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.