnh nằm ở Bến Triều cách biển 45km. Tọa độ địa lý: 106 0 37'00''-107000'00''; 21000'00''- 20035'00'' Tọa độ bãi nuôi nghêu thí nghiệm: 106 045'23'' - 20049'20'' Khu vực nghiên cứu Hình 1. Sơ đồ khu vực nghiên cứu – xã Đồng Bài Cuối - huyện Cát Hải.
Đặc điểm địa hình, địa mạo của khu vực cửa sông Bạch Đằng Vùng cửa sông Bạch Đằng là vùng cửa sông hình phễu (estuaries) hình thành cách đây 700 năm, đang bị ngập chìm hiện tại, thiếu hụt bồi tích nên lấn Luận văn Thạc sĩ khoa học của Lê Xuân Sinh: 2007-2009 13 Đánh giá khả năng tích tụ Hg và Zn trong nghêu M. Lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng sâu vào lục địa. Dưới tác động của quá trình sông và biển, vùng cửa sông Bạch Đằng tạo ra các dạng địa hình phong phú và đa dạng: bãi triều rộng với hệ thống lạch triều dầy đặc[8]. Địa hình bãi biển được tạo thành do sóng của khu vực ven bờ, dạng địa hình này rất ít, vì sóng trải qua địa hình rộng lớn của bãi triều đã bị giảm năng lượng sóng vào đến bờ, vì vậy không còn đủ năng lượng thành tạo các bãi biển ven bờ thuộc vùng triều.
Các bãi có địa hình cao trung bình từ 2,5 - 3,5m (so với mực nước biển trung bình). Trong điều kiện thời tiết bình thường sóng không thể đưa các trầm tích lên bề mặt cao của bãi chỉ khi có mưa bão và gió mùa đông bắc thì sóng mới phủ chờm lên và đưa vật liệu vào bãi triều. Địa hình bãi triều cao phân bố rộng lớn trong vùng và được xác định từ độ cao 1,86m trở lên đến bờ, đê quốc gia hay đến các chân bãi biển, rìa đảo. Sự trùng hợp giữa phần bãi triều cao với diện tích phân bố thực vật ngập mặn phát triển là do chế độ thủy triều và độ đục của nước biển vùng nghiên cứu.
Địa hình bãi triều thấp được phân chia từ 0m đến 1,86m (so với 0m/hải đồ) phần địa hình này về cơ bản là một bề mặt bằng phẳng và không có thực vật ngập mặn vì điều kiện ngập nước trong ngày lớn, điều kiện động lực mạnh do sóng và dòng chảy, độ đục nước ven bờ cao. Bề mặt địa hình tương đối phẳng ở những khu vực có sự tác động của sóng và dòng triều tương đối đồng đều trên bề mặt. Địa hình các hệ thống lạch triều đã được phân chia thành các cấp khác nhau và chủ yếu là nhóm lạch triều xâm thực và nhóm lạch triều kế thừa. Trong nhóm lạch triều xâm thực được chia thành 4 cấp (từ cấp 1 đến cấp 4), nhóm lạch triều kế thừa được chia thành 3 cấp (từ cấp 5 đến cấp 7).
Các cấp lạch triều kiến tạo phát triển, chia cắt tất cả phần bãi triều cao và bãi triều thấp và chúng cũng Luận văn Thạc sĩ khoa học của Lê Xuân Sinh: 2007-2009 14 Đánh giá khả năng tích tụ Hg và Zn trong nghêu M. Lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng chính là các lạch sông, cửa sông dẫn nước khi triều lên, triều xuống vào lục địa và lưu chuyển nước trong vùng triều, chia cắt các bãi triều thành những đảo nhỏ. Đặc điểm kinh tế - xã hội trong khu vực cửa sông Bạch Đằng Hàng năm khu vực của sông Bạch Đằng tiếp nhận nguồn thải lớn là vì ở đây tập trung các hoạt động kinh tế của Hải phòng. Tổng dân số của khu vực sông Bạch Đằng khoảng 1,18 triệu người, với mật độ dân số 1161người/km2 nên nguồn thải từ các hoạt động dân sinh rất lớn [8].
Nguồn thải ra môi trường khu vực chiếm một phần đáng kề từ các hoạt động công nghiệp vì hoạt động kinh tế cảng biển và hoạt động dịch vụ cảng biển như sửa chữa tàu thuyền, dịch vụ vận tải và kho bãi (năng lực xếp dỡ trên 10 triệu tấn hàng hoá/năm), dịch vụ xuất nhập khẩu có vai trò nổi bật trong kinh tế công nghiệp của khu vực.