MỞ ĐẦU Việt Nam có mạng lƣới sông ngòi vô cùng phong phú và đầy tiềm năng, với tổng chiều dài hơn 41.900 km, do điều kiện mƣa nhiều đã tạo ra một số lƣợng sông suối rất lớn, tới khoảng 2.360 con sông và kênh lớn nhỏ. Các sông lớn ở Việt Nam thƣờng bắt nguồn từ bên ngoài, phần trung du và hạ du chảy trên đất Việt Nam. Hầu hết các sông ở Việt Nam chảy theo hƣớng Tây Bắc- Đông Nam và đổ ra Biển Đông. Vì thế các dòng sông có tầm quan trọng rất lớn đối với sinh thái tự nhiên, cuộc sống và phát triển kinh tế của Việt Nam.
Tuy nhiên trong những năm gần đây, dân số và các ngành công nghiệp phát triển mạnh đã tạo ra sức ép vô cùng lớn lên các dòng sông. Đã có những con sông bị bức tử, và nhiều những dòng sông khác chịu ô nhiễm nặng nề bởi các loại nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải công nghiệp. Trong số các chỉ số ô nhiễm, ô nhiễm kim loại nặng là một trong những chỉ số đƣợc quan tâm nhiều bởi độc tính và khả năng tích lũy sinh học của chúng. Để có thể đánh giá một cách đầy đủ về mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng ta không thể chỉ dựa vào việc xác định hàm lƣợng của các kim loại hòa tan trong nƣớc mà cần xác định cả hàm lƣợng các kim loại trong trầm tích và động vật đáy sống trong môi trƣờng này.
Sự tích tụ KLN sẽ ảnh hƣởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hƣởng đến các loài động vật khác và sức khỏe con ngƣời thông qua chuỗi thức ăn. Do đó, việc nghiên cứu và phân tích các KLN trong cơ thể sinh vật, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con ngƣời nhằm đề ra các biện pháp tối ƣu bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và đƣợc toàn xã hội quan tâm [4]. Các loài động vật đáy nhƣ hến, trùng trục… cũng là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu và đƣợc ƣa chuộng ở nƣớc ta.
Loài động vật không xƣơng sống cỡ lớn này có vai trò làm sạch môi trƣờng, có giá trị kinh tế và giá trị dinh dƣỡng cao song chúng có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ những chất gây ô nhiễm nhất định trong mô của chúng vì những đặc tính vốn có nhƣ: lấy thức ăn theo kiểu lọc nƣớc, có khả năng tích lũy một hàm lƣợng lớn các KLN mà không bị ngộ độc, có lối sống tĩnh tại, di chuyển chậm để đảm bảo rằng chất ô nhiễm mà nó tích tụ có liên quan đến khu vực nghiên cứu, có kích thƣớc phù hợp dễ cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích,… Mặt khác, vì sự tích lũy KLN trong cơ thể chúng với hàm lƣợng cao hơn nhiều lần so với môi trƣờng bên ngoài nơi chúng sinh sống nên những loài này tƣợng trƣng cho ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [11]. Lƣu vực sông Cầu là một trong những lƣu vực sông lớn và tập trung đông dân cƣ sinh sống ở khu vực phía Bắc. Sông Cầu dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Vạn On ở độ cao 1.175m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng và đổ vào sông Thái Bình ở thị xã Phả Lại tỉnh Hải Dƣơng. Các khu vực sông Cầu chảy qua là những khu vực tập trung rất nhiều các hoạt động sản xuất công nghiệp nhƣ: khai khoáng, luyện kim, mạ điện, sản xuất nhựa, sản xuất chất tẩy rửa,.
Đây là nguyên nhân chính dẫn đến việc phát sinh các kim loại nhƣ Cu, Pb, Zn, Cd và Cr vào môi trƣờng dẫn đến tình trạng ô nhiễm KLN đang ở mức báo động. Trƣớc tình hình đó Chính phủ đã cho thành lập Ủy ban Bảo vệ môi trƣờng lƣu vực sông Cầu vào tháng 1 năm 2008 để có những giải pháp đồng bộ quản lý và giảm thiểu ô nhiễm trên lƣu vực sông Cầu [28]. Ở Việt Nam nghiên cứu KLN trong trầm tích và trong động vật đáy, cũng nhƣ việc xác định mối quan hệ giữa chúng chƣa đƣợc quan tâm nhiều. Là một phần nội dung của đề tài cấp bộ Tài nguyên và Môi trƣờng mã số TNMT.13, nghiên cứu trƣớc đó chỉ mới xác định đƣợc hàm lƣợng và mối tƣơng quan của 3 kim loại Cu, Pb và Cd trong loài ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) và trầm tích sông Cầu [23].
Do vậy, dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Bùi Thị Thƣ tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu” để thực hiện. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Xác định đƣợc hàm lƣợng một số kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu. Xác định đƣợc mối quan hệ giữa một số kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu.
Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu trên, các nội dung nghiên cứu của đề tài gồm: Tổng quan về khu vực nghiên cứu, các nguồn thải kim loại nặng vào môi trƣờng, tổng quan về trầm tích sông Cầu, loài hến sông (Corbicula sp.), loài trùng trục (Lanceolaria sp.) và phƣơng pháp đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích; Khảo sát thực địa, tiến hành quan trắc 01 đợt, tại 28 vị trí trên sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng vào thời gian từ cuối tháng 5/2018 đến tháng 12/2018; Phân tích xác định hàm lƣợng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu tại Phòng thí nghiệm Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội; Xác định mối quan hệ giữa hàm lƣợng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu bằng phần mềm Origin 8. Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về lƣu vực sông Cầu 1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Cầu Điều kiện tự nhiên: Lƣu vực sông Cầu là một trong những lƣu vực sông lớn ở Việt Nam, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng nhƣ lịch sử phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh nằm trong lƣu vực của nó.
Sông Cầu có diện tích lƣu vực khoảng 6.030 km² là một phần của lƣu vực sông Hồng – Thái Bình (chiếm khoảng 8% diện tích lƣu vực sông Hồng – Thái Bình trong lãnh thổ Việt Nam). Lƣu vực sông Cầu có dòng chính là sông Cầu với chiều dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Văn Ôn (Vạn Ôn) ở độ cao 1.175 m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng và đổ vào sông Thái Bình ở thị xã Phả Lại tỉnh Hải Dƣơng. Lƣu vực bao gồm gần nhƣ toàn bộ các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên và một phần các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hải Dƣơng và Hà Nội (huyện Đông Anh, Sóc Sơn). Độ cao bình quân lƣu vực là 190 m, độ dốc bình quân 16,1%, chiều rộng lƣu vực trung bình là 31 km, mật độ lƣới sông 0,95 km/km² và hệ số uốn khúc 2,02.
Trong lƣu vực sông Cầu có tới 26 phụ lƣu cấp một với tổng chiều dài 670 km và 41 phụ lƣu cấp hai với tổng chiều dài 645 km và hàng trăm km sông cấp ba, bốn và các sông suối ngắn dƣới 10 km. Lƣu vực sông Cầu nằm trong vùng mƣa lớn (1.700 mm/năm) của các tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyên. Tổng lƣu lƣợng nƣớc hàng năm đạt đến 4,2 tỷ m³. Sông Cầu đƣợc điều tiết bằng hồ Núi Cốc trên sông Công (một chi lƣu của nó) với dung tích hàng trăm triệu m³ [6, 28].
Nhìn chung địa hình lƣu vực sông Cầu thấp dần theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam và có thể chia ra làm 3 vùng: miền núi, trung du và đồng bằng. Mạng lƣới sông suối trong lƣu vực sông Cầu tƣơng đối phát triển. Các nhánh sông chính phân bố tƣơng đối đều dọc theo dòng chính, nhƣng các sông nhánh tƣơng đối lớn đều nằm ở phía hữu ngạn lƣu vực, nhƣ các sông: Chợ Chu, Đu, Cà Lồ,… Tổng lƣợng nƣớc trên lƣu vực sông Cầu khoảng 4,5 tỷ m3/năm. Chế độ thuỷ văn của các sông trong lƣu vực sông Cầu đƣợc chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa khô: - Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70 - 80% tổng lƣu lƣợng dòng chảy trong năm.
- Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20 - 30% tổng lƣu lƣợng dòng chảy của năm. Lƣu lƣợng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nƣớc cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5 - 6 m3. Bản đồ lƣu vực sông Cầu Điều kiện kinh tế - xã hội: Lƣu vực sông Cầu là một vùng tập trung khá đông dân cƣ với tổng dân số trên lƣu vực sông Cầu là 2.838 ngƣời thuộc 44 dân tộc khác nhau, trong đó đông nhất là dân tộc Kinh. Mật độ dân số bình quân trên lƣu vực 487 ngƣời/km2.
Số dân ở nông thôn chiếm tỷ lệ rất lớn 80,01% (2.543 ngƣời) trong khi đó dân thành thị chỉ khoảng 585,3 nghìn ngƣời chiếm 19,91%. Dân số tập trung đông ở vùng đồng bằng. Với các thế mạnh về điều kiện tự nhiên, các hoạt động sản xuất kinh tế trên địa bàn các tỉnh thuộc lƣu vực sông Cầu diễn ra rất mạnh mẽ trên các lĩnh vực nông – lâm – ngƣ nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và làng nghề. Những hoạt động sản xuất và sinh hoạt này đã gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng lƣu vực sông [6].
Hoạt động phát triển kinh tế - xã hội trên lƣu vực sông Cầu đã tác động rất lớn đến chất lƣợng nƣớc và trầm tích sông. Cơ cấu kinh tế lƣu vực sông Cầu có sự khác biệt giữa các tỉnh vùng núi, trung du và đồng bằng trong lƣu vực. Vùng trung và hạ lƣu là vùng đông dân cƣ, có nhiều khu công công nghiệp và làng nghề, tiểu thủ công nghiệp nhƣ: chế biến giấy ở Bắc Giang, Bắc Ninh; luyện và tái chế kim loại ở Bắc Ninh, Thái Nguyên, .