Nghiên Cứu Sự Tích Tụ Cadimi Trong Nghêu Lụa (Paphia Undulata) Ở Vùng Ven Biển Tỉnh Bình Thuận

Nghiên cứu sự tích tụ cadimi trong nghêu lụa paphia undulata tại tỉnh Bình Thuận, cung cấp thông tin quan trọng về môi trường biển.

• Tác giả: Nguyễn Công Thành
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Thị Huệ
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Sự Tích Tụ Cadimi Trong Nghêu Lụa (Paphia Undulata Born, 1778) Ở Vùng Ven Biển Tỉnh Bình Thuận
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Giới thiệu về đối tượng nghiên cứu
• 0.2. Khái quát về kim loại Cadimi trong môi trường
• 0.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới về tích tụ kim loại nặng trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ
• 0.4. Sự tích tụ kim loại nặng trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ. Mối liên hệ giữa tích tụ kim loại nặng trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ với hàm lượng kim loại nặng trong các thành phần môi trường
• 0.5. Nghiên cứu về dạng tồn tại, liên kết của kim loại nặng trong trầm tích
• 0.6. Nguồn và cơ chế gây tích tụ kim loại nặng vào cơ thể động vật thân mềm hai mảnh vỏ
• 0.7. Tình hình nghiên cứu ở trong nước về tích tụ kim loại nặng trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ
• 0.8. Nghiên cứu đánh giá mức độ tích tụ kim loại nặng
• 0.9. Nghiên cứu về dạng liên kết của kim loại nặng trong trầm tích. Khái quát điều kiện tự nhiên và môi trường ở ven biển tỉnh Bình Thuận
• 0.10. Điều kiện tự nhiên, khí tượng thủy văn
• 0.11. Chất lượng môi trường ven biển
• 1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4.1. Phương pháp thu thập tổng hợp kế thừa thông tin, số liệu
• 1.4.2. Phương pháp khảo sát, thu mẫu tại hiện trường
• 1.4.3. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
• 1.4.4. Bố trí thử nghiệm trong phòng thí nghiệm
• 1.4.5. Phương pháp xử lý, đánh giá và kỹ thuật sử dụng
• 1.4.6. Số lượng mẫu vật, hóa chất và thiết bị phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu sự biến động và mối liên hệ hàm lượng Cd trong các hợp phần môi trường vùng ven biển tỉnh Bình Thuận
• 3.1.1. Hàm lượng Cd trong môi trường nước
• 3.1.2. Hàm lượng Cd trong trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du
• 3.1.3. Hàm lượng Cd trong trầm tích
• 3.1.4. Nghiên cứu dạng liên kết của Cd trong trầm tích
• 3.1.4.1. Dạng liên kết Cd trong trầm tích sông và vùng cửa sông
• 3.1.4.2. Dạng liên kết của Cd trong trầm tích ở vùng ven biển
• 3.1.4.3. Mối tương quan giữa các dạng liên kết của Cd trong trầm tích
• 3.1.5. Đánh giá rủi ro của các dạng liên kết Cd trong trầm tích
• 3.2. Nghiên cứu đánh giá sự tích tụ Cd trong nghêu lụa
• 3.2.1. Mức độ tích tụ Cd trong tổng mô của nghêu lụa
• 3.2.2. Mức độ tích tụ Cd theo kích thước của nghêu lụa
• 3.2.3. Mức độ Cd tích tụ theo bộ phận nghêu lụa
• 3.2.4. Mối liên hệ giữa sự tích tụ Cd trong nghêu lụa và Cd trong môi trường
• 3.3. Nghiên cứu khả năng tích tụ Cd trong nghêu lụa ở quy mô thí nghiệm
• 3.3.1. Thử nghiệm khả năng tích tụ từ ion Cd trong nước
• 3.3.2. Thử nghiệm khả năng tích tụ ion Cd trong nước và bổ sung thức ăn không bị nhiễm
• 3.3.3. Thử nghiệm khả năng tích tụ Cd từ nguồn thức ăn bị nhiễm Cd
• 3.4. Nguồn gây tích tụ Cd trong nghêu lụa
• 3.5. Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu tích tụ Cd trong nghêu lụa
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Sự Tích Tụ Cadimi Trong Nghêu Lụa

Nghêu lụa (Paphia undulata) là loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ (ĐVTMHMV) có giá trị kinh tế cao, đặc biệt trong xuất khẩu. Nhu cầu thị trường ngày càng tăng, đi kèm với yêu cầu khắt khe về an toàn thực phẩm. Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là kim loại nặng (KLN), đang tạo áp lực lớn lên ngành nuôi trồng thủy sản, trong đó có nghêu lụa. Cadimi (Cd) là một KLN đáng quan tâm do độc tính, tính bền vững và khả năng tích lũy sinh học cao. Nhiều vụ ngộ độc do hải sản nhiễm độc đã xảy ra trên thế giới, gây ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và thiệt hại kinh tế. Do đó, nghiên cứu về sự tích tụ Cd trong nghêu lụa là vô cùng quan trọng. ĐVTMHMV ăn lọc thụ động, dễ tích tụ KLN từ mùn bã hữu cơ, thực vật phù du, và trầm tích lơ lửng. Bình Thuận, với hoạt động nuôi trồng hải sản tiềm năng, cần được đánh giá kỹ lưỡng về khả năng, dạng liên kết và mức độ tích tụ Cd trong nghêu lụa, cũng như mối tương quan giữa sự tích tụ này với môi trường xung quanh.

1.1. Tầm quan trọng của nghêu lụa đối với kinh tế và xuất khẩu

Nghêu lụa đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực xuất khẩu thủy sản. Sản phẩm nghêu lụa đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong và ngoài nước, mang lại nguồn thu ngoại tệ đáng kể. Tuy nhiên, để duy trì và phát triển ngành, cần đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm của nghêu lụa. Yêu cầu về an toàn thực phẩm ngày càng khắt khe, đòi hỏi việc kiểm soát chặt chẽ các chất ô nhiễm, đặc biệt là kim loại nặng, trong quá trình nuôi trồng và khai thác.

1.2. Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng và tích tụ trong sinh vật biển

Ô nhiễm kim loại nặng từ các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt đang là mối đe dọa lớn đối với môi trường biển. Các kim loại nặng như Cd có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật biển, đặc biệt là các loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ. Điều này gây ra nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi tiêu thụ các sản phẩm thủy sản bị ô nhiễm. Do đó, việc nghiên cứu và đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong các loài sinh vật biển là vô cùng cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

II. Phân Tích Vấn Đề Tích Tụ Cadimi trong Nghêu Lụa Bình Thuận

Thực tiễn sản xuất cho thấy, một số loài ĐVTMHMV ở Việt Nam, đặc biệt là ở Bình Thuận và Kiên Giang, đã tích tụ Cd vượt quá giới hạn cho phép (GHCP) về an toàn thực phẩm. Bình Thuận có điều kiện tự nhiên đặc thù, chịu ảnh hưởng của nước trồi mạnh và mật độ thực vật phù du cao, có thể ảnh hưởng đến sự tích tụ KLN. Cd là kim loại có độc tính cao và khả năng tích lũy lớn trong sinh vật. Do đó, việc nghiên cứu sự tích tụ Cd trong nghêu lụa ở Bình Thuận là cấp thiết để đảm bảo an toàn thực phẩm và phát triển bền vững ngành nuôi trồng hải sản. Các nghiên cứu cần tập trung vào đánh giá mức độ tích tụ, dạng liên kết của Cd, và mối tương quan với môi trường.

2.1. Vượt ngưỡng Cadimi cho phép trong nghêu lụa tại Bình Thuận

Các kết quả quan trắc cho thấy hàm lượng Cd trong nghêu lụa ở một số khu vực tại Bình Thuận đã vượt quá giới hạn cho phép (GHCP) về an toàn thực phẩm. Điều này đặt ra một thách thức lớn đối với ngành nuôi trồng và khai thác nghêu lụa, đồng thời gây lo ngại về sức khỏe của người tiêu dùng. Cần có các biện pháp kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm Cd để đảm bảo an toàn cho sản phẩm nghêu lụa.

2.2. Ảnh hưởng của yếu tố môi trường đến sự tích tụ Cadimi

Các yếu tố môi trường như nước trồi, mật độ thực vật phù du, và đặc điểm địa hóa của trầm tích có thể ảnh hưởng đến sự tích tụ Cd trong nghêu lụa. Nước trồi mang theo các chất dinh dưỡng và kim loại nặng từ dưới sâu lên, trong khi thực vật phù du có thể hấp thụ và tích lũy Cd. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định các yếu tố môi trường nào có vai trò quan trọng trong quá trình tích tụ Cd trong nghêu lụa.

2.3. Độc tính và khả năng tích lũy sinh học của Cadimi

Cd là một kim loại nặng có độc tính cao và khả năng tích lũy sinh học lớn. Khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật, Cd có thể gây ra các tác động tiêu cực đến hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, và các cơ quan khác. Khả năng tích lũy sinh học của Cd cho phép nó tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây ra nguy cơ ô nhiễm cho các loài sinh vật ở bậc dinh dưỡng cao hơn, bao gồm cả con người.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Sự Tích Tụ Cadimi Trong Nghêu Lụa

Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá sự biến động hàm lượng Cd trong nước, trầm tích và nguồn thức ăn (trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du). Đồng thời, nghiên cứu xác định hàm lượng, tỷ lệ các dạng liên kết của Cd trong trầm tích để đánh giá mức độ rủi ro. Mức độ tích tụ Cd trong nghêu lụa được đánh giá theo kích thước, bộ phận cơ thể, và mối liên quan với môi trường. Các phương pháp thu thập, phân tích mẫu được sử dụng để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả. Mục tiêu là cung cấp cơ sở khoa học cho việc giám sát môi trường và đảm bảo an toàn thực phẩm.

3.1. Đánh giá biến động Cadimi trong nước trầm tích và thức ăn

Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá sự biến động của hàm lượng Cd trong các thành phần môi trường khác nhau, bao gồm nước biển, trầm tích, trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du. Việc phân tích hàm lượng Cd trong các thành phần này giúp xác định nguồn gốc và đường đi của Cd trong hệ sinh thái biển, từ đó đánh giá được mức độ ô nhiễm và nguy cơ tích tụ trong nghêu lụa.

3.2. Phân tích dạng liên kết Cadimi trong trầm tích và đánh giá rủi ro

Dạng liên kết của Cd trong trầm tích ảnh hưởng đến khả năng giải phóng và hấp thụ của Cd vào cơ thể sinh vật. Nghiên cứu này tiến hành phân tích các dạng liên kết khác nhau của Cd trong trầm tích, bao gồm dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với oxit sắt-mangan, dạng liên kết với chất hữu cơ, và dạng cặn dư. Dựa trên kết quả phân tích, đánh giá mức độ rủi ro của Cd đối với môi trường và sinh vật.

3.3. Đánh giá tích tụ Cadimi theo kích thước và bộ phận nghêu lụa

Nghiên cứu đánh giá mức độ tích tụ Cd trong nghêu lụa theo kích thước và các bộ phận khác nhau của cơ thể, bao gồm mang, màng áo, chân, hệ tiêu hóa, và tổng mô. Việc phân tích tích tụ Cd theo kích thước giúp xác định giai đoạn nào của nghêu lụa dễ bị ô nhiễm nhất, trong khi phân tích theo bộ phận giúp xác định cơ quan nào tích tụ Cd nhiều nhất. Kết quả này cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá nguy cơ ô nhiễm Cd đối với nghêu lụa.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Mức Độ Tích Tụ Cadimi Trong Nghêu Lụa

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự biến động hàm lượng Cd trong nước, trầm tích và thức ăn có mối liên quan chặt chẽ với nhau. Hàm lượng Cd và tỷ lệ các dạng liên kết trong trầm tích là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tích tụ Cd trong nghêu lụa. Mức độ tích tụ Cd thay đổi theo kích thước và bộ phận của nghêu lụa, với một số bộ phận có khả năng tích tụ Cd cao hơn. Mối tương quan giữa sự tích tụ Cd trong nghêu lụa và môi trường giúp xác định nguồn gốc và đường đi của Cd trong hệ sinh thái.

4.1. Mối liên hệ giữa Cadimi trong môi trường và tích tụ ở nghêu

Nghiên cứu chỉ ra rằng có một mối liên hệ đáng kể giữa hàm lượng Cd trong môi trường (nước, trầm tích, thức ăn) và mức độ tích tụ Cd trong nghêu lụa. Các khu vực có hàm lượng Cd cao trong môi trường thường có mức độ tích tụ Cd trong nghêu lụa cao hơn. Điều này cho thấy rằng ô nhiễm Cd trong môi trường có thể trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng và an toàn của nghêu lụa.

4.2. Ảnh hưởng của kích thước và bộ phận cơ thể đến tích tụ Cadimi

Kích thước và bộ phận cơ thể của nghêu lụa cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tích tụ Cd. Các nghêu lụa có kích thước lớn hơn thường có mức độ tích tụ Cd cao hơn so với các nghêu lụa nhỏ hơn. Ngoài ra, một số bộ phận cơ thể như mang và hệ tiêu hóa có xu hướng tích tụ Cd nhiều hơn so với các bộ phận khác. Điều này có thể liên quan đến cơ chế hấp thụ và xử lý Cd của các bộ phận này.

4.3. Xác định nguồn gốc và đường đi của Cadimi trong hệ sinh thái

Thông qua việc phân tích mối tương quan giữa sự tích tụ Cd trong nghêu lụa và môi trường, nghiên cứu giúp xác định nguồn gốc và đường đi của Cd trong hệ sinh thái. Kết quả cho thấy rằng Cd có thể xâm nhập vào hệ sinh thái từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, và sinh hoạt. Cd sau đó có thể được hấp thụ bởi sinh vật phù du, lắng đọng trong trầm tích, và tích tụ trong nghêu lụa thông qua chuỗi thức ăn.

V. Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thiểu Tích Tụ Cadimi Trong Nghêu Lụa

Dựa trên kết quả nghiên cứu, cần có các giải pháp để giảm thiểu tích tụ Cd trong nghêu lụa. Các giải pháp này bao gồm kiểm soát nguồn ô nhiễm Cd, cải thiện chất lượng môi trường nuôi trồng, và áp dụng các biện pháp quản lý bền vững. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan quản lý nhà nước, doanh nghiệp và cộng đồng để thực hiện các giải pháp này một cách hiệu quả. Việc đảm bảo an toàn thực phẩm và phát triển bền vững ngành nuôi trồng hải sản là mục tiêu quan trọng.

5.1. Kiểm soát và giảm thiểu nguồn ô nhiễm Cadimi vào môi trường

Để giảm thiểu tích tụ Cd trong nghêu lụa, cần tập trung vào việc kiểm soát và giảm thiểu nguồn ô nhiễm Cd vào môi trường. Điều này có thể được thực hiện thông qua việc áp dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, kiểm soát chặt chẽ các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp, và khuyến khích sử dụng các sản phẩm thân thiện với môi trường.

5.2. Cải thiện chất lượng môi trường nuôi trồng nghêu lụa

Chất lượng môi trường nuôi trồng có vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tích tụ Cd trong nghêu lụa. Cần đảm bảo rằng môi trường nuôi trồng có độ mặn, nhiệt độ, và hàm lượng oxy hòa tan phù hợp. Ngoài ra, cần kiểm soát sự phát triển của thực vật phù du và các loài tảo độc, và thực hiện các biện pháp phòng ngừa dịch bệnh.

5.3. Áp dụng biện pháp quản lý bền vững và giám sát Cadimi

Để đảm bảo phát triển bền vững ngành nuôi trồng nghêu lụa, cần áp dụng các biện pháp quản lý bền vững, bao gồm quy hoạch vùng nuôi trồng hợp lý, kiểm soát mật độ nuôi trồng, và sử dụng các phương pháp nuôi trồng thân thiện với môi trường. Đồng thời, cần thiết lập hệ thống giám sát thường xuyên hàm lượng Cd trong nghêu lụa và môi trường để phát hiện sớm các vấn đề ô nhiễm và có biện pháp xử lý kịp thời.

VI. Kết Luận Và Triển Vọng Nghiên Cứu Sự Tích Tụ Cadimi

Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn tổng quan về sự tích tụ Cd trong nghêu lụa ở Bình Thuận, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cơ chế tích tụ Cd, ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác, và hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu. Nghiên cứu sâu hơn về các dạng liên kết Cd trong trầm tích và vai trò của sinh vật phù du cũng cần được quan tâm. Kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành nuôi trồng hải sản.

6.1. Tóm tắt kết quả chính và ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu đã thành công trong việc đánh giá mức độ tích tụ Cd trong nghêu lụa ở Bình Thuận, xác định các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình tích tụ, và đề xuất các giải pháp giảm thiểu. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc giám sát môi trường, đảm bảo an toàn thực phẩm, và phát triển bền vững ngành nuôi trồng hải sản.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo về Cadimi và môi trường biển

Nghiên cứu này mở ra nhiều hướng nghiên cứu tiếp theo, bao gồm nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tích tụ Cd trong nghêu lụa, ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác (ví dụ: nhiệt độ, độ mặn) đến quá trình tích tụ, và hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu. Ngoài ra, cần nghiên cứu về tác động của Cd đến sức khỏe của nghêu lụa và các loài sinh vật khác trong hệ sinh thái biển.

6.3. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn quản lý môi trường

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng vào thực tiễn quản lý môi trường, bao gồm việc xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn về hàm lượng Cd trong nghêu lụa, thiết lập các chương trình giám sát môi trường, và triển khai các biện pháp kiểm soát ô nhiễm. Đồng thời, cần tăng cường công tác tuyên truyền và giáo dục cộng đồng về nguy cơ ô nhiễm Cd và các biện pháp phòng ngừa.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật môi trường của nghiên cứu sinh Nguyễn Công Thành có tiêu đề "Nghiên cứu sự tích tụ Cadimi trong nghêu lụa (Paphia undulata Born, 1778) ở vùng ven biển tỉnh Bình Thuận", được thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Nguyễn Thị Huệ và PGS. Nguyễn Quang Hùng (năm bảo vệ: 2023, mã số chuyên ngành: 9 52 03 20). Công trình có độ dài 131 trang, bao gồm 33 bảng số liệu, 56 hình vẽ/sơ đồ và 148 tài liệu tham khảo.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Nghêu lụa (Paphia undulata Born, 1778) là loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ (ĐVTMHMV) có giá trị kinh tế và xuất khẩu quan trọng tại Việt Nam. Đặc tính sinh học của nhóm này là ăn lọc thụ động, thức ăn chủ yếu gồm mùn bã hữu cơ, trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du. Do đó, chúng có khả năng tích lũy các kim loại nặng độc hại cao hơn hàng trăm đến hàng nghìn lần so với môi trường nước xung quanh. Trong số các chất ô nhiễm vô cơ, cadimi (Cd) là kim loại có độc tính cao, tồn tại lâu dài trong mô sinh vật với thời gian bán phân hủy từ 10 đến 35 năm, tạo phức bền vững với protein metallothionein (Cd7-MT) và tích tụ chủ yếu tại thận, gây độc tính sinh sản, rối loạn thần kinh và suy giảm chức năng thận ở người khi sử dụng thực phẩm bị nhiễm.

Tại Việt Nam, thực tiễn quan trắc an toàn thực phẩm từng ghi nhận các mẫu sò lông, nghêu lụa và điệp quạt khai thác tại vùng ven biển tỉnh Bình Thuận và Kiên Giang có hàm lượng Cd vượt giới hạn cho phép (theo Công văn số 1224/QLCL-CL1 ngày 15/07/2011 và Thông báo số 279/TB-CLNB-CL ngày 31/07/2012 của Cục và Cơ quan Quản lý chất lượng Nông Lâm sản và Thủy sản Nam Bộ). Vùng biển Bình Thuận lại là thủy vực đặc thù với hiện tượng nước trồi hoạt động mạnh vào mùa gió Tây Nam (tháng 7-8), mật độ thực vật phù du cao quanh năm và chịu áp lực từ các hoạt động xả thải ven bờ, bao gồm hoạt động khai thác sa khoáng titan với trữ lượng gần 600 triệu tấn (chiếm 92% trữ lượng cả nước trên diện tích 800 km²).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định gồm:

• Các nghiên cứu trong nước trước đây chủ yếu tập trung vào các loài bãi triều, cửa sông (như nghêu Bến Tre, sò lông, vẹm) và chỉ dừng lại ở việc xác định hàm lượng kim loại tổng số trong toàn bộ mô mềm hoặc hệ tiêu hóa.
• Chưa có nghiên cứu đồng bộ về mức độ và hệ số tích tụ sinh học của Cd trong nghêu lụa phân theo từng cơ quan/bộ phận riêng biệt (hệ tiêu hóa, mang, màng áo, chân, tổng mô) và theo các nhóm kích thước vỏ.
• Thiếu các dẫn liệu về phân bố 5 dạng liên kết hóa học của Cd trong trầm tích vùng biển ven bờ và mối tương quan giữa các dạng này với hàm lượng tích tụ sinh học.
• Chưa có khảo sát định lượng về hàm lượng Cd trong thành phần trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du (nguồn thức ăn lọc thụ động), cũng như chưa có thử nghiệm kiểm chứng để xác định rõ con đường tích tụ chính của Cd vào nghêu lụa (từ pha ion hòa tan trong nước hay từ nguồn thức ăn).

Mục tiêu nghiên cứu

• Mục tiêu tổng quát: Xác định được sự tích tụ kim loại Cd trong cơ thể nghêu lụa phục vụ công tác giám sát môi trường và đảm bảo an toàn thực phẩm.
• Mục tiêu cụ thể:
  1. Đánh giá được sự biến động hàm lượng Cd trong nước, trầm tích và nguồn thức ăn (trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du) và mối liên quan giữa các thành phần này.
  2. Đưa ra được hàm lượng, tỷ lệ các dạng liên kết của Cd trong trầm tích làm cơ sở đánh giá mức độ rủi ro và mối liên quan đến sự tích tụ Cd trong nghêu lụa.
  3. Đánh giá được mức độ tích tụ Cd trong cơ thể nghêu lụa theo kích thước, theo các bộ phận (mang, màng áo, chân, hệ tiêu hóa, tổng mô) và mối liên quan với hàm lượng Cd trong các hợp phần môi trường và nguồn thức ăn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu chính: Nghêu lụa (Paphia undulata Born, 1778). Để so sánh sinh thái, luận án thu thập thêm sò lông (Anadara subcrenata Lischke, 1896) và điệp quạt (Mimachlamys nobilis Reeve, 1852) sống cùng vùng sinh thái. Các hợp phần môi trường được nghiên cứu gồm nước, trầm tích đáy (Cd tổng số và 5 dạng liên kết), nguồn thức ăn gồm trầm tích lơ lửng kết hợp sinh vật phù du (TTLL&SVPD).
• Phạm vi không gian:
  • Vùng trọng điểm Bình Thuận: 22 trạm thu mẫu thuộc 6 hệ thống sông/cửa sông (sông Lòng Sông, sông Lũy, sông Cái, sông Cà Ty, sông Phan, sông Dinh) và 8 trạm vùng thu hoạch ven biển (BT1 đến BT8) phân bố tại huyện Tuy Phong, TP. Phan Thiết và TX. La Gi.
  • Vùng so sánh: Vùng biển huyện Vân Đồn - tỉnh Quảng Ninh (2 điểm: QN1, QN2) và vùng biển huyện Kiên Lương - tỉnh Kiên Giang (2 điểm: KG1, KG2).
• Phạm vi thời gian: Khảo sát hiện trường 10 đợt trong năm 2015 (tháng 3 đến tháng 12/2015) và 3 đợt trong năm 2016 (tháng 2, tháng 4, tháng 6/2016); kế thừa số liệu 4 đợt khảo sát đồng bộ vào mùa mưa (tháng 10-11/2013, tháng 11/2014) và mùa khô (tháng 4, tháng 5/2014) tại Bình Thuận.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các hướng nghiên cứu quốc tế và trong nước về sự tích tụ kim loại nặng trong ĐVTMHMV:

Tình hình nghiên cứu quốc tế

• Đánh giá hiện trường: Soegianto và Supriyanto (2008) phát hiện sò Anadara granosa tại Đông Java (Indonesia) tích tụ Cd từ 1,234 đến 2,404 mg/kg, vượt ngưỡng an toàn. Hossen và cộng sự (2015) khảo sát ĐVTMHMV ven biển Malaysia, ghi nhận Cd dao động từ 0,18 đến 8,51 mg/kg, trong đó sò xanh Scapharca broughtonii đạt mức cao nhất (8,51 mg/kg). Lias và cộng sự (2013) ghi nhận Cd trong Marcia marmorata đạt 1,9 - 7,1 mg/kg; Yusof và cộng sự (2004), Edward và cộng sự (2009) ghi nhận Cd trong Anadara granosa từ 1,49 đến 2,43 mg/kg. Qin và cộng sự (2021) phân tích 2.610 mẫu trên 5 loài tại Trung Quốc (Ruditapes philippinarum, Paphia undulata, Meretrix meretrix, Sinonovacula constricta, Meretrix lyrata), chỉ ra rằng hàm lượng kim loại giảm dần theo trật tự $\text{Zn} > \text{Cu} > \text{As} > \text{Cd} > \text{Cr} > \text{Pb} > \text{Hg}$, trong đó Paphia undulata có mức tích tụ Cd cao nhất (0,16 - 0,35 mg/kg).
• Thử nghiệm tích tụ trong phòng thí nghiệm: Odžak và cộng sự (1994) ghi nhận vẹm Mytilus galloprovincialis bắt đầu tích lũy Cd khi nồng độ trong nước đạt 9,6 nM (1,07 µg/L) sau 7 ngày. Chalkiadaki và cộng sự (2014) phơi nhiễm 3 loài thân mềm với nồng độ 0,5 mg/L Cd, xác định khả năng tích tụ sinh học đạt đỉnh ở màng áo vào ngày thứ 20, ở mang vào ngày thứ 15 và ở hệ tiêu hóa vào ngày thứ 10.
• Tích tụ theo bộ phận và kích thước: Yap và cộng sự (2014) nghiên cứu Polymesoda erosa, Donax faba, Gelonia expansa, chỉ ra Cd tập trung cao nhất ở vỏ (3,67 - 7,2 mg/kg) và thấp nhất ở chân (0,25 - 1,47 mg/kg). Về kích thước, AbdElGhany (2017) trên Venerupis decussata và Sami và cộng sự (2020) trên ba loài Ruditapes decussatus, Venerupis pullastra, Paphia undulata đều ghi nhận mối tương quan nghịch giữa kích thước vỏ và mức độ tích lũy kim loại.
• Nghiên cứu dạng liên kết trầm tích: Phương pháp chiết tuần tự 5 phân đoạn của Tessier và cộng sự (1979) được áp dụng rộng rãi. Turki (2007) ghi nhận Cd dạng không cặn dư chiếm 59,4% tại Biển Đỏ; Horsfall và Spiff (2001) thấy Cd dạng F2 chiếm 53% tại sông New Calabar; Glosinska và cộng sự (2005) nghiên cứu sông Odra; Passos và cộng sự (2010) đánh giá độ linh động tại cửa sông Poxim theo trật tự $\text{Pb} > \text{Zn} > \text{Cd} = \text{Ni} > \text{Cu} > \text{Cr}$. Liang và cộng sự (2018) tại vịnh Laizhou ghi nhận phân đoạn $\text{F1} + \text{F2}$ chiếm tới 49,14% vào mùa xuân.
• Cơ chế mô hình hóa: Dennis và cộng sự (2005b) phát triển mô hình sinh tích lũy ở hàu (Oyster Bioaccumulation Model - OBM), mô tả tương tác giữa pha hòa tan và pha thức ăn qua các thông số hệ số phân bố $K_{ow}$, độ dẫn qua mang $K_g$, tốc độ cấp thức ăn $I_R$ và tốc độ bài tiết $E_R$.

Tình hình nghiên cứu trong nước

• Hứa Thái Tuyến và cộng sự (2006) nghiên cứu sinh trưởng nghêu lụa Bình Thuận, xác định phương trình tương quan khối lượng - chiều cao: $W_{tt} = 0,0004H^{3,0454}$ và $W_m = 0,0002H^3$, chiều cao cực đại $H_\infty = 46,09 - 53,89\text{ mm}$, hệ số sinh trưởng $K = 0,89 - 1,126$, kích thước khai thác trung bình $29,04\text{ mm}$ (1+ tuổi).
• Lê Hùng Phú và cộng sự (2019) phân tích dạng liên kết của As và Pb tại hồ Thủy Triều (Khánh Hòa).
• Các tác giả Trần Đức Thạnh và cộng sự (2008), Nguyễn Công Thành và Lê Xuân Sinh (2009), Dương Thanh Nghị (2010), Võ Sĩ Tuấn (1997), Phạm Văn Thơm (2009), Nguyễn Công Thành (2016) đã công bố các dữ liệu về môi trường biển, nước trồi và chất lượng trầm tích ven bờ Việt Nam.

Vị trí của luận án

Luận án là công trình chuyên sâu đầu tiên tại Việt Nam đánh giá toàn diện sự tích tụ Cd trong nghêu lụa gắn liền với phân tích 5 phân đoạn địa hóa của Cd trong trầm tích ven biển và lượng hóa Cd trong thức ăn tự nhiên (TTLL&SVPD), kết hợp kiểm chứng qua thực nghiệm phơi nhiễm trong phòng thí nghiệm.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và các chỉ số đánh giá

1. Quy trình chiết tuần tự phân đoạn trầm tích (Tessier et al., 1979):
   • Phân đoạn 1 (F1 - Trao đổi): Tách bằng dung dịch $\text{MgCl}_2\text{ 1M}$ ($\text{pH} = 7,0$).
   • Phân đoạn 2 (F2 - Liên kết cacbonat): Tách bằng $\text{NaOAc 1M}$ chỉnh về $\text{pH} = 5,0$ bằng $\text{HOAc}$.
   • Phân đoạn 3 (F3 - Liên kết oxit Fe-Mn): Tách bằng dung dịch $\text{NH}_2\text{OH}\cdot\text{HCl 0,04M}$ trong $\text{HOAc 25%}$ ở $96^\circ\text{C}$.
   • Phân đoạn 4 (F4 - Liên kết hữu cơ và sunfua): Tách bằng $\text{HNO}_3\text{ 0,02M}$, $\text{H}_2\text{O}_2\text{ 30%}$ ($\text{pH} = 2,0$, đun nóng $85^\circ\text{C}$) và $\text{NH}_4\text{OAc 3,2M}$ trong $\text{HNO}_3\text{ 20%}$.
   • Phân đoạn 5 (F5 - Dạng cặn dư): Vô cơ hóa hoàn toàn bằng hỗn hợp axit mạnh $\text{HF} - \text{HClO}_4 - \text{HNO}_3$.
2. Các chỉ số sinh địa hóa và độc học:
   • Hệ số tích tụ sinh học từ nước (BCF - Bio-concentration Factor): Tỷ số giữa nồng độ Cd trong mô sinh vật ($\text{mg/kg}$) và nồng độ Cd hòa tan trong nước ($\text{mg/L}$). Phân mức: $\text{BCF} \le 250$ (thấp); $250 < \text{BCF} < 1000$ (trung bình); $\text{BCF} \ge 1000$ (cao).
   • Hệ số tích tụ sinh học từ trầm tích (BSAF - Biota-Sediment Accumulation Factor): Tỷ số giữa nồng độ Cd trong mô sinh vật ($\text{mg/kg}$) và nồng độ Cd trong trầm tích không tính dạng F5 ($\text{mg/kg}$). Phân mức: $\text{BSAF} \le 1$ (thấp); $1 < \text{BSAF} < 2$ (trung bình); $\text{BSAF} \ge 2$ (cao).
   • Hệ số ô nhiễm (CF - Contamination Factor) và nhân tố ô nhiễm thành phần (ICF - Individual Contamination Factor): $\text{ICF} = (\text{F1} + \text{F2} + \text{F3} + \text{F4}) / \text{F5}$.
   • Chỉ số đánh giá rủi ro môi trường (RAC - Risk Assessment Code): Tỷ lệ phần trăm của các dạng liên kết linh động $\text{RAC} = [(\text{F1} + \text{F2}) / \text{Cd}_{\text{tổng}}] \times 100%$. Phân mức: $<1%$ (không rủi ro), $1-10%$ (rủi ro thấp), $11-30%$ (rủi ro trung bình), $31-50%$ (rủi ro cao), $>50%$ (rủi ro rất cao).

Phương pháp lấy mẫu và phân tích

• Lấy mẫu hiện trường: Thực hiện theo các quy chuẩn kỹ thuật quan trắc môi trường biển của Bộ Tài nguyên và Môi trường (Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT, Thông tư số 31/2011/TT-BTNMT, Thông tư số 10/2021/TT-BTNMT; các tiêu chuẩn TCVN 6663-1:2011, TCVN 6663-3:2016, ISO 5667-9:2015 cho nước; TCVN 6663-19:2015, TCVN 6663-15:2004 cho trầm tích).
• Mẫu nguồn thức ăn (TTLL&SVPD): Thu bằng hệ thống lọc chuyên dụng với màng lọc sợi thủy tinh/cellulose nitrate kích thước lỗ lọc $0,45\ \mu\text{m}$ để giữ lại toàn bộ chất rắn lơ lửng và sinh vật phù du.
• Mẫu sinh vật: Thu 20 cá thể/vị trí tại 3 vị trí cho mỗi trạm vùng thu hoạch; giải phẫu phân tách các bộ phận: mang, màng áo, chân, hệ tiêu hóa và tổng mô.
• Phân tích dụng cụ: Xác định nồng độ kim loại Cd bằng hệ thống quang phổ phát xạ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS) và quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) tại phòng thí nghiệm đạt chuẩn.
• Thiết kế thử nghiệm trong phòng thí nghiệm:
  • Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng tích tụ ion $\text{Cd}^{2+}$ hòa tan trong môi trường nước ở các dải nồng độ kiểm soát, không bổ sung thức ăn.
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát tích tụ ion $\text{Cd}^{2+}$ hòa tan trong nước kết hợp bổ sung thức ăn sạch không nhiễm kim loại (vi tảo Chaetoceros sp.).
  • Thí nghiệm 3: Khảo sát tích tụ Cd hoàn toàn qua đường tiêu hóa bằng cách cho ăn nguồn thức ăn (TTLL&SVPD hoặc vi tảo) đã làm giàu/nhiễm Cd trong môi trường nước sạch.
• Phương pháp xử lý thống kê: Phân tích tương quan tuyến tính Pearson ($r$), phân tích hồi quy đơn biến và đa biến ($R^2$), kiểm định sai khác thống kê bằng phần mềm chuyên dụng.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan

Chương 1 tổng thuật các cơ sở lý luận và dữ liệu thực nghiệm liên quan đến đề tài:

• Đặc điểm sinh học đối tượng nghiên cứu: Nghêu lụa (Paphia undulata) phân bố ở độ sâu 5 - 24 m trên nền đáy cát bùn, mùn bã hữu cơ. Phương trình sinh trưởng Von Bertalanffy chỉ ra chiều cao cực đại $H_\infty$ đạt 46,09 - 53,89 mm; nhóm khai thác chính tập trung ở độ tuổi 1+ (chiều cao 24 - 40 mm tùy vùng). Thể tích lọc nước của loài đạt khoảng 48 lít nước/ngày đối với cá thể 20 g.
• Hóa học môi trường của Cadimi: Cd trong nước mặn chủ yếu tạo phức tan $\text{CdCl}^+$, $\text{CdCl}_3^-$, $\text{CdCl}_2$. Trong điều kiện khử của trầm tích, Cd kết tủa dưới dạng $\text{CdS}$ hoặc liên kết với pha hữu cơ humic/fulvic và oxit Fe-Mn.
• Điều kiện tự nhiên khu vực Bình Thuận: Mạng lưới sông ngòi gồm 8 lưu vực chính chảy qua địa hình dốc hẹp mang vật chất ra biển. Hoàn lưu gió mùa tạo nên hai mùa dòng chảy đối nghịch (hướng Bắc - Nam vận tốc 20 - 30 cm/s vào mùa Đông Bắc; hướng Đông Bắc vận tốc 50 - 60 cm/s vào mùa Tây Nam). Hiện tượng nước trồi tầng sâu vào mùa hè đưa muối dinh dưỡng photphat và nitrat lên tầng mặt, kích thích mật độ thực vật phù du phát triển mạnh mẽ. Vùng ven biển tập trung 800 km² mỏ sa khoáng titan tạo nguồn phát thải kim loại tiềm tàng.

Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết thiết kế mạng lưới trạm quan trắc, phương pháp phân tích và mô hình thử nghiệm:

• Hệ thống trạm thu mẫu: Thiết lập 22 trạm sông/cửa sông và 8 trạm vùng thu hoạch (BT1 - BT8) tại Bình Thuận, kết hợp 2 trạm tại Vân Đồn (Quảng Ninh) và 2 trạm tại Kiên Lương (Kiên Giang).

Khu vực nghiên cứu	Mã trạm đại diện	Vị trí địa lý / Môi trường
Tuy Phong (Bình Thuận)	TP1, TP2, LH2CD, BT7, BT8	Sông Lòng Sông, cửa biển Liên Hương, bãi nghêu Tuy Phong
Bắc Bình (Bình Thuận)	TP3, TP4, TP5, LH1CD, PT1	Sông Lũy, cửa sông Lũy, khu vực khai khoáng titan
Phan Thiết (Bình Thuận)	PT2, PT3, PT4, PT6, PT7, BT1, BT2, BT3	Sông Cái, sông Cà Ty, vùng thu hoạch Phan Thiết
Hàm Thuận Nam - La Gi	PT8, PT9, LGCD2, LG3, LG4, LGCD1, BT4, BT5, BT6	Sông Phan, sông Dinh, suối Nhum, vùng thu hoạch La Gi
Vân Đồn (Quảng Ninh)	QN1, QN2	Vùng nuôi/khai thác ĐVTMHMV Vân Đồn
Kiên Lương (Kiên Giang)	KG1, KG2	Vùng khai thác nghêu lụa, sò lông Kiên Lương

• Quy trình phân tích: Thực hiện chiết 5 phân đoạn của Tessier trên mẫu trầm tích khô, đo nồng độ Cd bằng ICP-MS. Các thông số nhiệt độ, độ muối ($S‰$), oxy hòa tan ($\text{DO}$), $\text{pH}$ và thế oxy hóa khử ($\text{Eh}$) được đo tại hiện trường.
• Bố trí 5 lô thí nghiệm: Theo dõi động học hấp thu Cd trên nghêu lụa, sò lông và điệp quạt theo các chu kỳ thời gian tiếp xúc và các chế độ dinh dưỡng khác nhau.

Chương 3. Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận chuyên sâu qua 5 nội dung:

1. Biến động Cd trong các hợp phần môi trường:
   • Hàm lượng Cd trong nước: Nồng độ Cd hòa tan trong nước biển tại các vùng thu hoạch ở Bình Thuận dao động ở mức vết ($\mu\text{g/L}$), hoàn toàn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 10-MT:2015/BTNMT đối với vùng nuôi trồng thủy sản và bảo vệ thủy sinh.
   • Hàm lượng Cd trong nguồn thức ăn (TTLL&SVPD): Đạt giá trị từ vài $\text{mg/kg}$ đến hàng chục $\text{mg/kg}$, cao hơn hàng nghìn lần so với pha nước hòa tan, phản ánh khả năng hấp phụ và cộng kết mạnh mẽ của Cd lên các hạt hữu cơ lơ lửng và tế bào vi tảo.
   • Hàm lượng Cd tổng số trong trầm tích: Dao động theo khu vực và mùa; giá trị tại các điểm cửa sông và khu vực chịu ảnh hưởng khai khoáng cao hơn các điểm xa bờ.
2. Dạng liên kết hóa học của Cd trong trầm tích:
   • Kết quả chiết 5 phân đoạn cho thấy sự phân bố tỷ lệ trung bình giữa các dạng: Dạng liên kết Fe-Mn oxit (F3) và dạng liên kết hữu cơ - sunfua (F4) chiếm tỷ lệ ưu thế ($20 - 33,7%$). Dạng cặn dư (F5) không linh động chiếm tỷ lệ lớn nhất ($>50-60%$).
   • Dạng trao đổi (F1) và dạng cacbonat (F2) có tỷ lệ thấp hơn nhưng có sự biến động giữa mùa khô và mùa mưa do sự thay đổi độ muối và $\text{pH}$.
   • Chỉ số rủi ro môi trường $\text{RAC}$ của Cd trong trầm tích vùng ven biển Bình Thuận, Kiên Giang và Quảng Ninh phần lớn nằm ở mức rủi ro thấp đến rủi ro trung bình ($\text{RAC} < 30%$).
   • Phân tích hồi quy tuyến tính giữa Cd tổng và 5 dạng liên kết ($n = 59$) cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa Cd tổng với các phân đoạn liên kết F2, F3 và F4.
3. Mức độ tích tụ Cd trong cơ thể nghêu lụa:
   • Tích tụ trong tổng mô: Hàm lượng Cd trung bình trong mô mềm nghêu lụa tại Bình Thuận trong thời gian nghiên cứu dao động dưới ngưỡng giới hạn tối đa cho phép theo quy chuẩn an toàn thực phẩm. So sánh liên vùng cho thấy mức độ tích tụ tại Bình Thuận tương đương Kiên Giang và cao hơn Quảng Ninh.
   • Tích tụ theo bộ phận cơ thể: Hàm lượng Cd phân bố không đều giữa các cơ quan, tuân theo trật tự giảm dần: $\text{Hệ tiêu hóa} > \text{Mang} > \text{Màng áo} > \text{Chân}$. Hệ tiêu hóa là cơ quan tích tụ Cd cao nhất, đóng vai trò then chốt trong tổng lượng Cd của toàn cơ thể.
   • Tích tụ theo kích thước và trọng lượng vỏ: Tồn tại mối tương quan nghịch giữa kích thước chiều cao vỏ ($H$) và khối lượng ($W$) với hàm lượng Cd tích tụ trong mô mềm. Các cá thể nghêu lụa có kích thước nhỏ (nhóm non) có tốc độ lọc và tích lũy nồng độ Cd tính trên một đơn vị khối lượng cao hơn các cá thể kích thước lớn.
   • Hệ số tích tụ sinh học: Chỉ số $\text{BCF}$ từ nước đạt giá trị rất cao ($>1000$), xếp nghêu lụa vào nhóm sinh vật có khả năng tích lũy sinh học cao. Chỉ số $\text{BSAF}$ từ trầm tích phản ánh mối liên hệ vừa phải giữa mô nghêu và nền đáy.
4. Mối liên hệ giữa tích tụ Cd trong nghêu lụa và các yếu tố môi trường:
   • Phân tích tương quan chỉ ra hàm lượng Cd tích tụ trong tổng mô nghêu lụa có mối tương quan thuận mạnh nhất và có ý nghĩa thống kê với hàm lượng Cd trong TTLL&SVPD ($r > 0,7$), tương quan vừa phải với Cd dạng oxit Fe-Mn (F3) trong trầm tích và tương quan yếu với nồng độ ion Cd hòa tan trong cột nước.
   • Mô hình hồi quy tuyến tính đa biến xác nhận hàm lượng Cd trong TTLL&SVPD cùng chỉ số rủi ro $\text{RAC}$ và phân đoạn F3 là các biến số giải thích chính cho hàm lượng Cd tích tụ trong sinh vật.
5. Thử nghiệm tích lũy trong phòng thí nghiệm:
   • Ở lô thí nghiệm chỉ có ion $\text{Cd}^{2+}$ trong nước (không có thức ăn), tốc độ tích tụ Cd vào mô nghêu diễn ra chậm, nồng độ tích lũy thấp.
   • Ở lô thí nghiệm có ion $\text{Cd}^{2+}$ kết hợp bổ sung vi tảo sạch, tốc độ hấp thu tăng lên do kích thích hoạt động lọc nước của tấm mang.
   • Ở lô thí nghiệm cho ăn nguồn thức ăn (vi tảo và trầm tích lơ lửng) đã bị nhiễm Cd trong môi trường nước sạch, hàm lượng Cd trong mô nghêu lụa, sò lông và điệp quạt tăng nhanh vượt bậc chỉ sau một thời gian ngắn, với hệ số tích tụ tương tự điều kiện tự nhiên. Thử nghiệm khẳng định: Nguồn thức ăn (TTLL&SVPD) là con đường chính truyền dẫn và gây tích tụ Cd vào nghêu lụa.
6. Đề xuất giải pháp giảm thiểu: Luận án đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý gồm: khoanh vùng và giám sát mùa vụ thu hoạch tránh thời kỳ nước trồi có sinh khối phù du cao; khuyến cáo kỹ thuật sơ chế loại bỏ hệ tiêu hóa/nội tạng trước khi chế biến sâu; kiểm soát nguồn xả thải tuyển quặng titan và chất thải công nghiệp từ các lưu vực sông đổ ra biển.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học

• Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm có hệ thống đầu tiên về mức độ và quy luật biến động của hàm lượng kim loại nặng Cd trong thành phần trầm tích lơ lửng kết hợp sinh vật phù du (TTLL&SVPD) tại vùng biển ven bờ tỉnh Bình Thuận.
• Lần đầu tiên công bố đặc tính phân bố 5 dạng liên kết hóa sinh của Cd trong trầm tích đáy vùng bãi nuôi và khai thác ĐVTMHMV ven biển miền Trung, làm rõ tỷ lệ dạng linh động sinh học thông qua chỉ số $\text{RAC}$ và nhân tố ô nhiễm $\text{ICF}$.
• Xác định định lượng quy luật phân bố Cd trong các cơ quan riêng biệt của nghêu lụa ($\text{Hệ tiêu hóa} > \text{Mang} > \text{Màng áo} > \text{Chân}$) và mối tương quan nghịch giữa kích thước cá thể với nồng độ tích lũy Cd.
• Chứng minh bằng thực nghiệm độc học sinh thái rằng sự tích tụ Cd trong nghêu lụa ở điều kiện tự nhiên diễn ra chủ yếu qua chuỗi dinh dưỡng (thức ăn lọc thụ động) thay vì qua con đường thẩm thấu/trao đổi ion trực tiếp từ pha nước.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

• Cung cấp luận cứ khoa học để cơ quan quản lý chất lượng thủy sản định hướng vùng giám sát an toàn thực phẩm, xác lập ngưỡng kích thước khai thác thương phẩm hợp lý (ưu tiên khai thác nhóm kích thước thương phẩm lớn có hàm lượng tích lũy tính theo tỷ lệ sinh khối thấp hơn).
• Đưa ra khuyến cáo thực tiễn trong chế biến xuất khẩu: việc sơ chế tách bỏ nội tạng/hệ tiêu hóa của ĐVTMHMV giúp loại bỏ phần lớn lượng Cd tích lũy, đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn thực phẩm khắt khe của thị trường trong nước và quốc tế.
• Hỗ trợ công tác quan trắc tài nguyên môi trường ven biển tỉnh Bình Thuận trong việc tích hợp chỉ tiêu Cd trong TTLL&SVPD vào mạng lưới quan trắc định kỳ.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Do điều kiện kỹ thuật hiện trường, mẫu trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du phải thu gom chung trên màng lọc $0,45\ \mu\text{m}$, chưa thể tách rời hoàn toàn thành phần hữu cơ vi tảo sống và hạt sét vô cơ mùn bã.
• Thử nghiệm tích lũy sinh học trong phòng thí nghiệm mới thực hiện trên một số đối tượng thức ăn đơn lẻ (như vi tảo Chaetoceros sp.), chưa mô phỏng hết tính đa dạng của quần xã sinh vật phù du và mùn bã hữu cơ ngoài tự nhiên.
• Số lượng đợt quan trắc chuyên sâu trong năm 2016 bị giới hạn (3 đợt) so với năm 2015 (10 đợt) do điều kiện kinh phí và thời gian nghiên cứu.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Tiếp tục nghiên cứu cơ chế giải độc và khả năng đào thải sinh học của Cd trong nghêu lụa sau thu hoạch bằng các chế độ lưu giữ trong môi trường nước sạch có kiểm soát.
• Mở rộng đánh giá động học tích tụ của các kim loại nặng độc hại khác (chì - Pb, thủy ngân - Hg, asen - As) trên nhiều loài ĐVTMHMV có giá trị kinh tế khác ở quy mô vùng biển miền Trung và Nam Bộ.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị cao cho nhiều nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên: Chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Độc học Môi trường, Sinh thái biển và Hải sản học có thể sử dụng phương pháp luận chiết 5 phân đoạn Tessier, quy trình lọc TTLL&SVPD và thiết kế thí nghiệm độc học sinh thái làm tài liệu tham khảo giảng dạy và nghiên cứu.
• Cơ quan quản lý nhà nước: Các đơn vị như Cục Chất lượng, Chế biến và Phát triển thị trường, Chi cục Thủy sản, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Thuận và các tỉnh duyên hải có cơ sở khoa học để thiết lập chương trình giám sát chất lượng vùng nuôi và kiểm soát an toàn thực phẩm nhuyễn thể hai mảnh vỏ.
• Doanh nghiệp và ngư dân khai thác thủy sản: Nắm bắt được quy luật tích tụ Cd theo mùa vụ và kích thước để điều chỉnh thời điểm khai thác, quy cách sản phẩm và áp dụng các biện pháp sơ chế, loại bỏ nội tạng thích hợp trước khi đưa ra thị trường tiêu thụ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hàm lượng Cd trong mô mềm nghêu lụa tại Bình Thuận trong thời gian nghiên cứu có vượt giới hạn an toàn thực phẩm không?

Trong thời gian khảo sát của luận án (2015 - 2016), hàm lượng Cd trung bình trong tổng mô mềm của nghêu lụa tại các vùng thu hoạch ven biển Bình Thuận nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép về an toàn thực phẩm của Bộ Y tế và các tiêu chuẩn quốc tế đối với sản phẩm ĐVTMHMV.

2. Bộ phận nào trong cơ thể nghêu lụa tích tụ hàm lượng Cd cao nhất?

Hệ tiêu hóa là cơ quan có mức độ tích lũy Cd cao nhất trong cơ thể nghêu lụa. Trật tự tích tụ Cd theo các cơ quan giảm dần như sau: $\text{Hệ tiêu hóa} > \text{Mang} > \text{Màng áo} > \text{Chân}$.

3. Con đường chính nào làm Cd xâm nhập và tích lũy vào cơ thể nghêu lụa?

Kết quả phân tích hồi quy hiện trường và thử nghiệm 3 lô thí nghiệm trong phòng nghiên cứu đã chứng minh nguồn thức ăn (gồm trầm tích lơ lửng và sinh vật phù du có kích thước phù hợp với cữ lọc của mang) là nguồn chính truyền dẫn và gây tích tụ Cd vào cơ thể nghêu lụa, trong khi sự hấp thu ion $\text{Cd}^{2+}$ hòa tan trực tiếp từ nước diễn ra với tốc độ không đáng kể.

4. Dạng liên kết hóa học nào của Cd chiếm ưu thế trong trầm tích đáy vùng biển nghiên cứu?

Trong trầm tích đáy vùng ven biển Bình Thuận, dạng cặn dư không linh động (phân đoạn F5) chiếm tỷ lệ cao nhất ($>50-60%$). Trong các dạng liên kết có khả năng chuyển hóa, dạng liên kết với oxit Fe-Mn (F3) và liên kết hữu cơ - sunfua (F4) chiếm tỷ lệ ưu thế ($20 - 33,7%$), trong khi các dạng linh động trao đổi (F1) và cacbonat (F2) chiếm tỷ lệ thấp hơn, dẫn đến chỉ số rủi ro môi trường $\text{RAC}$ đa số ở mức thấp đến trung bình.

5. Kích thước cá thể nghêu lụa có ảnh hưởng như thế nào đến hàm lượng tích tụ Cd?

Tồn tại mối tương quan nghịch giữa kích thước/khối lượng cá thể và nồng độ Cd trong mô mềm. Nhóm cá thể non, kích thước nhỏ có nồng độ tích lũy Cd trên một đơn vị khối lượng cao hơn so với nhóm cá thể trưởng thành, kích thước lớn.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Nguyễn Công Thành đã giải quyết một cách khoa học và hệ thống bài toán tích tụ kim loại nặng Cd trong nghêu lụa tại vùng ven biển tỉnh Bình Thuận. Bằng cách kết hợp giữa điều tra hiện trường đồng bộ trên các hợp phần môi trường (nước, trầm tích đáy, thức ăn lơ lửng) và thử nghiệm phơi nhiễm có kiểm soát trong phòng thí nghiệm, công trình đã làm sáng tỏ cơ chế tích tụ Cd chủ yếu thông qua nguồn thức ăn tự nhiên và xác lập quy luật phân bố Cd tập trung cao nhất ở hệ tiêu hóa cũng như nhóm cá thể non. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm vững chắc, đóng góp trực tiếp cho công tác quan trắc chất lượng môi trường biển, định hướng quản lý khai thác và nâng cao tiêu chuẩn an toàn thực phẩm thủy sản xuất khẩu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan 28 trang: Khái quát về đối tượng nghêu lụa, kim loại Cd được nghiên cứu; tình hình nghiên cứu về sự tích tụ, mối liên hệ, dạng tồn tại, liên kết của Cd trong môi trường; cơ chế, nguồn gây tích tụ kim loại nặng vào ĐVTMHMV của trong và ngoài nước; khái quát điều kiện tự nhiên, môi trường của vùng ven biển tỉnh Bình Thuận. Tài liệu và phương pháp 17 trang: Trình bày về thời gian, địa điểm, phương pháp, kỹ thuật và vật liệu nghiên cứu. Kết quả và thảo luận 55 trang: Trình bày các kết quả nghiên cứu về: Biến động và mối liên hệ hàm lượng Cd trong các hợp phần môi trường vùng ven biển Bình Thuận; Dạng liên kết của Cd trong trầm tích vùng ven biển Bình Thuận; Đánh giá sự tích tụ Cd trong nghêu lụa ở điều kiện hiện trường; Đánh giá khả năng tích tụ Cd trên nghêu lụa ở quy mô thí nghiệm.

+ Kết luận và kiến nghị 2 trang: Tóm lược nhất những kết quả chính đạt được và một số kiến nghị; + Danh mục công trình của tác giả 1 trang: Đã liệt kê 5 công trình của nghiên cứu sinh đã công bố có liên quan đến luận án; + Tài liệu tham khảo 14 trang: Liệt kê 148 tài liệu tham khảo được trình bày theo quy định của Học viện Khoa học và Công nghệ; + Phụ lục 10 trang: Minh họa cho một số kết quả trong nội dung của luận án. Giới thiệu về đối tượng nghiên cứu Nghêu lụa (Paphia undulata Born, 1778) là một trong những loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ thuộc ngành động vật thân mềm Mollusca, lớp hai mảnh vỏ Bivalvia, bộ Venerida, họ Veneridae, giống Paphia Roding, 1798. Nghêu lụa có đặc điểm hình oval dài, mặt ngoài láng có những vân hình chữ chi ở khắp mặt vỏ. Mặt ngoài vàng nhạt, mặt trong trắng.

Mùa vụ khai thác chủ yếu từ tháng 12 đến tháng 6 năm sau [14]. Nghêu lụa phân bố ở các vùng biển trên thế giới chủ yếu từ Biển Đỏ tới Úc và Nhật Bản [15]. Trong khu vực Đông Nam Á, nghêu lụa phân bố phổ biến ở vịnh Thái Lan và trở thành một trong những nguồn lợi ĐVTMHMV quan trọng của Thái Lan [16]. Kết quả điều tra khảo sát ở Việt Nam cho thấy, nghêu lụa phân bố nhiều nhất ở khu vực vùng biển nông ven biển miền Trung đến Nam Bộ và sống vùi trong nền đáy bùn cát.

Nghêu lụa phân bố tập trung chủ yếu ở vùng biển Hà Tiên, Rạch Giá, quần đảo Bà Lụa (Kiên Giang) và vùng biển ven bờ Bình Thuận. Ở Bình Thuận, nghêu lụa phân bố từ Phan Rí đến Hàm Tân. Tổng trữ lượng nghêu, sò, điệp khoảng 50.000 tấn, khả năng khai thác hàng năm 25 - 30 nghìn tấn. Nghêu lụa đã và đang được nuôi bằng cách khoanh vùng bãi phân bố tự nhiên để quản lý và thu hoạch; một số tỉnh/thành phố nuôi nghêu lụa trong dàn lồng treo, như ở Quảng Ninh.

Nghêu lụa phân bố chủ yếu ở vùng biển có độ sâu từ 5 - 24m sâu. Chất đáy của vùng phân bố sơ bộ được xác định là cát, cát bùn, cát mịn và cả ở những nơi cát có pha vỏ sinh vật cùng mùn bã hữu cơ. Kết quả nghiên cứu của Hứa Thái Tuyến và cộng sự (2006), cho thấy nghêu lụa ở Bình Thuận là động vật không đồng tăng trưởng và có tốc độ tăng trưởng khối lượng nhanh hơn chiều cao (Wtt = 0,0004H3,0454, Wm = 0,0002H3. Giá trị b > 3 cho thấy khối lượng toàn thân và phần mềm đều tăng nhanh hơn so với tốc độ tăng trưởng của chiều cao (Hình 1.

Các phương pháp tính toán khác nhau cho phép xác định các thông số tăng trưởng của nghêu lụa trong phương trình sinh trưởng Von Bertalanffy với chiều cao cực đại (H∞) nằm trong khoảng = 46,09 - 53,89 mm; hệ số sinh trưởng K = 0,89 - 1,126. Nghêu lụa sau 1 năm tuổi đạt kích thước trong khoảng 28,5 - 30,6 mm, và đạt kích thước cực đại sau 6+ năm tuổi. Kích thước trung bình của nghêu khai thác hiện nay là 29,04mm, tức đạt 1+ tuổi. Cấu trúc kích thước đàn khai thác của nghêu lụa ở Phan Rí tập trung ở khoảng chiều cao 32 - 40 mm, còn ở Phan Thiết là nhóm 24 - 34 mm và ở Hàm Tân là nhóm 22 - 34 mm (Hình 1.

Tương quan giữa khối lượng Hình 1. Cấu trúc kích thước đàn khai (W, g) - chiều cao (H, mm) của nghêu thác của nghêu lụa ở Bình Thuận lụa ở Bình Thuận Nguồn: Hứa Thái Tuyến và ctv, 2006 Độ béo của nghêu ở Hàm Tân cao hơn so với hai vùng còn lại là Phan Thiết và Phan Rí. Nghêu phát triển thuận lợi và có độ béo cao nhất nhất trong thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 (trong và sau thời kỳ có hiện tượng nước trồi) và bất lợi nhất trong khoảng từ tháng 3 - 5. Một trong những đặc điểm sinh học đặc trưng của các loài ĐVTMHMV là ăn lọc thụ động, thức ăn chủ yếu tìm thấy trong dạ dày là mùn bã hữu cơ, thực vật phù du và động vật nguyên sinh [2].

Do đó, các loài ĐVTMHMV này được các nhà khoa học đánh giá có vai trò sinh thái rất lớn trong việc làm sạch môi trường nước [18]. Qua nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới cho thấy, chúng có khả năng tích tụ các chất ô nhiễm trong cơ thể khá cao, cao hơn cả trăm lần thậm chí cả nghìn lần so với kim loại có trong nước. ĐVTMHMV có đặc tính sinh học chung như sau: 1/ Lọc nước: Đặc tính đặc biệt của loài này là lọc nước do cấu tạo có hai siphon: siphon hút nước và siphon thoát nước. Do vậy, các nhà nghiên cứu đã ví mang của chúng giống như một nhà mày lọc nước nhỏ, ví dụ một con nghêu nặng khoảng 20g một ngày có thể lọc được 48 lít nước.

2/ Hô hấp: Với cấu tạo đặc biệt của tấm mang, ĐVTMHMV bắt mồi một cách thụ động và liên tục. Mang đóng vai trò quan trọng với chức năng lọc thức ăn và hô hấp. Sự bắt mồi của nhuyễn thể hai mảnh vỏ thực hiện theo cách lọc nhờ vào hoạt động của tấm mang ĐVTMHMV chỉ lựa chọn kích thước của thức ăn không cần kén chọn loại thức ăn. Tuy nhiên, khi đi qua mang thức ăn sẽ được chọn lọc và đi tiếp vào hệ tiêu hoá, phần còn lại bị đẩy ra ngoài.

3/ Sự tích tụ sinh học: Đây là một trong tính chất đặc biệt của ĐVTMHMV, loài sinh vật không xương sống (Invertebrate) so với các loài khác. ĐVTMHMV là loài có tích tụ sinh học cao hơn hẳn so với các động vật có xương sống (Vertebrate) và động vật sống trên cạn đồng thời chúng bài tiết ra ngoài nhiều hơn. Môi trường để 7 cho ĐVTMHMV hấp thu, bài tiết là môi trường nước và môi trường bùn đáy. Sự tích luỹ các chất ô nhiễm trong cơ thể của ĐVTMHMV xảy ra cao nhất và chất ô nhiễm khuếch tán qua mang, hoặc thẩm thấu qua bề mặt của cơ thể.

Đây là con đường duy nhất của chúng có thể hấp thu được từ nước, khi các chất ô nhiễm hoà tan trong nước, hoặc liên kết với các chất lơ lửng có kích thước rất nhỏ vài µm phù hợp với kích thước thức ăn của ĐVTMHMV [2]. Trong thực tiễn, đã ghi nhận ĐVTMHMV tích tụ KLN ở mức độ vượt GHCP ở nhiều vùng trên thé giới. Nghiên cứu của Soegianto và Supriyanto (2008) ghi nhận một số mẫu sò Anadara granosa có hàm lượng Cd (1,234 - 2,404mg/kg) cao hơn nhiều so với GHCP [19]. Hossen và cộng sự (2015) ghi nhận giá trị cao nhất của Cd ghi nhận trên loài sò xanh Scapharca broughtonii (8,51 mg/kg) thu thập tại Pantai Remis (Perak) đã vượt quá GHCP theo tiêu chuẩn về mức độ toàn thực phẩm của Malaysia (1 mg/kg) và tiêu chuẩn quốc tế ICES,1998 (1,8 mg/kg) [20].

Lias và cộng sự (2013) cũng ghi nhận Cd trong loài Marcia marmorata dao động từ 1,9 đến 7,1 mg/kg, cao hơn GHCP [21]. Nghiên cứu của Yusof và cộng sự (2004) [22], Edward và cộng sự (2009) cũng ghi nhận Cd tích tụ trong sò lông Anadara granosa khá cao, dao động từ 1,49 đến 2,43 mg/kg, như vậy một số mẫu đã ghi nhận hàm lượng Cd trong sò lông ở mức vượt GHCP [23]. Ở Việt Nam, sản phẩm ĐVTMHMV trong vùng thu hoạch của tỉnh Bình Thuận và Kiên Giang đã từng có hiện tượng bị nhiễm kim loại Cd trên mẫu sò lông nguyên con ở mức vượt giới hạn tối đa cho phép. Theo Công văn số 1224/QLCL- CL1 ngày 15/07/2011 của Cục QLCL Nông Lâm sản và Thuỷ sản thông báo về kết quả đánh giá mức độ tích tụ Cd trong sò lông ở Bình Thuận và Kiên Giang cho thấy, Cd tích tụ tập trung nhiều nhất ở mang và màng áo; cần phải tách bỏ phần mang và màng áo trước khi tiêu thụ.

Sau đó, liên tiếp các thông báo của Cơ quan QLCL Nông Lâm sản và Thuỷ sản Nam Bộ về chế độ thu hoạch và xử lý sau thu hoạch đối với sò lông ở vùng thu hoạch này phải tách bỏ phần mang và màng áo trước khi tiêu thụ. Theo thông báo số 279/TB-CLNB-CL ngày 31/07/2012 của Cơ quan QLCL Nông Lâm sản và Thuỷ sản Nam Bộ cho phép thu hoạch sò lông và điệp ở tỉnh Bình Thuận, nhưng phải tách bỏ mang, màng áo và nội tạng đối với sò lông; đối với điệp quạt phải sơ chế, chế biến phù hợp để tách lấy phần cồi trước khi tiêu thụ. Khái quát về kim loại Cadimi trong môi trường Trong nước, các KLN thường tồn tại ở dạng ion kim loại tự do, hoặc ở dạng phức chất kim loại liên kết với các thành phần vô cơ và hữu cơ có trong môi trường nước. Độ pH trong môi trường nước đóng vai trò rất quan trọng, nếu pH thấp thì khả 8 năng hoà tan hoặc trao đổi ion của một số kim loại sẽ xảy ra mạnh hơn thay vì kết tủa và lắng xuống mặt bùn đáy.

Độ pH cao sẽ làm tăng khả năng tạo thành các hydroxit kim loại hoặc các cacbonat kim loại và đồng thời cũng làm tăng khả năng liên kết các ion kim loại với các chất hữu cơ có trong môi trường nước, tạo thành các bông cặn lắng xuống và hấp phụ trên bề mặt bùn đáy. Tuy nhiên, không phải tất cả các kim loại đều có phản ứng này ví dụ như ion kim loại cadimi (Cd2+) dễ kết hợp với ion clorua tạo phức Clorua tan trong nước mà không hấp phụ trên bề mặt bùn đáy [24]. Trong môi trường, Cd thường ít linh động hơn các kim loại nặng khác [25]. Cd tạo phức với humic và fulvic trong môi trường nước.

Tính chất hoá học của Cd phụ thuộc vào pH.