Tổng quan nghiên cứu

Vùng biển ven bờ thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định, với chiều dài bờ biển khoảng 42 km, là khu vực có điều kiện tự nhiên đa dạng và phát triển kinh tế nhanh chóng, đặc biệt trong các ngành công nghiệp, thủy sản và du lịch. Tuy nhiên, sự phát triển này đi kèm với nguy cơ ô nhiễm môi trường, trong đó ô nhiễm kim loại nặng (Pb, Cd) là vấn đề đáng quan tâm do ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái biển và sức khỏe cộng đồng. Theo báo cáo quan trắc môi trường từ năm 2018 đến 2020, một số điểm tại Quy Nhơn đã ghi nhận hàm lượng kim loại vượt giới hạn cho phép, đặc biệt là Fe tại điểm Trần Phú. Vẹm xanh (Perna viridis), loài động vật hai mảnh vỏ phổ biến tại vùng biển này, có khả năng tích lũy kim loại nặng qua môi trường nước và trầm tích, do đó được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu để đánh giá mức độ ô nhiễm.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xác định hàm lượng Pb và Cd trong trầm tích mặt và mô Vẹm xanh tại 15 vị trí ven bờ Quy Nhơn, thu thập vào tháng 8/2020, nhằm đánh giá khả năng tích lũy kim loại nặng trong môi trường biển ven bờ. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý môi trường, bảo vệ nguồn lợi thủy sản và sức khỏe người tiêu dùng, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả giám sát ô nhiễm kim loại nặng tại khu vực duyên hải miền Trung Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về tích lũy sinh học và ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường biển ven bờ. Hai khung lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  1. Chỉ số tích lũy địa chất (Igeo): Được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích bằng cách so sánh hàm lượng kim loại trong mẫu với giá trị nền tự nhiên, qua đó phân loại mức độ ô nhiễm từ không ô nhiễm đến ô nhiễm quá trầm trọng.

  2. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích (BSAF): Phản ánh khả năng tích lũy kim loại nặng trong mô sinh vật so với nồng độ trong trầm tích, giúp đánh giá mức độ tích tụ sinh học của Vẹm xanh đối với Pb và Cd.

Các khái niệm chính bao gồm: kim loại nặng (Pb, Cd), động vật hai mảnh vỏ (Perna viridis), trầm tích mặt, tích lũy sinh học, ô nhiễm môi trường biển ven bờ, và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính gồm mẫu trầm tích mặt và mẫu Vẹm xanh thu thập tại 15 vị trí ven bờ biển Quy Nhơn vào tháng 8/2020. Mẫu trầm tích được lấy bằng gàu xúc ngoạm Ekman ở độ sâu 0-15 cm, mẫu Vẹm được thu thập đồng thời tại các vị trí tương ứng, cách bờ không quá 5,5 km. Mẫu được bảo quản ở nhiệt độ từ -5 đến 0°C, xử lý bằng phương pháp đông khô để xác định hệ số khô kiệt, chuyển đổi từ khối lượng tươi sang khối lượng khô.

Phân tích hàm lượng Pb và Cd trong mẫu sử dụng thiết bị phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Quy trình xử lý mẫu bao gồm vô cơ hóa mẫu ướt bằng axit HNO3 đặc và H2O2 30%, chiết làm giàu bằng dung môi MIBK kết hợp thuốc thử APDC, nhằm loại bỏ tạp chất và tăng độ nhạy phân tích.

Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên tại các vị trí đại diện cho các khu vực chịu tác động khác nhau như cảng biển, khu nuôi trồng thủy sản, khu dân cư và du lịch. Cỡ mẫu gồm 15 mẫu trầm tích và 15 mẫu Vẹm, mỗi mẫu được phân tích lặp lại 10 lần để đánh giá độ lặp lại của phương pháp (RSD < 7%). Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 7 đến tháng 10 năm 2020, bao gồm thu thập mẫu, xử lý và phân tích.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hệ số khô kiệt: Mẫu Vẹm có hệ số khô kiệt dao động từ 7,07 đến 10,88, trong khi mẫu trầm tích dao động từ 1,2 đến 1,98. Điều này cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong Vẹm chủ yếu tồn tại trong pha nước của mô, còn trong trầm tích chủ yếu tồn tại trong pha rắn.

  2. Hàm lượng Pb và Cd trong trầm tích: Nồng độ Pb trong trầm tích dao động từ khoảng 4,5 đến 5,9 mg/kg khô, Cd dao động từ 11,8 đến 13,8 mg/kg khô tại vị trí cảng Hải đoàn (vị trí 11). So với giới hạn QCVN 43:2012/BTNMT (Pb: 112 mg/kg, Cd: 4,2 mg/kg), Cd tại một số vị trí vượt nhẹ giới hạn cho phép, trong khi Pb vẫn nằm trong giới hạn.

  3. Hàm lượng Pb và Cd trong Vẹm xanh: Pb trong mô Vẹm dao động từ 10,8 đến 12,9 mg/kg khô, Cd từ 11,2 đến 13,7 mg/kg khô. So sánh với quy chuẩn QCVN 08-2:2011/BYT (Pb: 1,5 mg/kg tươi, Cd: 2,0 mg/kg tươi), hàm lượng Pb và Cd trong Vẹm vượt mức cho phép, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm sinh học.

  4. Chỉ số tích lũy địa chất (Igeo): Giá trị Igeo cho Pb và Cd trong trầm tích tại các vị trí nghiên cứu chủ yếu nằm trong khoảng 0 đến 1, cho thấy mức độ ô nhiễm nhẹ đến trung bình, với một số điểm có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ.

  5. Hệ số tích tụ sinh học (BSAF): BSAF của Pb và Cd trong Vẹm so với trầm tích dao động trên 1, chứng tỏ Vẹm có khả năng tích lũy sinh học cao đối với hai kim loại này, phù hợp làm sinh vật chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường biển ven bờ.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sự tích lũy Pb và Cd trong Vẹm xanh và trầm tích mặt tại vùng biển ven bờ Quy Nhơn có mức độ khác nhau nhưng đều vượt mức an toàn theo quy chuẩn quốc gia và quốc tế. Nguyên nhân chính là do các hoạt động công nghiệp, giao thông cảng biển, nuôi trồng thủy sản và phát triển đô thị gây ra nguồn thải kim loại nặng vào môi trường biển. So với các nghiên cứu tại các vùng biển miền Trung khác, hàm lượng Pb và Cd tại Quy Nhơn tương đối cao, phản ánh mức độ ô nhiễm đang gia tăng.

Việc Vẹm tích lũy kim loại nặng vượt mức cho phép cảnh báo nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng khi sử dụng Vẹm làm thực phẩm. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng Pb, Cd trong mẫu Vẹm và trầm tích tại các vị trí lấy mẫu, cũng như bảng phân loại mức độ ô nhiễm theo Igeo để minh họa rõ ràng mức độ ô nhiễm.

Độ lặp lại của phương pháp phân tích đạt RSD dưới 7%, đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, Vẹm xanh tại Quy Nhơn có khả năng tích lũy kim loại nặng tương đương hoặc cao hơn, phù hợp làm sinh vật chỉ thị trong giám sát môi trường biển ven bờ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát môi trường biển ven bờ: Thực hiện quan trắc định kỳ hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích và sinh vật hai mảnh vỏ, đặc biệt tại các khu vực cảng biển, khu nuôi trồng thủy sản và khu dân cư. Mục tiêu giảm thiểu mức độ ô nhiễm Pb, Cd trong vòng 2 năm tới, do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Định chủ trì.

  2. Kiểm soát nguồn thải kim loại nặng: Áp dụng các biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt trước khi xả ra môi trường biển, nhằm giảm lượng Pb và Cd thải ra. Thời gian thực hiện trong 3 năm, phối hợp giữa các cơ quan quản lý và doanh nghiệp.

  3. Nâng cao nhận thức cộng đồng và người nuôi trồng thủy sản: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về tác hại của ô nhiễm kim loại nặng và cách phòng tránh, đảm bảo an toàn thực phẩm. Thực hiện liên tục hàng năm, do các tổ chức môi trường và chính quyền địa phương thực hiện.

  4. Phát triển mô hình nuôi trồng thủy sản an toàn: Khuyến khích áp dụng kỹ thuật nuôi trồng thủy sản sạch, kiểm soát chất lượng nguồn nước và thức ăn, giảm thiểu tích lũy kim loại nặng trong sản phẩm. Mục tiêu áp dụng tại 50% diện tích nuôi trồng trong 5 năm tới, do ngành nông nghiệp và thủy sản triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý môi trường và chính quyền địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường biển ven bờ, đặc biệt tại Quy Nhơn và Bình Định.

  2. Các nhà khoa học và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật môi trường, thủy sản: Tham khảo phương pháp thu thập, xử lý mẫu và phân tích kim loại nặng trong sinh vật và trầm tích, phục vụ các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm môi trường biển.

  3. Người nuôi trồng và kinh doanh thủy sản: Hiểu rõ mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nguồn lợi thủy sản, từ đó áp dụng các biện pháp nuôi trồng an toàn, đảm bảo chất lượng sản phẩm và sức khỏe người tiêu dùng.

  4. Cơ quan quản lý an toàn thực phẩm và y tế công cộng: Dựa trên kết quả tích lũy kim loại nặng trong Vẹm để xây dựng các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng thực phẩm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn Vẹm xanh (Perna viridis) làm đối tượng nghiên cứu?
    Vẹm xanh có khả năng tích lũy kim loại nặng cao, sống tĩnh tại, phân bố rộng và dễ thu mẫu, phù hợp làm sinh vật chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường biển ven bờ.

  2. Phương pháp phân tích kim loại nặng trong mẫu là gì?
    Sử dụng phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) sau khi xử lý mẫu bằng phương pháp vô cơ hóa ướt và chiết làm giàu bằng dung môi MIBK, đảm bảo độ nhạy và chính xác cao.

  3. Hàm lượng Pb và Cd trong Vẹm tại Quy Nhơn có vượt mức an toàn không?
    Kết quả cho thấy hàm lượng Pb và Cd trong mô Vẹm vượt mức giới hạn cho phép theo quy chuẩn quốc gia, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm sinh học và ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng.

  4. Chỉ số Igeo và BSAF có ý nghĩa gì trong nghiên cứu?
    Igeo đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích, còn BSAF phản ánh khả năng tích lũy sinh học của Vẹm so với trầm tích, giúp xác định mức độ ô nhiễm và tác động sinh học.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để giảm ô nhiễm kim loại nặng tại vùng nghiên cứu?
    Bao gồm tăng cường giám sát môi trường, kiểm soát nguồn thải, nâng cao nhận thức cộng đồng và phát triển mô hình nuôi trồng thủy sản an toàn, nhằm giảm thiểu hàm lượng Pb và Cd trong môi trường và sinh vật.

Kết luận

  • Đã xác định được hàm lượng Pb và Cd trong trầm tích mặt và mô Vẹm xanh tại 15 vị trí ven bờ Quy Nhơn, với mức độ ô nhiễm từ nhẹ đến trung bình.
  • Vẹm xanh có khả năng tích lũy sinh học cao đối với Pb và Cd, phù hợp làm sinh vật chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường biển ven bờ.
  • Hàm lượng Pb và Cd trong Vẹm vượt mức giới hạn an toàn, cảnh báo nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng.
  • Phương pháp phân tích sử dụng phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) đạt độ chính xác và độ lặp lại cao, đảm bảo tin cậy kết quả.
  • Đề xuất các giải pháp kiểm soát ô nhiễm và nâng cao nhận thức nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng, với lộ trình thực hiện trong 2-5 năm tới.

Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý môi trường biển ven bờ tại Quy Nhơn và các vùng duyên hải miền Trung. Các nhà quản lý, nhà khoa học và cộng đồng liên quan được khuyến khích áp dụng kết quả để phát triển bền vững và bảo vệ nguồn lợi thủy sản.