MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, ngô là cây lương thực chính đứng thứ hai sau lúa, với sản lượng năm 2021 đạt 4,43 triệu tấn trên diện tích trồng 902 300 ha [1]. Tuy nhiên, lượng ngô trong nước sản xuất được vẫn còn đang rất thấp so với nhu cầu thực tế. Những năm gần đây, lượng ngô nhập khẩu liên tục tăng cao, đạt gần gấp 3 lần lượng ngô sản xuất trong nước vào giai đoạn 2021-2022 [1]. Hầu hết các giống ngô nhập khẩu thường là ngô lai (ngô biến đổi gen).
Trong nước, ngô lai cũng là giống ngô được trồng phổ biến tại 8 vùng sinh thái nông nghiệp trên cả nước (gồm Đồng bằng sông Hồng, Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long) do năng suất cao, khả năng thích nghi cao và chi phí thấp. Xu hướng này cũng diễn ra ở Hà Nội – nơi có sản lượng ngô lớn nhất khu vực Đồng bằng sông Hồng [1]. Ngô lai được trồng nhiều ở các vùng ngoại thành như Ba Vì, Đan Phượng,. nơi có diện tích đất nông nghiệp lớn.
Những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hóa đã khiến cho tình trạng ô nhiễm đất, nước và không khí gia tăng. Đặc biệt, các hoạt động sản xuất của ngành luyện kim nói chung, phát thải công nghiệp và sinh hoạt đã gia tăng hàm lượng kim loại nặng gây ô nhiễm nguồn nước và đất. Các kim loại nặng dư thừa trong môi trường tự nhiên cũng sẽ xâm nhập vào lưới thức ăn theo đường hô hấp, đường ăn uống hoặc tiếp xúc qua da, sau đó tích tụ lại trong cơ thể, đe dọa đáng kể đến sức khỏe cộng đồng. Các biểu hiện chính là sinh ung thư, dị dạng và đột biến [2].
Mối nguy chính của các kim loại nặng đại diện như sau: Hg trực tiếp ngấm vào gan sau khi ăn, gây tổn thương đáng kể cho não, thần kinh và thị lực; Cd có thể dẫn đến cao huyết áp, các bệnh tim mạch, mạch máu não, tổn thương xương, gan, thận,… Lead có thể phá hủy hệ thần kinh của thai nhi và gây chậm phát triển trí tuệ bẩm sinh; Arsenic có thể gây ra các bệnh toàn thân, chủ yếu là tổn thương da. Để góp phần ngăn ngừa và kiểm soát ô nhiễm kim loại nặng, cần phân tích sự tích lũy kim loại nặng trong các đối tượng khác nhau. Một trong những đối tượng được quan tâm nhất hiện nay là lương thực, thực phẩm. Trong đó, ngô được biết đến là thực vật có khả năng tích tụ các kim loại nặng cao [3].
Giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong ngô (thuộc ngũ cốc) đã được quy định rõ trong QCVN 8- 2:2011/BYT là 0,1 mg/kg với Cd; 0,2 mg/kg với Pb; 250 mg/kg với Sn… cho thấy tầm quan trọng của nghiên cứu phân tích hàm lượng kim loại nặng trong n 2 ngô. Ở Việt Nam, chưa có nhiều đề tài tìm hiểu và đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong ngô, đặc biệt tại khu vực Hà Nội. Do đó, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xác định hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong một số giống ngô lai ở Hà Nội bằng thiết bị ICP/MS” - Mục đích nghiên cứu Ứng dụng thiết bị ICP-MS để xác định dư lượng các kim loại nặng trong các mẫu ngô (LVN10, CP999 và CP888) thu thập ở một số khu vực trồng ngô ngoại thành của thành phố Hà Nội. - Nội dung nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Các giống ngô lai : LVN10, CP888 và CP999.
- 18 kim loại nặng gồm : antimony, arsenic, bismuth, cadmium, cerium, chromium, cobalt, copper, iron, lead, manganese , mercury, nikel, silver, thallium, uranium, vanadium và zinc trong ngô. - Phương pháp thống kê đa biến phân tích thành phần chính PCA Phạm vi nghiên cứu - Ngô lai được trồng trên một số khu vực thuộc thành phố Hà Nội. - Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài Cơ sở khoa học Xác định hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong ngô lai kết hợp phương pháp phân tích thống kê cho phép đưa ra các yếu tố kim loại đặc trưng cho ngô, làm cơ sở đánh giá chất lượng ngô. Ý nghĩa thực tiễn Phản ánh sự tích lũy kim loại nặng trong ngô ở các khu vực ngoại thành (Ba Vì, Đan Phượng, Phúc Thọ, Mỹ Đức, Ứng Hòa) trên địa bàn Hà Nội.
Là cơ sở để nghiên cứu, đánh giá chất lượng, đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ môi trường tại khu vực thành phố Hà Nội. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ NGÔ 1.Đặc điểm sinh thái và phân bố tự nhiên Ngô (Zea mays L.) hay còn gọi là ngô đồng, là cây thuộc họ cỏ (Poaceae). Sự phân bố rộng rãi của ngô, một dấu hiệu cho thấy khả năng thích ứng cao của loài này, khiến ngô trở thành một trong những cây trồng phổ biến nhất trên thế giới.
Ngô được cho là có xuất xứ từ Trung Mỹ, hoặc có thể là ở Nam Mỹ. Từ khi được thuần hóa cách đây khoảng 7000–10.000 năm, ngô đã trở thành một trong những loại cây được thuần hóa nhiều trong số các loại cây nông nghiệp. Trong quá trình thuần hóa diễn ra hàng thế kỉ, đã sản sinh ra một loạt các giống ngô lai tạo chọn lọc hoặc thuần hóa địa phương.[4] Các giống ngô phổ biến hiện nay có thể nhìn thấy qua Hình 1. Một số giống ngô phổ biến.
Đặc điểm thực vật Ngô là một trong những loại cây trồng thích nghi rộng rãi nhất trên thế giới do có khả năng sinh tồn ở nhiều môi trường có địa hình và khí hậu khác nhau. Nó được trồng từ 58° vĩ độ Bắc ở Canada và Nga, khắp các vùng nhiệt đới, đến 40° vĩ độ Nam ở New Zealand và Nam Mỹ; từ dưới mực nước biển ở đồng bằng Caspi cho đến những khu vực cao tới 4000 m ở Bolivia và Peru. Ngô có mặt ở tất cả các nước Châu Phi, từ bờ biển qua xavan, đến các vùng bán sơn địa của Tây Phi và từ mực nước biển đến các độ cao trung bình và cao của Đông và Trung Phi.[4] n 4 Cây ngô điển hình là một loại cỏ hàng năm một lá mầm, cao 1–4 m, có hệ thống rễ theo mùa mang một thân thẳng đứng được tạo thành từ các mắt và lóng (Hình 1. Lá ngô dài, có gân lá song song, các mấu thuôn nhọn dần về phía ngọn cây.
Mỗi lá bao gồm một bẹ bao quanh cuống, một phiến mở rộng nối với bẹ bằng khớp phiến. Cây ngô trưởng thành có thể có tới khoảng 30 lá [4]. Các bộ phận của cây ngô điển hình. Nhị hoa sinh ở ngọn cây và nhụy hoa là râu ngô, sinh ra trên chồi mọc ở nách lá.
Sự thụ phấn được diễn ra bằng cách chuyển phấn hoa còn sống từ các nhị hoa ở cụm hoa đực đến các sợi tơ – râu ngô, cơ quan tiếp nhận của hoa nhụy. Gió là tác nhân chính gây ra sự thụ phấn không kiểm soát hay thụ phấn nhờ tự nhiên của cây ngô. Sau khi được thụ phấn, hạt phấn nảy mầm ngay sau khi bám trên râu ngô. Ống phấn mất từ 12 đến 24 giờ để tiếp cận và thụ tinh cho noãn.
Sau khi hoàn thành quá trình thụ tinh, râu ngô tách ra khỏi noãn và khô đi. Noãn phát triển thành các hạt ngô bám chặt vào bắp. Các hạt ngô này gồm ba phần: lớp vỏ, nội nhũ và phôi hoặc mầm (Hình 1. Sự khác nhau trong cấu tạo hạt của các giống ngô.
Phân loại ngô theo cấu trúc hạt Các giống ngô có thể được phân nhóm dựa trên cấu trúc của hạt, gồm ngô đá, ngô răng ngựa, ngô nếp, ngô ngọt (và siêu ngọt), ngô bột, ngô nổ, ngô sáp và ngô bọc. Cấu trúc hạt được xác định bởi sự phân bố của nội nhũ bột và sừng (Hình 1. Nội nhũ bao gồm các hạt tinh bột trong chất nền protein. Nội nhũ sừng có cấu trúc protein tương đối cứng.
Các hạt tinh bột của nội nhũ bột được bao quanh bởi một chất nền protein mỏng hơn, có thể vỡ ra khi làm khô, tạo ra các túi khí [8].Phân loại ngô theo phép lai Các giống ngô cũng có thể được phân nhóm dựa trên độ chín như sớm, trung vụ, muộn và rất muộn. Các nhà chọn tạo giống ngô cũng phân loại các giống ngô dựa trên thành phần di truyền của chúng là thụ phấn tự do (chủng loại, vật liệu tổng hợp, giống tổng hợp, giống thử nghiệm) và giống lai (lai đơn, lai ba, lai kép, và lai chéo). Lai đơn: Phép lai đơn là phép lai được hình thành bằng cách lai hai kiểu gen, thường là các dòng cận huyết. Lai ba: là phép lai được hình thành từ ba dòng lai cận huyết; lai đơn hình thành từ hai dòng cận huyết được lai với một dòng cận huyết khác (một thứ ba).
Lai chéo kép: Đây là phép lai được tạo ra từ việc lai hai lai đơn tính với nhau, mỗi con lai được tạo ra từ hai dòng lai cận huyết. Lai chéo: Đây là phép lai được tạo ra bằng cách lai giữa một dòng cận huyết và một giống thụ phấn tự do n 6 1.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Tại Việt Nam, ngô là cây lương thực chính đứng thứ hai sau lúa. Ngô hiện được trồng tại 8 vùng sinh thái nông nghiệp trên cả nước, gồm Đồng bằng sông Hồng, Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long. Sản lượng và giá trị của ngô trong giai đoạn từ 2006 đến 2020 được trình bày trong Hình 1.
Có thể thấy, sản lượng ngô của nước ta dao động từ 3,85-5,29 triệu tấn với giá trị tăng từ 144 USD tăng lên 278 USD/ triệu tấn vào năm 2020. Sản lượng năm 2021 chỉ đạt 4,43 triệu tấn trên diện tích trồng 902 300 ha (theo Tổng cục thống kê). Đặc biệt, trong giai đoạn từ 2015 trở lại đây, xu hướng giảm diễn ra ở cả sản lượng và giá thành. Chỉ với 4-5 tấn ngô mỗi năm đã không đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nước.
Điều này có thể thấy rõ trong Hình 1.5 khi sản lượng ngô nhập khẩu liên tục tăng cao, đến năm 2021-2022 đã đạt gần 12 triệu tấn, gấp khoảng 3 lần so với sản lượng sản xuất trong nước. Sản lượng ngô đình trệ và bắt đầu giảm do các nhà sản xuất trong nước ngày càng kém khả năng cạnh tranh với ngô nhập khẩu về cả giá thành và chất lượng, điều này khiến họ không thể mở rộng diện tích trồng ngô. Nguồn cung ở Argentina và Brazil trở nên dồi dào hơn và thường được giao dịch với giá thấp hơn ngô Mỹ.