Luận văn Thạc sĩ Nguyễn Thị Hà: Hấp thu Hg, As nhuyễn thể vùng triều Đông Bắc Bắc Bộ

Khám phá luận văn thạc sĩ nghiên cứu thực nghiệm khả năng hấp thu thủy ngân, asen của nhuyễn thể tại vùng triều Đông Bắc Bắc Bộ.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hà
• Người hướng dẫn: TS. Lê Xuân Sinh
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu thực nghiệm khả năng hấp thu Thủy ngân, Asen của một số loài nhuyễn thể phân bố ở vùng triều Đông Bắc Bắc Bộ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng hấp thu Thủy ngân Asen của nhuyễn thể tại Đông Bắc Bộ

Nghiên cứu khả năng hấp thu kim loại nặng của sinh vật biển là chìa khóa để đánh giá ô nhiễm môi trường. Tại vùng triều Đông Bắc Bộ, nhuyễn thể như Tu Hài và Sò huyết đóng vai trò quan trọng. Chúng tích lũy Thủy ngân (Hg) và Asen (As) từ nước và trầm tích. Quá trình này phản ánh trực tiếp mức độ ô nhiễm trong hệ sinh thái. Nhuyễn thể là đối tượng lý tưởng cho giám sát do sống cố định và có khả năng sinh tích lũy cao. Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu nền tảng cho quản lý môi trường biển khu vực.

1.1. Ô nhiễm Thủy ngân và Asen trong hệ sinh thái vùng triều

Thủy ngân và Asen là những chất ô nhiễm nguy hiểm, tồn tại trong nhiều dạng hóa học khác nhau. Trong môi trường nước và trầm tích, nồng độ của chúng biến động theo thời gian và vị trí. Nguồn ô nhiễm có thể từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp hoặc dòng chảy tự nhiên. Vùng triều Đông Bắc Bộ chịu ảnh hưởng từ nhiều nguồn thải trên lưu vực sông. Việc định lượng Hg và As trong môi trường vật lý là bước đầu tiên để đánh giá nguy cơ sinh thái.

1.2. Vai trò của nhuyễn thể trong chuỗi tích lũy kim loại nặng

Nhuyễn thể là nhóm sinh vật lọc ăn, liên tục bơm một lượng lớn nước qua cơ thể. Cơ chế này khiến chúng tiếp xúc trực tiếp với các chất ô nhiễm hòa tan và lơ lửng. Kim loại nặng được hấp thụ qua mang và bề mặt cơ thể, sau đó tích lũy trong các mô như gan, thịt. Mức độ tích lũy phụ thuộc vào loài, kích thước và điều kiện môi trường. Do đó, nhuyễn thể đóng vai trò như chỉ thị sinh học hiệu quả cho ô nhiễm kim loại nặng.

II. Phân tích hàm lượng Thủy ngân Asen trong nước trầm tích và nhuyễn thể

Nghiên cứu thực nghiệm đã phân tích mẫu từ ba khu vực chính: Vịnh Lan Hạ, Hoàng Tân và Đồng Bài. Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt về nồng độ Hg và As giữa các vị trí. Trong môi trường nước, nồng độ Hg cao nhất ghi nhận tại Hoàng Tân. Mẫu trầm tích cũng cho thấy hàm lượng Hg cao tại bãi triều thu mẫu Sò huyết. Đối với As, nồng độ trong nước tại Hoàng Tân cũng ở mức cao nhất. Hàm lượng kim loại nặng trong cơ thể nhuyễn thể có mối tương quan với nồng độ trong môi trường sống của chúng.

2.1. Hàm lượng Thủy ngân trong môi trường và mô nhuyễn thể

Nồng độ Hg trong nước tại các điểm thu mẫu dao động, với mức trung bình cao nhất ở Hoàng Tân. Trong trầm tích, hàm lượng Hg cao nhất được phát hiện ở mẫu cát tại bãi triều Sò huyết. Tuy nhiên, tất cả các giá trị này đều nằm dưới ngưỡng quy định của tiêu chuẩn quốc tế. Hàm lượng Hg tích lũy trong mô nhuyễn thể khác nhau tùy loài và khu vực sinh sống. Điều này chỉ ra khả năng hấp thu chọn lọc của từng loài.

2.2. Hàm lượng Asen trong môi trường và mô nhuyễn thể

Nồng độ As trong nước biển tại khu vực nghiên cứu dao động từ 1,9 đến 3,6 µg/l. Mức cao nhất được ghi nhận tại Hoàng Tân, thấp nhất ở Vịnh Lan Hạ. Tất cả các giá trị đều thấp hơn nhiều so với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước nuôi trồng thủy sản. Hàm lượng As trong trầm tích cũng có sự biến đổi không gian. Việc tích lũy As trong cơ thể nhuyễn thể phụ thuộc vào dạng hóa học của As trong nước và đặc điểm sinh lý của loài.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp thu kim loại nặng của nhuyễn thể

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp thu mẫu hiện trường và phân tích phòng thí nghiệm. Mẫu nước, trầm tích và nhuyễn thể (Tu Hài, Sò huyết) được thu đồng thời tại các bãi triều. Các mẫu được xử lý và phân tích hàm lượng Hg và As bằng kỹ thuật phổ hấp nguyên tử. Dữ liệu được xử lý thống kê để tìm mối liên hệ giữa nồng độ kim loại trong môi trường và trong sinh vật. Phương pháp này đảm bảo độ tin cậy và cho phép đánh giá khả năng hấp thu tương đối của các loài.

3.1. Kỹ thuật thu mẫu và phân tích hàm lượng kim loại nặng

Mẫu nước và trầm tích được thu bằng các bình chứa chuyên dụng, bảo quản lạnh trước khi phân tích. Nhuyễn thể trưởng thành được thu ngẫu nhiên tại mỗi vị trí, rửa sạch bằng nước biển. Phần mô mềm được tách khỏi vỏ, sấy khô và nghiền nhỏ. Quy trình phân tích Hg sử dụng phương pháp bay hơi lạnh, As dùng phương pháp khử bằng natri borohydride. Kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt được thực hiện xuyên suốt quá trình phân tích.

3.2. Chỉ số đánh giá khả năng tích lũy sinh học

Khả năng hấp thu và tích lũy kim loại nặng của nhuyễn thể được đánh giá bằng hệ số tích lũy sinh học (BCF). Hệ số này được tính bằng tỷ lệ giữa nồng độ kim loại trong mô sinh vật và nồng độ trong môi trường nước hoặc trầm tích. Giá trị BCF cao cho thấy loài đó có khả năng tích lũy mạnh. Việc so sánh BCF giữa các loài và giữa các khu vực giúp xác định đối tượng chỉ thị sinh học phù hợp nhất.

IV. Kết luận và ứng dụng trong giám sát môi trường biển

Kết quả nghiên cứu khẳng định nhuyễn thể tại vùng triều Đông Bắc Bộ có khả năng hấp thu và tích lũy Thủy ngân, Asen từ môi trường. Mức độ tích lũy khác nhau tùy loài và vị trí địa lý. Hàm lượng kim loại nặng trong nhuyễn thể tại các khu vực nghiên cứu chưa vượt ngưỡng an toàn thực phẩm theo quy chuẩn hiện hành. Tuy nhiên, dữ liệu này là cảnh báo quan trọng về sự hiện diện của ô nhiễm tiềm tàng. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng nhuyễn thể làm chỉ thị sinh học giám sát ô nhiễm.

4.1. Đánh giá mức độ ô nhiễm và nguy cơ đối với sức khỏe

Mặc dù nồng độ kim loại nặng trong môi trường và nhuyễn thể chưa vượt tiêu chuẩn, xu hướng tích lũy cần được theo dõi. Việc tiêu thụ thường xuyên các loài nhuyễn thể từ vùng ô nhiễm tiềm ẩn nguy cơ phơi nhiễm lâu dài cho con người. Cần có đánh giá nguy cơ sức khỏe cộng đồng dựa trên dữ liệu về mức tiêu thụ và hàm lượng kim loại trong thực phẩm. Các khu vực như Hoàng Tân cần được ưu tiên giám sát.

4.2. Ứng dụng trong giám sát và quản lý môi trường

Các loài nhuyễn thể như Sò huyết có thể được sử dụng làm sinh vật chỉ thị trong chương trình giám sát ô nhiễm kim loại nặng định kỳ. Dữ liệu từ nghiên cứu này giúp xây dựng đường cơ sở cho vùng Đông Bắc Bộ. Quản lý môi trường cần kiểm soát nguồn thải công nghiệp và sinh hoạt đổ ra biển. Việc quy hoạch nuôi trồng thủy sản nên xem xét yếu tố ô nhiễm kim loại nặng để đảm bảo an toàn sản phẩm và hệ sinh thái.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu mức độ hấp thu kim loại nặng của sinh vật ở khu vực nghiên cứu 1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới Từ những năm 40 của thế kỷ 20, đã có những nghiên cứu về sự tích lũy của kim loại nặng (KLN) trong mô của các loại động vật thân mềm. boening (1997), phương pháp tiếp cận chỉ thị sinh học rất có hiệu quả khi sử dụng một số loài đại diện cho mức độ dinh dưỡng khác nhau kết hợp với việc xác định nồng độ các chất (Cr, Cu, Zn, As, Hg, Pb, Ni, và Ag) và vòng tuần hoàn nước.

Nghiên cứu của El-Sikaily A và cộng sự (2000) ở một số vùng duyên hải Địa Trung Hải và duyên hải biển Đỏ thuộc Ai Cập, cho thấy Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pd và Zn được tích lũy khá cao trong mô của các loài Modiolus auriculatus và Donax trunculu. Theo kết quả nghiên của Aysun Türkmen và cộng sự ở Vịnh Iskenderun của Thổ Nhĩ Kỳ về loài Crassostrea spp và loài Perna viridis 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 nước như Canada, Brazil, Gha na, Thái Lan, Malaysia, Philippin… cũng cho thấy khả năng tích lũy KLN ở các loài nhuyễn thể khá cao. Theo nghiên cứu của tác giả Lê Quang Dũng (2010) thì Hg tích tụ trong mô loài cá chình Anguilla marmorata với thành phần metyl Hg chiếm từ 87,4 đến 100%.

Từ những năm 40 của thế kỷ XX, đã có những nghiên cứu về sự hấp thu KLN trong mô của các loài động vật thân mềm.1 đã tổng hợp các nghiên cứu thuộc khu vực Châu Á và Đông Nam Á về sự tích lũy Hg trong loại hai mảnh vỏ.Tổng hợp các nghiên cứu về tích lũy Hg trong loài hai mảnh vỏ[38] Loài Nồng độ Hg Khu vực Tác giả nghiên cứu (µg/g) nghiên cứu Nhật Loài hai mảnh 1,3- 14,0 Irukayama, 1977 Vịnh Minamata Sò Indonesia Yulianda & Nurjaya, 0,004-0,058D Crassostrea sp. Vịnh Jakarta 1994 Malaysia Đông Malaysia, Shazili & Niksan, Hai mảnh vỏ 0,001-0,01W cách 340km về 1988 phía biển Đông Mabesa và nnk, Hai mảnh vỏ <0,02 – 0,09 Philippines 1985 Menasveta & Vẹm xanh Vịnh Thái Lan 0,01 – 029D Cheevaparanapiwat, Perna viridis (4 cửa sông) 1981 LC50 sau 96h nồng độ Hg là 0,58ppm, Trai 0,35 ppm, 0,26 (Polymesoda Y. MODASSIR ppm tương ứng Philippines erosa), (2000) 10‰, 20‰ và Lightfoot, 1786) 30‰ ở nhiệt độ phòng Số ngày thí Loài BCF Tác giả nghiên cứu nghiệm Sò Đông (giai đoạn Kopler, 1974 trưởng thành) 74 10.000 EPA, 1985 Crassostrea virginica Vẹm xanh 15 459 Rosell, 1985 Perna viridis Vẹm xanh Lakshmanan & 6 126-404 Perna viridis Nambisan, 1989 Nguồn: E. Tình hình nghiên cứu trong nước Các khu vực nuôi và phân bố các loài đặc sản có giá trị kinh tế như Tu hài, Sò huyết và Ngao trắng hàng năm phải tiếp nhận nhiều nguồn thải chứa các độc chất từ các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của khu vực.

Theo Lê Xuân Sinh 17 (2009) trong mô nghêu Bến Tre tại khu vực Cát Hải – Hải Phòng, hàm lượng Zn cao gấp khoảng 4 lần tiêu chuẩn Hội tiêu chuẩn thực phẩm Anh, 1984 (50 mg/kg khô) và hàm lượng Hg trung bình là 0,61 mg/kg khô, vượt quá tiêu chuẩn của Bộ Y tế QCVN 8-2:2011/BYT (0,5 mg/kg khô). Phùng Thị Anh Minh (2007) cũng đã nghiên cứu về mức độ tích lũy kim loại nặng trong mô sò tại cửa sông Cấm [7]. Việc nghiên cứu sử dụng các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ để 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 KLN trong các loài hai mảnh vỏ ở Việt Nam còn khá mới mẻ và chưa đồng bộ.2 đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu kim loại nặng trong loài hai mảnh ở Việt Nam.

Tổng hợp các nghiên cứu về tích lũy kim loại trong loài hai mảnh vỏ Loài Nguyên tố Khu vực nghiên Tác giả nghiên cứu cứu Ngao trắng Bến Zn, Hg Cửa sông Bạch Lê Xuân Sinh, Trần Tre Đằng - Hải phòng Đức Thạnh, Đặng Meretrix lyrata Kim Chi (2010,2011) Trai (Sinanodonta) Cr, Cd Miền Bắc Đặng Kim Chi, Hoàng Ốc Thu Hương, Vũ Thị (Angulyagra và Hồng Hưng (2005) Sinotaia Hass) Ngao trắng Bến As, Cd, Cu Hải Phòng Bùi Đặng Thanh Tre (2010), luận án tiến sỹ Meretrix lyrata Ngao dầu Hg Cửa Đại, Đà N ẵng Nguyễn Văn Khánh, (Meretrix meretrix) Trần Duy Vĩnh và nnk Hến (2009) (Corbicula sp ) Vẹm xanh As, Cd, Pb Vịnh Vân Phong, Đặng Thuý Bình, Perna viridis Khánh Hòa Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Thị Thu Nga (2006), Vẹm xanh Cu Đ ầm Nha Phu, Nha Đào Việt Hà (2002) Perna viridis Trang Hến Cd, Pb Cửa Đại, Nguyễn Văn Khánh, Corbicula sp. Đà Nẵng Phạm Văn Hiệp (2009) Sò lông Cu, Pb , Zn, Cd, Cửa C ấm ,Hải Phùng Thị Anh Minh 18 Loài Nguyên tố Khu vực nghiên Tác giả nghiên cứu cứu Anadra subcrenata Cr Phòng (2007) Sò huyết Anadara granosa Các loài ngao V, Cr, Mn, Co, Đông Nam Bộ - Nguyễn Phúc Cẩm Tú Meretrix spp. Cu, Zn, Rb, Sr, Việt Nam và nnk (2010) Meretrix lyrata Mo, Ag, Cd, In, Sn, Hg, Sb, Cs, Ba, Tl, Pb, Bi Ngao lụa Zn, Cu, Cd, Cr, Bình Thuận Lê Thị Vinh, Nguyễn Paphia undulata Pb, Mn, Hg và Hồng Thu, Phạm Hữu As Tâm và Dương Trọng Kiểm (2005) Hàu Cd, Cr, Cu, Pb, Vịnh Vân Phong, Lê Thị Vinh, 2005 Saccostrea cucullata và Zn Khánh Hòa Ngao trắng Bến Cd, As, Pb Cần Giờ - Thành Phạm Kim Phương, Tre phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Dung, Meretrix lyrata Chu Phạm Ngọc Sơn (2008) Ngao trắng Bến As, Cd, Pb Hg Cần Giờ - Thành Phạm Kim Phương, Tre Phố Hồ Chí Minh Chu Phạm Ngọc Sơn, Meretrix lyrata Nguyễn Thị Dung (2007) Sò huyết Chất hữu cơ Vùng ven bi ển Lê Thị Siêng (2005) (Anadara granosa) ĐBSCL Ngao Cu, Pb, Cd, Zn Đ o Sơn – Hải Nguyễn Xuân Tuyền Meretrix spp. Phòng (1998) Từ bảng 1.2 nhận thấy, các kết quả nghiên cứu đã được công bố chưa có những nghiên cứu tổng hợp về sự hấp thu kim loại nặng (Thủy ngân, Asen) của các loại Tu hài, Sò huyết, Ngao trắng tại khu vực Đông Bắc Bắc Bộ (Hải Phòng, Quảng Ninh).

Hiện nay chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm và sức khỏe, được người tiêu dùng trong và ngoài nước quan tâm, nhất là các sản phẩm thủy hải sản cho xuất khẩu và các loài đặc sản có giá trị kinh tế cao. Rất tiếc, cho tới nay ở Việt Nam các nghiên cứu về khả năng hấp thu kim loại năng ở các loài nhuyễn thể phân bố ngoài tự nhiên hoặc nuôi ở vùng biển ven bờ còn thiếu hoặc ở mức độ nghiên cứu lý thuyết. Đặc biệt khu vực Đông Bắc Bắc Bộ (bao gồm hai tỉnh Hải Phòng và Quảng 19 Ninh) có hệ động vật nhuyễn thể phong phú và đa dạng. Các nghiên cứu về chất lượng thực phẩm với các loài hải sản có giá trị kinh tế cao (Tu hài, Sò huyết và Ngao trắng) còn đang bỏ ngỏ nên rất cần thiết triển khai nghiên cứu về khả năng hấp thu các độc chất độc của những loài sinh vật này.

Do đó, tác giả lựa chọn vấn đề nghiên cứu khả năng hấp thu Hg, As của các loài nhuyển thể vùng Đông Bắc Bắc Bộ làm vấn đề nghiên cứu 1. Tổng quan về khu vực Đông Bắc Bắc Bộ 1. Vị trí địa lý Khu vực Đông Bắc Bắc Bộ (bao gồm hai tỉnh Hải Phòng và Quảng Ninh) Hình 1. Khu vực Đông Bắc Bắc Bộ Quảng Ninh nằm trong dải hành lang biển lớn của Bắc Bộ, trên đó có mạng lưới đường bộ, đường sắt và cảng biển lớn đang được mở rộng và phát triển.

Cùng với Hải Phòng, Quảng Ninh giữ vai trò cửa mở lớn ra biển cho cả vùng Bắc Bộ. Tỉnh nằm trong giới hạn toạ độ 106 – 108 o kinh độ Đông, 20 o40’21” vĩ độ Bắc; Đông Bắc giáp Trung Quốc, có đường biên giới dài khoảng 132,8 km, phía Nam giáp vịnh Bắc Bộ, có chiều dài bờ biển 250 km, phía Tây Nam giáp Thành phố Hải Dương, phía Tây Bắc giáp các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và Hải Dương [19,13]. 20 Hải Phòng là Thành phố duyên hải nằm ở hạ lưu của hệ thống sông Thái Bình thuộc đồng bằng sông Hồng có vị trí nằm trong khoảng từ 20 o35’ đến 21o01’ vĩ độ Bắc, và từ 106 o29’ đến 107 o05’ kinh độ Đông; phía Bắc và Đông Bắc giáp tỉnh Quảng Ninh, phía Tây Bắc giáp tỉnh Hải Dương, phía Tây Nam giáp tỉnh Thái Bình và phía Đông là biển Đông với đường bờ biển dài 125km, nơi có 5 cửa sông lớn là Bạch Đằng, Cửa Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và sông Thái Bình. Điều kiện về tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực Đông Bắc Bắc Bộ 1.

Điều kiện về tự nhiên a. Đặc điểm địa hình, địa mạo Địa hình vùng triều trong khu vực được chia thành các loại địa hình sau: - Địa hình bãi biển: được thành tạo 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 mặt 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.[20] - 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. [19,20] - 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 bằng phẳng ở những khu vực có sự tác động của sóng biển và các 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.