ĐẶT VẤN ĐỀ Kháng sinh là một trong những sản phẩm sáng tạo nhất của con người trong lĩnh vực y tế, đóng góp quan trọng vào cuộc sống của con người trong vấn đề phòng và chữa bệnh[1]. Hơn thế nữa kháng sinh không chỉ sử dụng để điều trị bệnh cho con người mà còn được ứng dụng trong chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản[1]. Từ những ứng dụng kể trên dẫn đến lượng kháng sinh ngày càng được sử dụng rộng rãi, chỉ xét riêng lượng kháng sinh sử dụng hàng năm trong lĩnh vực y tế đã lên tới từ 100.000 tấn trên thế giới[2]. Tuy nhiên trong những năm gần đây, ô nhiễm kháng sinh được xem là một loại chất ô nhiễm mới xuất hiện có khả năng tác động đến hệ sinh thái và sức khỏe con người[3], vì có đến 10-90% lượng kháng sinh được bài tiết trực tiếp ra môi trường thông qua phân và nước tiểu của người hoặc loài vật sử dụng[4].
Cùng với việc sử dụng kháng sinh một cách thiếu hợp lý (quá liều lượng, sử dụng không đúng chất kháng sinh.) khiến cho lượng kháng sinh thải ra môi trường ngày càng tăng cao[5]. Hậu quả lớn nhất đó là hình thành các chủng sinh vật mới trong môi trường có khả năng kháng lại các chất kháng sinh chúng ta hiện có, gây mất hiệu quả của các loại kháng sinh mà chúng ta đang sử dụng; trên thực tế vấn đề hình thành các vi khuẩn kháng kháng sinh được Tổ chức y tế thế giới (WHO) xếp vào một trong ba vấn đề lớn nhất của thế giới đe dọa đến sức khỏe cộng động thế kỷ 21[6]. Trong khi đó, một số nhóm thuốc kháng sinh như Tetracycline và Fluoroquinolones có khả năng hấp thụ mạnh mẽ trong trầm tích. Các loại thuốc kháng sinh có thể tương tác mạnh với đất sét, chất hữu cơ tự nhiên và oxit kim loại, điều này cho thấy trầm tích có thể là một nguồn ô nhiễm kháng sinh[8].
Một số kháng sinh có khả năng tồn tại trong trầm tích trong thời gian dài, chẳng hạn như Trimethoprim (100 ngày)[9], Flumequin (60-300 ngày)[9], Sarafloxacin (83-300 ngày)[9] và có khả năng hấp thụ trong trầm tích cao như Erythromycin (1. Lưu vực sông Sài Gòn là một khu vực phát triển bậc nhất tại Việt Nam. Sông Sài Gòn đi qua ba tỉnh Tây Ninh, Bình Dương và TP.HCM cùng với các hoạt động chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, y tế và sinh hoạt của người dân dẫn đến nguy cơ tiềm tàng ô nhiễm kháng sinh tại lưu vực sông Sài Gòn. Vì các hoạt động y tế, chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản đều có thể sử dụng đến chất kháng sinh[1].
Mặc dù các nguồn nước thải này có nguy cơ bị ô nhiễm chất kháng 1 sinh, nhưng các hệ thống xử lý nước thông thường hiện nay lại không dành cho mục đích xử lý chất kháng sinh[1,7]. Bên cạnh đó, sông Sài Gòn còn là nguồn cấp nước thô cho các nhà máy cấp nước của khu vực. Tuy nhiên cho đến nay có rất ít nghiên cứu về kháng sinh tại lưu vực sông Sài Gòn từ thượng nguồn đến hạ nguồn, đặc biệt là kháng sinh trong trầm tích vẫn chưa có nghiên cứu nào. Từ những lý do trên, ta có thể thấy được nghiên cứu ô nhiễm kháng sinh trong trầm tích là điều rất cần thiết.
Vì vậy, nghiên cứu về ô nhiễm kháng sinh trong trầm tích tại lưu vực sông Sài Gòn được thực hiện để đáp ứng những vấn đề trên, đề tài này sẽ giúp đánh giá được tình hình sử dụng kháng sinh và xác định được nồng độ các chất kháng sinh sử dụng phổ biến hiện nay thải ra môi trường và tích lũy trong trầm tích tại sông Sài Gòn. Từ đó xác định được mức độ ô nhiễm của các chất kháng sinh trong môi trường và đề xuất một số giải pháp quản lý, nhằm kiểm soát sự ô nhiễm kháng sinh trong môi trường tại lưu vực sông Sài Gòn.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Khảo sát sự hiện diện của các kháng sinh được lựa chọn trong trầm tích sông Sài Gòn. Từ đó đề xuất các giải pháp kiểm soát và giảm thiểu.3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Nội dung và phương pháp nghiên cứu được mô tả tóm tắt tại hình 1.1 Nội dung Để đạt được mục tiêu nghiên cứu trên, chúng tôi thực hiện các nội dung sau: - Nội dung 1: Tổng hợp dữ liệu về tình hình sử dụng kháng sinh tại lưu vực sông Sài Gòn - Nội dung 2: Khảo sát sự hiện diện của các chất kháng sinh được lựa chọn trong trầm tích sông Sài Gòn - Nội dung 3: Đề xuất giải pháp kiểm soát giảm thiểu.2 Phương pháp thực hiện Các phương pháp được sử dụng bao gồm: - Phương pháp tổng hợp tài liệu: Phương pháp nhằm sử dụng tổng hợp các bài báo, số liệu về tình hình sử dụng kháng sinh đã có. 2 - Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành lấy mẫu nước tại điểm dọc theo sông Sài Gòn từ thượng nguồn đến hạ nguồn.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tổng hợp tài liệu về tình hình sử dụng kháng sinh tại lưu vực sông Sài Gòn Bệnh viện, nhà Nuôi trồng thủy Chăn nuôi thuốc sản Tổng kết các kháng sinh thường được sử dụng theo từng lĩnh vực Lựa chọn kháng sinh cần phân tích và điểm khảo sát Tiến hành lấy mẫu trầm tích theo các điểm khảo sát đã chọn Phân tích xác định nồng độ kháng sinh trong trầm tích trên sông Sài Gòn - Sự hiện diện kháng sinh trong trầm tích trên sông Sài Gòn - Diễn biến nồng độ kháng sinh trong trầm tích dọc sông Sài Gòn Đề xuất một số giải pháp kiểm soát và giảm thiểu Hình 1. Sơ đồ phương pháp và nội dung nghiên cứu 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài nghiên cứu giới hạn trong phạm vi dọc sông Sài Gòn chỉ với 9 điểm khảo sát và dựa trên hiện trạng sử dụng kháng sinh tại Việt Nam, đề tài lựa chọn phân tích 12 loại kháng sinh có khả năng tích lũy trong môi trường và là điển hình cho các mục đích sử dụng khác nhau. Bên cạnh đó, vì đề tài còn trong giai đoạn nghiệm thu nên có những số liệu chưa được công bố. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH VÀ LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN 2.1 TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH 2.1 Khái niệm Kháng sinh còn được gọi là Trụ sinh là những chất được lấy từ vi sinh vật (vi nấm, vi khuẩn,…), bán tổng hợp, tổng hợp, có khả năng tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn một cách đặc hiệu.
Nó có tác dụng lên vi khuẩn ở cấp độ phân tử, thường là một vị trí quan trọng của vi khuẩn hay một phản ứng trong quá trình phát triển của vi khuẩn[12].2 Phân loại kháng sinh Các kháng sinh được phân loại theo cấu trúc hóa học, từ đó có chung một cơ chế tác dụng và phổ kháng khuẩn tương tự. Mặt khác, trong cùng một họ kháng sinh, tính chất dược động học và sự dung nạp thường khác nhau, và đặc điểm về phổ kháng khuẩn cũng không hoàn toàn giống nhau, vì vậy cũng cần phân biệt các kháng sinh trong cùng một họ[13]. Một số họ (hoặc nhóm) kháng sinh chính được thể hiện trong bảng 2. Phân loại kháng sinh[13] Thứ Nhóm Kháng sinh Chức năng – cơ chế tự 1 β Lactam - Penicilin Penicilin,Methicilin,Ampicilline, Ức chế quá trình tạo vách Amoxicilline, Cloxacilline, của vi khuẩn Sultamicillin, Piperacilline, Imipenem 2 β Lactam - Cefadroxil, Cephalexin, Ức chế quá trình tạo vách Cephalosporin Cefamandol, Cefoxitin, Cefixime, của vi khuẩn Ceftriaxone 3 Tetracyclin Tetracycline, Doxycyline, Ức chế sinh tổng hợp Clotetracyclin, Oxytetracyclin, protein Minocyclin, Hexacyclin 4 Aminosid Amikacin, Tobramycin, Neomycin, Ức chế sinh tổng hợp Gentamycin, Kanamycin, protein2 Streptomycin 5 Macrolid Azithromycin, Roxithromycin, Ức chế tổng hợp protein của Erythromycin, Rovamycin, vi khuẩn, do gắn vào 50S Clarithromycin, Spiramycin của ribosom.
6 Lincosamid Lincomycin, Clindamycin Ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn: gắn vào tiểu phần 50S của ribosom, cản trở tạo chuỗi đa peptid. 7 Quinolon Acid Nalidixic, Lomefloxacin, Ức chế tổng hợp ADN ở vi Ciprofloxacin, Norfloxacin, khuẩn. Đích phân tử là Ofloxacin, Levofloxacin, enzym tham gia tạo dây Gatifloxacin, Moxifloxacin, xoắn ADN Pefloxacin, Sparfloxacin, 8 5- Nitro- Imidazol Clotrimazole, Metronidazole, Tạo ra chất trung gian Tinidazole, Secnidazole, không bền và độc với tế bào Miconazole, Ornidazole. và với ADN làm chết vi khuẩn.
9 Sulfamid Sulfaguanidin, Sulfamethoxazol, Chất ức chế các khuẩn Sulfadiazin, Sulfasalazin nhóm β–Lactam 10 Fluoroquinolons Ciprofloxacin, Norfloxacin, Ngăn cản sự sao chép của Ofloxacin, Enrofloxacin, Enoxacin, ADN mẹ tạo ADN con Sarafloxacin, Danofloxacin, Lemofloxacin 11 Rifamycins Rifamycin Ngăn cản sinh tổng hợp ARN 5 2.3 Ứng dụng Kháng sinh được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản[1]. Trong y tế, kháng sinh được sử dụng thông qua thuốc, tiêm trực tiếp nhằm mục đích phòng bệnh và chữa bệnh (như dịch hạch, dịch tả.), và giúp làm giảm biến chứng, cũng như tăng hiệu quả phẫu thuật[14]. Trong chăn nuôi, kháng sinh được sử dụng thông qua các loại thức ăn cho gia súc, gia cầm, các loại dung dịch uống, bột uống hoặc được tiêm trực tiếp vào cơ thể của chúng với ba mục đích chính: (1) điều trị bệnh; (2) phòng bệnh và (3) tăng năng suất sinh trưởng và chất lượng sản phẩm (giảm tỷ lệ thịt mỡ, tăng tỷ lệ thịt nạc)[15]. Trong nuôi trồng thủy sản kháng sinh được sử dụng khi trộn chung với thức ăn, đổ trực tiếp dung dịch kháng sinh vào nước hoặc tiêm trực tiếp vào thủy sản (phương pháp này rất ít sử dụng, chỉ dùng cho các loại rất quan trọng) [16], với mục đích như sau: tăng năng suất sinh trưởng và sinh sản, điều trị và phòng bệnh ngoài ra còn có thể giúp thủy sản giảm tình trạng bị sốc khi vận chuyển từ khu vực này đến khu vực khác[17].4 Đặc tính lý hóa của chất kháng sinh trong môi trường Đặc tính lý hóa của các phân tử xác định hành vi và sự chuyển hóa của chúng trong môi trường.
Độ hòa tan, hệ số phân bố octanol/nước (Koc ), hệ số hấp thụ giữa pha rắn và pha lỏng (Kd), độ bền vững là những nhân tố cho phép xác định khả năng gây ô nhiễm của chúng trong môi trường (Bảng 2. Độ hòa tan trong nước: độ hòa tan của các chất kháng sinh trong nước rất khác nhau từ một vài mg/L (Flumequin: 7 mg/L) đến hàng trăm g/L (Norfloxacine 178 g/L). Thế nhưng độ hòa tan của một số chất vẫn chưa được xác định. Hệ số phân bố octanol/nước: Koc là hệ số dùng để đánh giá mức độ phân bố giữa octanol và nước của một chất kháng sinh.
Từ đó xác định được khả năng hấp thụ vào từng loại trầm tích của những kháng sinh. Phân chia pha rắn và lỏng: Kd là hệ số phân chia của một chất giữa pha rắn và pha lỏng.