Luận án tiến sĩ: Độc tính của kim loại chì (Pb) đối với Moina dubia trong hệ sinh thái hồ nước ngọt Hà Nội

• Tác giả: Phạm Thị Hồng
• Người hướng dẫn: PGS. TS Hoàng Thị Thu Hương
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu tính độc của kim loại Pb đối với Moina dubia trong hệ sinh thái nước ngọt hồ Hà Nội
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Hiện trạng chất lượng nước mặt khu vực Hà Nội
• 1.2. Vai trò của động vật nổi trong hệ sinh thái
• 1.3. Sinh vật thử nghiệm Moina dubia
• 1.3.1. Sự phù hợp của Moina dubia là sinh vật thử nghiệm
• 1.3.2. Đặc điểm hình thái Moina dubia
• 1.4. Nghiên cứu độc học của Pb đến Moina dubia
• 1.4.1. Chì và tác động gây độc của Pb trong môi trường nước
• 1.4.2. Ảnh hưởng của môi trường tới ngưỡng độc cấp tính của chì đối với M.
• 1.5. Tổng quan về mô hình liên kết phối tử sinh học (BLM)
• 1.5.1. Sự phát triển của mô hình liên kết phối tử sinh học
• 1.5.2. Cấu trúc mô hình BLM
• 1.5.3. Nghiên cứu và ứng dụng BLM
• 1.6. Độc mạn tính của chì đối với sinh vật
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Tính chất nước hồ tự nhiên và phân bố Moina dubia
• 2.1.1. Phương pháp thu mẫu nước và phân tích mẫu nước
• 2.1.2. Phương pháp thu mẫu và phân loại động vật nổi
• 2.2. Thuần hóa sinh vật thử nghiệm
• 2.3. Phương pháp tính toán độc cấp tính của chì và ứng dụng mô hình BLM
• 2.3.1. Xác định ngưỡng độc cấp tính EC50 của chì trong phòng thí nghiệm
• 2.3.2. Giải thuật toán học của mô hình BLM
• 2.3.3. Xác định ảnh hưởng của nồng độ các ion Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+ tới EC50 của chì đối với M.
• 2.4. Xác định dung lượng hấp phụ tối đa của kim loại trên bề mặt sinh vật
• 2.5. Phương pháp hiệu chỉnh mô hình
• 2.6. Nghiên cứu độc mạn tính của kim loại đối với M.
• 2.7. Xử lý số liệu thống kê
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm chất lượng nước và hệ sinh thái hồ tự nhiên tại Hà Nội
• 3.1.1. Tính chất nước cơ bản tại các hồ Hà Nội
• 3.1.2. Thành phần và mật độ động vật nổi trong nước hồ Hà Nội
• 3.2. Kết quả nuôi thích nghi loại M. dubia trong phòng thí nghiệm
• 3.3. Ngưỡng độc cấp tính của chì và ứng dụng mô hình BLM
• 3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ các ion Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+ đến giá trị EC50 của chì đối với M.
• 3.3.2. Xác định hệ số hấp phụ lớn nhất của chì trên bề mặt M.
• 3.3.3. Tính toán các hệ số của mô hình và phương trình của mô hình
• 3.3.4. Hiệu chỉnh mô hình trong điều kiện nước nền tự nhiên
• 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng mạn tính của chì lên cơ thể sinh vật
• 3.4.1. Tác động mạn tính của chì tới chỉ số phát triển của cơ thể của M.
• 3.4.2. Khả năng phục hồi các ảnh hưởng sau phơi nhiễm
• 3.5. Đề xuất tích hợp kết quả nghiên cứu vào quá trình đánh giá rủi ro ô nhiễm kim loại và đề xuất các biện pháp kiểm soát ô nhiễm kim loại trong môi trường nước
• 3.5.1. Đề xuất tích hợp kết quả của quả nghiên cứu trong đánh giá rủi ro ô nhiễm kim loại trong môi trường nước
• 3.5.2. Đề xuất các biện pháp kiểm soát ô nhiễm kim loại và hạn chế phát thải kim loại chì ra môi trường
• KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Độc tính của chì Pb đối với Moina dubia

Nghiên cứu tập trung vào độc tính của chì (Pb) đối với Moina dubia, một loài động vật phù du phổ biến trong hệ sinh thái hồ nước ngọt Hà Nội. Chì là kim loại nặng có tính độc cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh vật thủy sinh. Nghiên cứu độc chất cho thấy chì có thể gây độc cấp tính và mạn tính, ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh sản của Moina dubia. Các thí nghiệm xác định ngưỡng độc cấp tính (EC50) của chì đối với Moina dubia được thực hiện trong phòng thí nghiệm, nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của chì trong điều kiện môi trường nước ngọt.

1.1. Ảnh hưởng của chì đến sinh vật phù du

Chì (Pb) là một trong những kim loại nặng có khả năng tích lũy cao trong cơ thể sinh vật, gây ra các tác động môi trường nghiêm trọng. Moina dubia là sinh vật nhạy cảm với kim loại nặng, đặc biệt là chì. Nghiên cứu chỉ ra rằng chì ảnh hưởng đến khả năng sinh sản, tăng trưởng và tỷ lệ sống sót của Moina dubia. Các thí nghiệm độc cấp tính cho thấy nồng độ chì cao có thể gây chết hàng loạt đối với Moina dubia, trong khi nồng độ thấp hơn gây ra các tác động mạn tính như suy giảm khả năng sinh sản và phát triển.

1.2. Ngưỡng độc cấp tính của chì

Ngưỡng độc cấp tính (EC50) của chì đối với Moina dubia được xác định thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy ngưỡng độc cấp tính của chì phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như pH, nồng độ các ion Ca2+, Mg2+, Na+, và K+. Nghiên cứu sử dụng mô hình liên kết phối tử sinh học (BLM) để tính toán ngưỡng độc cấp tính của chì trong điều kiện môi trường nước ngọt. Mô hình này giúp dự đoán chính xác hơn ảnh hưởng của chì đối với Moina dubia trong các điều kiện môi trường khác nhau.

II. Hệ sinh thái hồ nước ngọt Hà Nội

Hệ sinh thái hồ nước ngọt Hà Nội là đối tượng nghiên cứu chính của luận án. Các hồ nước ngọt tại Hà Nội đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là chì, do các hoạt động công nghiệp và đô thị hóa. Nghiên cứu đánh giá hiện trạng chất lượng nước và sự phân bố của Moina dubia trong các hồ nước ngọt tại Hà Nội. Kết quả cho thấy sự hiện diện của chì trong nước hồ có thể gây ảnh hưởng đến động vật phù du và toàn bộ hệ sinh thái.

2.1. Hiện trạng ô nhiễm chì trong hồ nước ngọt

Các hồ nước ngọt tại Hà Nội đang bị ô nhiễm kim loại nặng, trong đó chì là một trong những chất ô nhiễm chính. Nghiên cứu chỉ ra rằng nồng độ chì trong nước hồ vượt quá giới hạn cho phép, gây ra các tác động môi trường nghiêm trọng. Chì tích lũy trong cơ thể sinh vật thủy sinh, đặc biệt là Moina dubia, và có thể khuếch đại qua chuỗi thức ăn, ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái.

2.2. Phân bố của Moina dubia trong hồ nước ngọt

Moina dubia là loài động vật phù du phổ biến trong hệ sinh thái hồ nước ngọt Hà Nội. Nghiên cứu đánh giá sự phân bố của Moina dubia trong các hồ nước ngọt tại Hà Nội, cho thấy mật độ của loài này giảm đáng kể ở những khu vực có nồng độ chì cao. Điều này cho thấy Moina dubia là sinh vật chỉ thị nhạy cảm với ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là chì.

III. Đánh giá rủi ro sinh thái và quản lý môi trường nước

Nghiên cứu đề xuất các biện pháp quản lý môi trường nước nhằm giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong hồ nước ngọt Hà Nội. Các kết quả nghiên cứu về độc tính của chì đối với Moina dubia được tích hợp vào quy trình đánh giá rủi ro sinh thái, giúp xác định các ngưỡng an toàn cho chì trong môi trường nước. Nghiên cứu cũng đề xuất các biện pháp kiểm soát ô nhiễm chì, bao gồm giảm thiểu nguồn phát thải và xử lý nước thải công nghiệp.

3.1. Tích hợp kết quả nghiên cứu vào đánh giá rủi ro

Các kết quả nghiên cứu về độc tính của chì đối với Moina dubia được tích hợp vào quy trình đánh giá rủi ro sinh thái. Nghiên cứu sử dụng mô hình liên kết phối tử sinh học (BLM) để tính toán ngưỡng an toàn cho chì trong môi trường nước. Kết quả này giúp các nhà quản lý môi trường xác định các ngưỡng xả thải an toàn, đảm bảo bảo vệ hệ sinh thái hồ nước ngọt khỏi tác động của ô nhiễm kim loại nặng.

3.2. Đề xuất biện pháp quản lý môi trường nước

Nghiên cứu đề xuất các biện pháp quản lý môi trường nước nhằm giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong hồ nước ngọt Hà Nội. Các biện pháp bao gồm giảm thiểu nguồn phát thải chì từ các hoạt động công nghiệp, xử lý nước thải trước khi xả vào hồ, và tăng cường giám sát chất lượng nước. Các biện pháp này giúp bảo vệ hệ sinh thái hồ nước ngọt và duy trì đa dạng sinh học trong khu vực.