Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu độc tính sinh thái của các loại nước thải công nghiệp tại thành phố Đà Nẵng đối với loài Bèo Tấm (Lemna minor Linnaeus, 1753) và đề xuất một

Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu độc tính sinh thái của các loại nước thải công nghiệp tại thành phố Đà Nẵng đối với loài Bèo Tấm (Lemna minor Linnaeus, 1753) và đề xuất một số giải pháp giám sát chất lượng nước là đánh giá được độc tính sinh thái của nước thải công nghiệp tại thành phố Đà Nẵng đối với loài bèo tấm (Lemna minor) và đề xuất được các giải pháp sử dụng bèo tấm (Lemna minor) để giám sát nước thải công nghiệp tại thành phố Đà Nẵng.

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRUONG DAI HQC SU PHAM

HUYNH THỊ BÍCH HÒA

NGHIÊN CỨU ĐỘC TÍNH SINH THÁI CỦA CÁC LOẠI NƯỚC 'THẢI CÔNG NGHIỆP TẠI THÀNH PHÓ ĐÀ NẴNG ĐÓI VỚI

LOÀI BÈO TAM (Lemna minor Linnaeus, 1753) VA DE XUAT

MOT SO GIAI PHAP GIAM SAT CHAT LUQNG NUOC

LUAN VAN THAC Si KHOA HQC

ĐÀ NẴNG, NĂM 2017

Trang 2

HUYNH THỊ BÍCH HOA

INGHIEN CỨU ĐỘC TÍNH SINH THÁI CỦA CÁC LOẠI NƯỚC

'THẢI CÔNG NGHIỆP TẠI THÀNH PHÓ ĐÀ NẴNG DOI VOI

LOÀI BEO TAM (Lemna minor Linnaeus, 1753) VA DE XUAT

MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIÁM SÁT CHÁT LƯỢNG NƯỚC

Chuyên ngành : Sinh thái học

Mã số : 60.42.01.20

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ VĂN MINH

ĐÀ NẴNG - NĂM 2017

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện tại phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học,

“Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thẻ

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Võ Văn

Minh đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình

Xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học

vừa qua

Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học và Khoa Sinh - Môi trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng đã tạo

điều kiện cho tôi trong quá trình học tập

Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã

luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện

đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý thầy cô giáo, các cơ quan, bạn bè đồng nghiệp đóng góp thêm ý kiến để bản thân tôi có thể

hoàn thiện hơn trong nghiên cứu khoa học và có nhiều kinh nghiệm hơn trên

con đường tiếp theo

Trang 4

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào

khác

'Tác giả luận văn

Trang 5

MỤC LỤC

2 Mục tiêu nghiên cứu -

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4 Bố cục đề tài

CHUONG 1 TONG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÔNG QUAN VỀ BÈO TÁM

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Độc HỌC SINH THÁI 'NƯỚC THẢ CÔNG NGHIỆP TREN THÊ GIỚI VÀ VIỆT NAM . -

1.2.1 Các khái niệm “

122 Tình hình nghiên cứu độc học sinh thi tên thể giới và Việt Nam 10

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘC HỌC SINH THÁI CỦA NƯỚC

THAI CÔNG NGHIỆP ĐỒI VỚI BÈO TAM (Lemna minor Linnaeus, 1753)

TRÊN THỀ GIỚI VÀ VIỆT NAM 17

1.3.1 Tình hình nghiên cứu độc học sinh thái của nước công nghiệp đối

với bèo tắm (1,ewna minor) trên thể giới - 1 1.3.2 Tình hình nghiên cứu độc học sỉ sinh thái của nước óc công nghiệp đối

với bèo tấm tại Việt Nam 20

1.4 TONG QUAN VE NUGC THAI CONG NGHIEP ở ĐÀ NẴNG VÀ

PHƯƠNG PHAP GIAM SAT CHAT LUQNG NUGC THAI CONG

NGHIEP G DA NANG 7 ee

Trang 6

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 25

2.3 PHAM VI NGHIÊN CỨU 26

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.4.1 Phương pháp hồi cứu tài liệu - - seve 26

2.4.2 Phương pháp thực địa seo 2Ổ

2.4.3 Phương pháp nghiên cứu trong thí " -

2.4.4 Phương pháp tính toán kết quả

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu : _

CHƯƠNG 3 KÉT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Hee 33Ỷ

3.1 KHỬ TRÙNG VA NUOI CAY BEO TÂM

3.2 BOC TINH SINH THÁI CỦA NƯỚC THÁI CôNG NGHIỆP fo} ĐÀ

NANG DOI VOI BEO TAM (Lemna minor Linnaeus, 1753) wT 3.2.1 Kết quả trong thử nghiệm với nước thải của Công ty Dệt may 29/3

Đà Nẵng " ˆ .ẽố .38

3.2.2 Kết quả trong thử tứ nghiệm ví với nước thải mạ ca thép Céng ty thép Hoa

Phát Đà Nẵng =

3.24 So sánh độc tinh sinh thấ của các loại nước tả lên bèo tắm -

3.2.4 Tương quan giữa nồng độ các loại nước thải và các tham số phân tích -

3.3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG LOÀI BÈO TÂM ĐỀ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP TẠI THÀNH PHO DA

NÀNG teat -.- 60

KET LUAN VA KIEN NGHI 62

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYET DINH GIAO DE TAI (Ban sao)

Trang 7

APHA BOD BVMT CCN COD ĐVKXS ECso HTXL ISO KCN KCX KLN LCso OECD QCVN SIS ss TCCP TDS TSS

DANH MVC CAC CHU VIET TAT

American Public Health Association

Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá Bảo vệ môi trường Cụm công nghiệp Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học Động vật không xương sống 'Nồng độ ức chế sinh trưởng 50% sinh vật thực nghiệm (Effective concentration 50%) Hệ thống xử lý Tiêu chuẩn quốc tế (International Organization for Standardization) Khu công nghiệp Khu chế xuất Kim loại nặng Lethal concentration — Nong d6 gay chét 50% sinh vat thir nghiệm

Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development)

Quy chuẩn Việt Nam

Tiêu chuẩn của Thụy Điển - Swedish Standard Suspendid solids — chất rắn lơ lửng

Tiêu chuẩn cho phép Total dissolved solids

Trang 8

Tén bang Trang bang Thành phần dung địch gốc để pha môi trường nuôi Bảng 2.1 cấy SIS ¬ 8 27

Thể tích dung dịch gốc để pha 100ml môi trường

Bảng 2.2 nuôi cấy SIS - 28

Bảng 2.3a | Dãy nông độ của nước thải đệt may trước khi xử lý | 30 Bảng 2.3b | Dãy nông độ của nước thai dét may sau khi xu lý 30 Bảng 2.3e | Dãy nồng độ của nước thải xi mạ trước khi xử lý 30

Bang 2.3d | Dãy nồng độ của nước thải xi mạ sau khi xư lý 30 Bảng 3.1 | Số lượng lá trong thời gian nuôi cấy 7 ngày 33

Đánh giá hiệu quả khử trùng của Ca(OCD2 0,5%,

Bảng 3.2 NaOCl 0,5% va NaOCl 0,05% 35

Mức độ ức chế trưởng của nước thải dệt ma)

Bảng 3.3 Ộ ¬ omy) 40

trước khi xử lý lên bèo tắm

Mức độ ức chế tăng trưởng của nước thải dệt ma;

Bang 3.4 sau khi xử lý lên bèo tắm 6 g ung & my | 4 Mức độ ức chế tăng trưởng của nước thải xi mạ sau xử

Bảng 3.5 lý lên bèo tắm 4 metus mm %4

Kết quả phân tích tương quan giữa các biến đo lườn,

Bing36 | 204p D7) trong thử nghiệm với nước thải dệt may trước xử lý tương quan g 8Í sọ

Kết quả phân tích tương quan giữa các biến đo lườn;

Bảng31 | TẾ trong thử nghiệm với nước thải dệt may sau xử lý Bauan et 8l so

Kết quả phân tích tương quan giữa các biến đo lườn/

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang hình

Hình 2.1 | Bèo tâm (Lemna minor Linnaeus, 1753) 25

ery “Thiết kế thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn 2o CRD

Hình 2.3 | Xác định diện tích mặt lá trên Medealab 31 : Bèo tấm nuôi cấy 7 ngày sau khi khử trùng với

Hình 3.1 Ca(OCl)2 0,5%, NaOCl 0,5%, NaOCl 0,05% 34 Hình 3.2 | Biểu đỗ đánh giá hiệu quả khử trùng loài Bèo tắm 36 Hình33 Kết quả các biến đo lường ở đâu và cuỗi thừ nghiệm ình 3o

với nước thải đệt may trước khi xử lý

; Phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng của bèo tâm

Hình 3.4 42

trong nước thải dệt may trước xử lý

- Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuỗi thử nghiệm

Hình 3.5 với nước thải dệt may sau khi xử lý 44 ; 'Bèo tâm lúc bắt đầu thí nghiệm va sau 168h ở nông

Hình 3.6 độ 100% nước thải dệt may sau khi xử lý 44 ; Phân trăm ức chế tốc độ tăng trưởng của bèo tim

Hình 3.7 - 47

trong nước thải dệt may sau xử lý

Bèo tắm sau thời gian 4 ngày thử nghiệm (a) và sau 7

Hình 3.8 | ngày thử nghiệm (b) của nước thải xi mạ trước xử lý,|_ 50 mẫu đối chứng (c) sau 4 ngày thử nghiệm

Kế lãnđoT ầ củi thinghiém nud

Hinh 3.9, | Kết quả biến đo lường ở đầu và cuỗi thí nghiệm nước 3 thải xi mạ sau xử lý

'Bèo tắm sau 7 ngày thử nghiệm với nước thải xi mạ

Hình 3.10 | sau xử lý ở nồng độ 40% (a), 50% (b) và mẫu đối| chứng (e) 53

Trang 10

Phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng của nước thải xi mạ Hình 3.11 sau xử lý 56 - Giá trị EC50 của các loại nước thải chưa xử lý đối Hình 3.12 57 với bèo tắm

iá tri EC50 của các loại i sau xử lý đối với

Hình 3 13, | Ctế tr EC50 của các loại nước thải sau xử lý đối với bèo tắm 58

Trang 11

MỞ ĐÀU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở Việt Nam đến nay, đánh giá tác động của nước thải lên môi trường chủ yếu dựa vào các chỉ tiêu: BOD, COD, TDS, TS Những chỉ tiêu đó chỉ

thể hiện được mức độ nhiễm bẩn của nước thải mà chưa thể hiện được độc

tính của nước thải tác động lên hệ sinh thái Vì vậy ngoài những chỉ tiêu trên

việc xác định chỉ số ECs„ bằng các thử nghiệm độc tính sinh thái của nước

thải là rất cần thiết để đánh giá chính xác và đầy đủ sự tác động của nước thải lên hệ sinh thái

Quy trình thử nghiệm độc học sinh thái đã được áp dụng và phát triển tại

các nước Mỹ, Nhật, Canada và nhiều nước trên thế giới bằng các sinh vật khác

như: cá, động vật giáp xác, hai mảnh vỏ, thực vật thủy sinh và vi khuẩn

(APHA, 1998; Pica - Granados và cs, 2000) Trong đó, nhiều nghiên cứu khẳng định rằng loài Bèo tắm là thực vật sản xuất sơ cấp quan trọng thuộc chuỗi thức

ăn thủy sinh Với kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản, thời gian thế hệ ngắn và đặc biệt có sự nhạy cảm với các chất ô nhiễm, chúng thích hợp sử dụng làm đối tượng đánh giá chất lượng nguồn nước thải thông qua các thử nghiệm độc tính sinh thái trong phòng thí nghiệm [22] Tổ chức OECD đã ban hành quy

chuẩn về thử nghiệm độc học sinh thái bằng nhiều loài Bèo tim nhu Lemna

Gibba, Lemna minor, Spirodela, và được sử dụng rộng rai tại các nước cộng đồng Châu Âu [41]

Tuy nhiên tại Việt Nam Bèo tấm được sử dụng chủ yếu trong xử lý nguồn nước bị ô nhiễm Nitơ, Phốt pho [10] Việc nghiên cứu, sử dụng Bèo tắm làm sinh vật đánh giá độc tính sinh thái nguồn nước thải công nghiệp vẫn chưa

được quan tâm

Từ cơ sở khoa học trên tôi chọn đề tài “Nghiên cứu độc tinh sinh thái

Trang 12

tém (Lemna minor Linnaeus, 1753 ) và đề xuất một số giải pháp giám sát chất lượng nước” Đề tài này nghiên cứu những ảnh hưởng của nước thải lên

loai béo tim (Lemna minor Linnaeus, 1753) théng qua chi sé ECs) (Effective concentration) Qua đó đề xuất mét sé giai phap sir dung béo tam (Lemna

minor Linnaeus, 1753) dé gidm sat chất lượng nước thải công nghiệp tại thành

phố Đà Nẵng

2 Mục tiêu nghiên cứu

'Đánh giá được độc tính sinh thái của nước thải công nghiệp tại thành phố

Đà Nẵng đối với loài bèo tắm (/ema minor) thông qua chỉ số: ngưỡng ức

ché ECs (Effective concentration) va dé xuat duge cdc giải pháp sử dụng bèo

tim (Lemna minor) dé giém sat nước thải công nghiệp tại thành phố Đà Nẵng

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu này mở ra khả năng sử dụng Bèo tắm để giám sát chất lượng,

nước thải tại Việt Nam

4 Bố cục đề tài

Luận văn bao gồm 62 trang và có các phần như sau: Mở đầu 02 trang

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Đối tượng, nội dung, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 10 trang Chương 3: Kết quả và bàn luận 27 trang

Kết luận và kiến nghị 01 trang

Trang 13

CHƯƠNG 1

TONG QUAN TAI LIEU

1.1 TONG QUAN VE BEO TAM

Theo Landolt (1986), Bèo tắm thuộc giới thực vật, nginh Magnoliophyta, lớp Liliopsida, bộ Arales, họ Lemnaccac, gồm cdc chi Lemna, Spirodela, Wolffia, Wolffiella với trên 40 loài khác nhau Năm 2002, Les và cộng sự đã dựa trên đặc điểm về hình thái, nhiễm sắc thể và vi phân tử (DNA của nhân và lục lạp) đề ra giả thiết về cây phân loại của bèo tắm gồm có 5 chỉ tức là thêm một chỉ mới là Landoltia (Les va es, 2002)

Béo tấm là nhóm thực vật một lá mầm thủy sinh có cấu trúc cơ thể vô cùng đơn giản gồm lá, thân có độ phân hóa thấp va r8 (Spirodela, Landoltia, Lemna) hoặc không có rễ (IoJ/jiella và IoJƒjìa) [1] Đa số bèo tắm có cánh mỏng giống lá được gọi là “rond” (cánh bèo) Một số loài có cánh không det do

có xoang khí lớn Cánh bèo có hình ovan (hay tròn) dài tới 1,5 em và rộng tới 1 em (S polyrrhiza, L trisulca) Loài nhỏ nhất có cánh đạt kích thước 3 mm ở

điều kiện tối ưu Ở điều kiện thường có thể nhỏ hơn 1 mm Kích thước và hình đạng của cánh bèo phụ thuộc nhiều vào các điều kiện bên ngoài và kiểu

gen của chúng Các yếu tố ngoại cảnh này bao gồm: ánh sáng, hàm

lượng đường, hàm lượng nitơ, phospho, kali, canxi và magie, nhiệt độ (Landolt, 1986) Từ cách đây 30 năm, các nhà khoa học đã phát hiện ra sự có

mặt của bèo tắm ở tất cả các châu lục, trừ các địa cực Đặc điểm đó thể hiện

khả năng thích nghỉ của bèo tắm với các vùng khí hậu khác nhau mà không có

sự sai khác đáng kể về kiểu hình [31] [32], nhưng phỏ biến và đa dạng nhất là

ở các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới Còn ở các vùng ôn đới và hàn đới thì

chúng chủ yếu phát triển mạnh trong các tháng hè Bèo tắm thường xuất hiện

Trang 14

nhiễm mặn (tối đa 2,5% NaCI đối với /emna minor), tuy nhiên chúng không

tích lũy ion Na` trong quá trình sinh trưởng [6]

Bèo tắm có hai hình thức sinh sản chính: sinh sản vô tính và sinh sản hữu

tính Sinh sản vô tính chiếm ưu thế so với sinh sản hữu tính Ở điều kiện sinh

trưởng tối ưu (về nhiệt độ nước, pH, chiếu sáng, nguồn dinh dưỡng), bèo tắm có thể tăng gấp đôi sinh khối trong vòng 16-24 giờ Hình thức sinh sản hữu tính của bèo tắm chỉ xảy ra khi chúng gặp điều kiện bắt thuận để bảo tồn nòi

giống (Landolt, 1986; Landolt va Kandeler, 1987)

Bèo tắm phát triển trong nước ngọt với nồng độ chất dinh dưỡng cao và

độ pH từ 5 đến 9, tối ưu giữa 6.5 và 7.5, và nhiệt độ từ 6 đến 33 ° C Chúng sử

dụng chất hữu cơ và muối khoáng trong môi trường làm thức ăn Hơn nữa sự vận chuyển và tiêu thụ thức ăn của bèo thông qua phần rễ Vì vậy chúng rất dễ mẫn cảm với sự thay đổi của hệ sinh thái nước, nếu trong môi trường nước có

độ nhiễm bẩn hoặc chứa các chất có độc tính nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đế:

phát triển của bèo thông qua sự thay đổi hình thái bên ngoài của chúng Dấu

hiệu của độc tính có thể quan sát trên cánh bèo Nó bao gồm sự phân tán, mắt màu (xung quanh cánh bèo), úa héo (màu vàng), lụi ( màu nâu - chết) và bị

thui chột Rễ cây bị ảnh hưởng của chất độc trong nước, mắt thăng bằng sinh lý thể hiện ở sự giảm chiều dài của rễ ở cây trưởng thành Ở mức độ độc hại

nhất định đầu rễ có xu hướng cong lại [21] [38]

Với nhiều thuộc tính như kích thước nhỏ, cấu trúc tương đối đơn giản, thời gian thế hệ ngắn Bèo tắm đã trở thành loài chỉ thị hiệu quả với các thử

nghiệm độc học sinh thái và giám sát chất lượng nước trong phòng thí nghiệm

Trang 15

Sự phân bố của các chất ô nhiễm trong môi trường, nhập cảnh,

chuyển động, lưu trữ và chuyển đổi của chúng trong môi trường “ Những ảnh hưởng của chất gây ô nhiễm vào các sinh vật sống

v Ở cấp độ cá thể, các chất độc hại có thể phá vỡ cấu trúc sinh hóa, phân tử và chức năng sinh lý mà lần lượt sẽ có hậu quả đối với các cấu trúc và chức năng của các quân xã và các hệ sinh thái

Y Ở cấp độ quần thể thì có thể phát hiện những thay đổi về số lượng của

các cá thể hoặc thay đổi chức năng hệ sinh thái mà nguyên nhân do ô nhiễm

b Thử nghiệm độc học sinh thái là gì

Thử nghiệm độc học sinh thái là việc sử dụng sinh vật chỉ thị (có tính

nhạy cảm cao) để tiếp xúc với môi trường nước, trầm tích hoặc đất và đánh

giá ảnh hưởng của ô nhiễm lên sự tồn tại, phát triển, sinh sản, hành vi hoặc các thuộc tính khác của các sinh vật Những thử nghiệm này có thể giúp xác định xem liệu nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường của khu vực đó có đủ

cao để gây ra các tác động bắt lợi cho sinh vật [42]

Thử nghiệm độc học sinh thái có giá rẻ, đáng tin cậy và dễ dàng đẻ thực

hiện, có thể đóng góp vào việc đánh giá rủi ro sinh thái bằng những cách cụ thể và ở các giai đoạn khác nhau trong đánh giá

Một loạt các bài thử nghiệm độc học sinh thái được yêu cầu cho các

ngành công nghiệp hóa chất, hóa chất nông nghiệp và dược phẩm Các thử nghiệm thường được sử dụng bao gồm:

* Thử nghiệm độc tính của vi khuẩn;

*/ Kiểm tra tăng trưởng của tảo với một loạt các loài; Y Thir nghiém d6c tinh c4p tinh véi Lemna minor;

¥ Kiém tra cp tinh va sinh san 6 Daphnia magna;

* Thử nghiệm độc tính cấp tinh với giáp xác Acartia biển;

Trang 16

* Các thử nghiệm độc tính trằm tích với sinh vat nhu Chironomus ho&c Lumbriculus;

* Thử nghiệm độc tính cắp tính với cá nước ngọt và cá biển

e Sinh vật chỉ thị sử dụng đánh giá độc học sinh thái

Chỉ thị sinh học có thể là một loài hoặc một nhóm sinh vật có khả năng

cảnh báo ô nhiễm thông qua những biểu hiện bắt thường trong quá trình phát triển của chúng, ở các ngưỡng nồng độ mà các phương pháp hóa lý khó có thể

xác định được [25]

Sinh vật chỉ thị mẫn cảm với các điều kiện sinh lý và sinh hóa, nghĩa là

chúng hoặc hiện diện hoặc có những phản ứng khác thường hoặc thay đổi số lượng cá thể khi môi trường bị ô nhiễm hay môi trường sống bị xáo trộn Các sinh vật chỉ thị môi trường khác nhau có thẻ xếp thành các nhóm theo những

tiêu chí như:

*⁄ Tính nhạy cảm là các loài mẫn cảm đặc trưng có những phản ứng khác

thường với những điều kiện môi trường không thích hợp có thể sử dụng như

là công cụ cảnh báo sớm;

* Như một công cụ thăm dò là những loài xuất hiện tự nhiên trong môi

trường có thể dùng đo đạc sự phản ứng và thích nghỉ đối với sự thay đổi của

môi trường;

*/Như một công cụ khai thác là các loài có thể chỉ thị cho sự xáo trộn hay ô nhiễm môi trường;

Như một công cụ tích lũy sinh học là các loài tích lily sinh học bao

gồm hóa chất trong mô của chúng;

Trang 17

độ các chất ô nhiễm [8]

Vay sinh vat chỉ thị là những sinh vật được đánh giá là “nhạy cảm nhất”, chúng đại điện cho các bậc dinh dưỡng khác nhau, có những biểu hiện phản

ứng có thể quan sát và đo được đối với ô nhiễm Và theo logic là nếu một ô nhiễm không độc hại đến loài “nhạy cảm nhất” thì sẽ được an toàn cho phần

còn lại của quần xã

4 Yêu cầu đối với sinh vật sử dụng để đánh giá độc học sinh thái

Việc lựa chọn sinh vật để đánh giá độc học sinh thái trước hết cần xác

định sinh vật đó dùng chỉ thị cho cái gì? Chúng phải phù hợp với các mục đích nghiên cứu như giám sát, quản lý chất lượng môi trường hay cảnh báo các nguy cơ của hệ sinh thái

Để chọn được các loài sinh vật chỉ thị phải cân nhắc về tính mẫn cảm và

khả năng phơi nhiễm của chúng đối với chất gây ô nhiễm, đồng thời cần xem xét các yếu tố về vị trí của chúng trong quân xã, sự phân bố địa lý và mức độ phong phú trong tự nhiên [8] Các phản ứng ở mỗi cấp độ khác nhau phụ thuộc vào sự thay đổi các điều kiện môi trường Ở cấp thấp nhất (cá

nhỏ), các phương pháp phân tích và thử nghiệm độc học được sử dụng để

đánh giá những phản ứng sinh học do sự xáo trộn môi trường, cung cấp thông tin nhanh chóng và chính xác [14] Trong khi đó, ở cắp độ quần xã và hệ sinh

thái, do có sự liên quan chặt chẽ giữa các mắt xích nên các phản ứng chậm và

thường không chính xác, lúc này sinh vật biểu hiện các ảnh hưởng tác động

tổng hợp của sự xáo trộn môi trường hay căng thẳng lên hệ sinh thai Hanh vi

của sinh vật phản ứng với sự căng thẳng bằng nhiều cách, bao gồm sự ức chế sinh trưởng, vận động, dẫn truyền thần kinh, thay đổi các enzym huyết thanh,

kích thích tố và chuyển hóa năng lượng [20] Sự thay đổi hành vi của sinh vật

Trang 18

hành vi có thể nhạy cảm như các chỉ số sinh hóa và lý học, được sử dụng thích hợp trong đánh giá rủi ro độc học sinh thái Ngoài ra, lựa chọn sinh vật

chỉ thị để đánh giá độc tính sinh thái cần lưu ý những đặc tính sau:

*/ Nhạy cảm hoặc có khả năng tích lũy chất ô nhiễm mà không gây chết; * Có sự phong phú và phân bố rộng đẻ dễ dàng cho việc lấy mẫu lặp lại 'và mẫu so sánh;

Y Có đời sống đủ dài để so sánh giữa các lứa tuổi khác nhau;

+ Phù hợp cho các nghiên cứu ở cấp độ mô hoặc tế bào;

v/ Có thể lấy mẫu dễ dàng và dễ nuôi trồng trong phòng thí nghiệm; Mối quan hệ giữa liều lượng và mức độ ảnh hưởng tốt có thể quan sát

được

e Các thông số đánh giá độc tính sinh thái

Nông độ gây chét LCs» ( Lethal concentration ): La néng độ của chất thử gây chết 50% cá thẻ sinh vật thử nghiệm trong một thời gian nhất định, nồng độ này phụ thuộc vào thời gian và điều kiện của phép thử

LCs› được quy định là chỉ tiêu chuẩn thống nhất của cơ quan quản lý môi

trường của nhiều nước trên thế giới như: Mỹ, Thụy Điển, Canada, Thụy Sĩ

dùng để đánh giá độ độc của chất thử đối với môi trường sinh thái

Nông độ ức chế hữu hiệu EC ( Ejÿective concentration ): Dùng để đánh

giá ảnh hưởng của chất thử lên cơ thể sinh vật sử dụng làm test thử

ECs la ndng độ gây ức chế 50% quá trình trao đổi chất so với cơ thể

bình thường của sinh vật thử nghiệm trong một thời gian nhất định Quá trình

trao đổi chất có thể được đánh giá thông qua: tốc độ sinh trưởng, sản phẩm trao đổi chất

Trang 19

10

Concentration): Là nồng độ hóa chất cao nhất mà ở đó không quan sát được

một tác động nào có hại đối với sinh vật thí nghiệm

Nông độ thấp nhất gây ra hiệu ứng quan sát được LOEC (Lowest Observed Effect Concentration): La néng độ hóa chất thấp nhất gây ra tác

động có hại đối với sinh vật thí nghiệm

1.2.2 Tình hình nghiên cứu độc học sinh thái trên thế giới và Việt Nam

a Tình hình nghiên cứu độc học sinh thái trên thế giới

Trước những năm 1960, không có chương trình phối hợp trong nghiên

cứu, giáo dục hoặc trong quy định có hệ thống giải quyết các chất độc hại

trong môi trường Trong những ngày đầu, hầu hết các thử nghiệm độc học đối

với chất gây ô nhiễm vẫn còn dựa trên các bài kiểm tra về cá thể các sinh vật

trong các tình huống thử nghiệm nhân tạo (cho sinh vật tiếp xúc với các chất giả ô nhiễm) Các thí nghiệm độc học sinh thái hay thí nghiệm sinh học được tiến hành theo từng lô và thường mắt từ vài giờ đến vài ngày đối với độc tính cấp tính, nhiều ngày đối với độc tính mãn tính

Ngày nay, việc sử dụng sinh vật chỉ thị rất phổ biến và phát triển ở nhiều nước Ngày càng nhiều các loài sinh vật mới được nghiên cứu để ứng dụng trong nghiên cứu độc học sinh thái đặc biệt trong việc giám sát, cảnh báo nguy cơ hệ sinh thái nước mặt đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp Các thử nghiệm sử dụng vi khuẩn trong

nghiên cứu độc học sinh thái dựa trên sự tiêu thụ oxy (vi khuẩn

respirometers), sự nitrat hóa, sản sinh CO:, sự tăng trưởng số lượng cá thể (ví

dụ, đo độ đục hoặc mật độ tế bào) và phát quang sinh học đầu tiên là loài

Photobacterium phosphoreum [30] Loài này được áp dụng trong hệ thống gidm sat MicroTOX® [17], chúng được sử dụng hàng loạt Hệ thống đó có thể hoạt động tự động và độc lập dựa trên việc đánh giá, phân tích sự suy giảm phát quang của vi khuẩn Vibrio Fischeri dưới tác động của các chất độc

Trang 20

trong môi trường Sự phát quang được quan sát và kiểm tra so sánh với mẫu

đối chứng, trên cơ sở đó, tỉ lệ độc tính được tính toán Hệ thống giám sát vi

khuẩn phát quang này đã được xác nhận bởi ISO 11348-1 và được ứng dụng

cho giám sát nước sông và nước thải

Các hoạt động quang hợp, tăng trưởng tế bào, sản sinh oxy, trực tiếp hay trì hoãn sự phát huỳnh quang, khả năng di chuyển của tảo xanh cố định hoặc vi khuẩn lam được khai thác như hành vi cảm biến sử dụng trong quan

trắc, giám sát sinh học Dựa trên thử nghiệm độc học áp dụng vào hệ thống Algae Toximeter (Noack va cs, 1989), sử dụng dựa trên sự so sánh khả năng quang hợp của tảo (tức là, phản ứng huỳnh quang) giữa mẫu nước và mẫu đối chứng Nếu các chất độc có mặt trong mẫu nước, huỳnh quang sẽ tự bị giảm do hoạt động của tảo Một báo động được kích hoạt khi có một sự sai

lệch đáng kể được phát hiện giữa mẫu nước thải và mẫu đối chứng Chúng

đặc biệt nhạy cảm đối với thuốc điệt cỏ, thuốc trừ sâu và nhiều chất độc mãn tính khác

Hệ thống cảnh báo sớm liên quan đến hành vi bơi của Daphnia sp lần

đầu tiên được công bố bởi Knie (1978) Hệ thống đã được cải tiến bằng cách sử dụng phương pháp phân tích hình ảnh video: Daphnia Toximeter® (bbe Moldaenke, Kiel-Kronshagen, DE) [23] Dựa vào các phép đo trên mỗi cá thẻ, các thông số có thể được đánh giá như tốc độ di chuyển (tốc độ trung bình, tốc độ từng phần), vị trí trong cột nước, kích thước Một cảnh báo sẽ được

sinh ra nếu có nhiều hơn hai thông số đánh giá xuất hiện sự bắt thường đồng

thời Hệ thống có thể ứng dụng để giám sát nguồn cắp nước uống, nước mặt

và giám sát môi trường nước nói chung

Một thử nghiệm độc tính được tiến hành để xác định ECø› trong 48 giờ

Trang 21

12

D Magna được tiếp xúc với Kali dicromat tại nồng độ 0,03; 0,05; 0,1; 0,2 và

0,4 mg / L trong thời gian 21 ngày và nghiên cứu được thực hiện theo hướng

dẫn của OECD Trong suốt thời gian nghiên cứu, số con non được sinh sản béi cée Daphnia me trong tat cd cdc nồng độ thử nghiệm được đếm hang

ngày, theo dõi cử động và tỷ lệ tử vong cia Daphnia duge ghi nhan Két qua, ECso Kali dicromat dựa trên sự ức chế sinh sản % được xác định là 0.19mg/L với giới hạn tin cậy 95% và NOEC và LOEC đã được xác định là 0,05 và 0,1

mg/L Dựa trên sự ức chế sinh trưởng của các cá thể bố mẹ, ECso Kali

dieromat đã được xác định là 0,20 mg / L với giới hạn tin cậy 95% , và NOEC và LOEC đã được xác định là 0,1 va 0,2 mg / L [39]

Năm 2005, GH Asghari và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng /4/plia magna đễ đánh giá độc tính sinh thái nước thải của nhà máy xử lý nước thải

Isfahan Iran, độc tính cấp được kiểm tra bằng céch cho Daphnia magna tiép

xúc với các loại nước thải ( nước thải thô, xử lý sơ bộ, xử lý thứ cấp ) ở các nồng độ pha loãng khác nhau (3; 4,5; 7; 15; 10; 23; 34; 51; 77 và 100% nước

thải) và quan sát các bất động cia Daphnia magna Két qua cho thay sau 48

giờ - LCso cho nước thải thô là 30%, nước xử lý sơ bộ là 52%, nước xử lý thứ cấp là 85% (với khoảng tin cậy 95%) [24]

Một số mô hình sử dụng cá trong giám sát cũng rất phát triển, thường được sử dụng như cá Ngya vin (Danio rerio), ca Mang xanh (Bluegill) Các

hành vi trốn tránh là những thay đổi đầu tiên quan sát được và được coi là chỉ thị cho sự phơi nhiễm chất độc Hệ thống AquaTox-control (Kerren Umwelttechnik, Viersen, DE) đã áp dụng những hành vi trên để đánh giá chất lượng nước Trong trường hợp chất lượng nước thấp, cá sẽ cố gắng để thoát ra

khỏi khu vực đó, và đập đầu vào thành bể Nếu số lượng những xung âm

thanh do cá đập đầu vào thành bể tăng cao vượt khỏi mức đã định sẵn, một

Trang 22

của nguồn nước

Magalha và cs đã nghiên cứu phản ứng hành vi của cá Ngựa vằn bởi chất độc sinh thái Sodium hypochlorite (NaOCl) dựa vào hệ thống phân tích hình ảnh gidm sét sinh hoc (IABS - image analysis biomonitoring system)

[18] Hệ thống này, có thể được sử dụng để phát hiện một phổ rộng các chất

độc gây ô nhiễm bằng sự nhạy cảm của sinh vật chỉ thị Hệ thống áp dụng

trong 9 tháng đối với nhà máy sản xuất nước và đã phát hiện các lỗi trong quá trình vận hành nhà máy làm gia tăng đáng kể dư lượng Clo trong nước cấp

Động vật thân mềm hai mảnh vỏ cũng là một trong những loài sinh vật

cảnh báo được nghiên cứu từ rất sớm Năm 1980, lần đầu tiên những kết quả về quan sát hành vi bất thường của loài trai đối với chất ô nhiễm được công

bố [29] Hoạt động đóng mở vỏ là hoạt động bình thường để thực hiện chức

năng hô hấp và hấp thụ thức ăn của trai, nhưng khi bị stress, chúng đóng kín vỏ - đây được coi là hành vi trốn thốt chất ơ nhiễm Những hệ thống cảnh

báo sớm sử dụng động vật hai mảnh vỏ thường được áp dụng rất đa dạng, có thể để giám sát nước mặt, nước ngầm, nước uống, thậm chí là nước thải, nước

nuôi trồng thủy sản hay cả thử nghiệm độc tính

b Tình hình nghiên cứu độc học sinh thái tại Việt Nam

Sự đánh giá các nguy cơ gây độc đối với hệ sinh thái bắt đầu trở thành một vấn đề rất quan trọng ở Việt Nam và việc đặt ra một hệ thông thử nghiệm

sinh học thích hợp với các điều kiện của nước ta trong đó có sử dụng các đại diện của sinh vật sống trong hệ sinh thái đang xét là rất cần thiết Đã có một số nghiên cứu tiên phong tại phòng thí nghiệm Độc học Môi trường của Đại

học Quốc gia TP Hồ Chí Minh được thực hiện liên tục trong hơn thập kỷ vừa

qua Các nghiên cứu có tính chất hệ sinh thái với nhiều thiết bị, máy móc

được trang bị như các máy độc tố tảo, cá và vi giáp xác giúp tăng cường phát

Trang 23

14

Nghiên cứu của Đỗ Hồng Lan Chỉ (2006), thử nghiệm độc tính cấp tính của Ceriodaphnia cormua, Daphmia magna va vi khudn Vibrio fischeri trên các mẫu môi trường khác nhau như bùn lắng, nước và đất từ ruộng lúa vừa

được phun thuốc bảo vệ thực vật, nước thải đô thị và công nghiệp tại lưu vực

Sài Gòn - Đồng Nai cho thấy độc tính khá cao được tìm thấy ở một số mẫu

môi trường Kết quả nghiên cứu cho thấy bộ sinh vật thử nghiệm Ceriodaphnia cornuta, Daphnia magna va Vibrio fischeri rắt thích hợp như

một công cụ đánh giá nguy cơ đối với hệ sinh thái lưu vực Sài Gòn — Dong Nai nhằm phục vụ mục đích lâu dài quản lý tổng hợp nguồn nước [4]

Nam 2013, Dao Thanh Son va cOng sy da sir dung Daphnia magna a8 nghiên cứu độc tính sinh thái vi khuẩn lam từ hồ Xuân Hương Đà Lạt Độc tính sinh thái của loài vi khuẩn lam Cyii»drospermopsis raciborskii phân lập từ hồ Xuân Hương được đánh giá trên cơ sở phơi nhiễm với Daphnia

magna thông qua biểu hiện suy giảm sức sống của thế hệ mẹ và kìm hãm

sự phát triển quần thể sinh vật con Thí nghiệm được thiết kế với 4 lô thí

nghiệm bao gồm 1 16 déi chimg (D magna duge cho an v6i 100 % thức ăn

Ia to luc, Scendesmus) va 3 lô phơi nhiễm (D maguø được cho ăn với (1) 90 % tảo lục + 10 % C raeiborskii; (ii) 50 % tảo lục + 50 % C raeiborsiii:

va (iii) 100 % C raciborskii) Trong méi 16 thi nghiém, 10 cé thé D magna

dưới 24 giờ tuổi, được nuôi riêng lẻ trong 10 bình thủy tỉnh Môi trường và

thức ăn của D magnd được thay mới 2 ngày/ 1 lần Các đặc điểm sinh học

theo dõi bao gồm sự sống chết và tổng số con non được sản sinh ra từ các lô thí nghiệm Thí nghiệm được đặt trong điều kiện nhiệt độ khoảng 22 + 1

°C, chu ki sang t6i 14 : 10 và cường độ ánh sáng khoảng 1000 Lux và kéo

dài trong 2 tuần Sau 2 tuan thi nghiém, tat cd sinh vat, D magna, trong 16

Trang 24

trong lô thí nghiệm 10 % € røciborskii chỉ còn 50 % sau 2 tuần thí

nghiệm Nghiém trong hon, ti 1¢ song s6t cia D magna trong lô thí nghiệm

50 % C raciborskii chi cdn 10 % sau 14 ngày phơi nhiễm và tất cả sinh vật

trong lô thí nghiệm 100 % C raciborskii chết sau 8 ngày phơi nhiễm Loài vi khuẩn lam C zøeiborsii không chỉ ảnh hưởng lên sức sống của 7) „magna mẹ mà còn làm suy giảm hoặc ức chế sự sinh sản của chúng, trong

lô đối chứng, có tắt cả 136 con non được các /) magna mg sinh ra trong 2 tuần nuôi Số lượng con non thu được từ lô thí nghiệm 10 % C raciborskii chỉ có 10 cá thể Ở mật độ C raciborskii cao hon, toan b6 D magna chét,

trong trường hợp 100 % C raciborskii, hoặc không thành thục, trong trường hợp 50 % € zaciborsk¿i, đo đó không có con non D magna được sinh ra [3]

Các nghiên cứu độc học sinh thái dựa trên sự tích lũy các kim loại nặng

trong mơ của các lồi hai mảnh vỏ cũng như một số nghiên cứu khác về những thay đổi hình dạng, sinh lý và tỉ lệ chết của các chất ô nhiễm lên các loài cá, ĐVKXS cũng đã cho được những kết quả khả quan về khả năng giám sát ô nhiễm môi trường nước sông

Võ Trung Liêm và Dao Thanh Sơn Phòng Độc học môi trường, Viện môi trường và tài nguyên đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải KCN Nhơn Trạch lên loài cá Sọc ngựa (Danio rerio) Kết quả nghiên cứu cho

thấy mặc dù chất lượng nước thải từ KCN đạt tiêu chuẩn xả thải trên cơ sở vật

lý và hóa học (hầu hết điều nằm trong ngưỡng cho phép của QCVN 24:2008/Cột B) Tuy nhiên, kết quả thử nghiệm độc học mãn tính lên loài cá soc ngya (Danio rerio) được ghi nhận khi ấu trùng được nuôi ở cả hai môi trường (nước thải và nước sạch), đối với những phôi phơi nhiễm với nước thải

Trang 25

16

khả năng bơi của cá Mặc đù chất lượng nước thải từ KCN Nhơn Trạch đạt

tiêu chuẩn xả thải trên cơ sở vật lý và hóa học, độc tính của nước thải từ KCN

Nhơn Trạch đã được chứng minh Do đó, nếu chỉ dựa vào cơ sở kết quả

phân tích hóa lý, không thể kết luận nước thải KCN Nhơn Trạch vào thời

điểm thu mẫu bị ô nhiễm, tuy nhiên kết quả thử nghiệm độc học mãn tính lên sinh vật đã cho thấy rõ sự nguy hiểm của nước thải KCN Nhơn Trạch lên sinh vật thí nghiệm và ắt hẳn là tác động xấu lên sức khỏe sinh thái của thượng, nguồn sông Thị Vải [12]

Nghiên cứu ảnh hưởng từ việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hoạt chất

Fenobucard cho lúa đến hoạt tính enzyme Cholinesterase ở cá Lóc (Clanna striata) của Võ Thị Yến Lam và Nguyễn Văn Công, kết quả sau 1 ngày phun thuốc hàm lượng Fenobucard giảm xuống dưới ngưỡng phát hiện và không làm chết cá nhưng gây ức chế ChE đến 24% và phục hồi hoàn toàn sau 5

ngày Như vậy cá rô đồng có thể được sử dụng làm sinh vật chỉ thị để đánh giá độc tính sinh thái của thuốc bảo vệ thực vật hoạt chất Fenobucard [I I]

Một nghiên cứu khác của Đoàn Đặng Phi Công và cs đã đánh giá độc cấp tính và mãn tính của một số nước thải công nghiệp điển hình ở Việt Nam như dệt nhuộm, chế biến mủ cao su, sản xuất giấy, sản xuất cồn rượu và nước rỉ rác trên các sinh vật thir nghiém gdm vi khudn (Photobacterium phosphoreum), vì tảo (Selenastrum capricornutum), vi giáp xác

(Ceriodaphnia cormua) và cá chép (Cyprinus carpio), trên các thông số

được lựa chọn như COD, BOD›, nitơ và độc cấp tính Kết quả thử nghiệm ECs›, LCs của các sinh vật thử nghiệm khác nhau cho thấy độ độc của nước

Trang 26

kê độc hại sinh thái ToxRat để tính toán giá trị nồng độ ức chế sinh trưởng

(EC›) Toàn bộ được tích hợp trong một hệ thống thiết bị bao gồm cả phần cứng và phần mềm, giúp chúng ta đo lường được những tác động của sự thay đổi môi trường lên sự phát triển của Bèo tắm nhanh và chính xác [22], [34]

Ngoài ra, còn có phần mềm Medealab Count and Classify 14 loai phần mềm chuyên dụng sử dụng riêng cho Bèo tấm Được dùng trong phát hiện, đếm và tính toán các đối tượng phân tích một cách tự động Các đối tượng được phát hiện và tính tốn các thơng số về số lượng, diện tích, độ dài rễ thông qua phương pháp tương tác màu sắc tự động [ 15]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu độc học sinh thái của nước công nghiệp

đối với bèo tắm tại Việt Nam

Là một nước nhiệt đới, Việt Nam thích hợp cho các hoạt động nghiên

cứu và nuôi trồng bèo tắm Việc sử dụng bèo tắm làm đối tượng nghiên cứu

tại Việt Nam còn chưa thu được nhiều sự quan tâm Đa phần các nghiên cứu

tập trung vào những ứng dụng bèo tắm trong sản xuất nông nghiệp Ví dụ, khi

sử dụng bèo tắm trong khẩu phần ăn của vịt thịt và vịt sinh sản thì mức tăng trọng của vịt thịt, tỷ lệ đẻ và tỷ lệ trứng có phôi của vịt sinh sản đều tương đương với vịt được bổ sung bột đậu nành và bột cá [2]

Nghiên cứu sinh học phân tử trên bèo tắm ở Việt Nam phải kể đến các

nghiên cứu thuộc dé tai “Nghiên cứu tạo giống bèo tắm mang gen kháng

nguyên H5N1 phòng chống bệnh cúm ở gia cằm” của PGS.TS Lê Huy Hàm

(Viện Di truyền nông nghiệp) Các yếu tố điều khiển biểu hign gen ubiquitin từ hai loài bèo tắm /„ aequinoctialis DBI va S polyrhiza DB2 4& duge phan

lập [9] Vũ Văn Tiến và cộng sự đã xây dựng thành công quy trình nuôi cấy

callus của/./egwocrilis, đồng thời khảo sát khả năng sử dụng

Trang 27

đã được công bố [7]

Một số nghiên cứu sử dụng Bèo tắm trong xử lý phú dưỡng môi trường nước theo cơ chế Rhizofiltration- hấp thụ các chất ô nhiễm vào bên trong rễ và được ứng dụng trong xử lý nguồn nước bị ô nhiễm Nitơ, Phốt pho trong

nước thải từ các ao nuôi cá tra, đánh giá hiệu quả xử lý thông qua giá trị oxy

hòa tan (DO), nhu cầu oxy hóa hoc (COD), sinh hoc (BOD), tổng dam (TN)

và lân hòa tan (POss.) Kết qua cho thy Lemna minor c6 kha ning xir ly cdc hợp chất hữu cơ, một số kim loại nặng, phiêu sinh động vật và một số vi khuẩn bắt lợi trong nước thải [10]

Việc nghiên cứu loài Bèo tắm (emna minor) như công cụ đánh giá độc tính sinh thái chưa được phổ biến, vẫn còn rất mới mẻ ở nước ta Nhìn chung việc nghiên cứu chuyên sâu hơn, sử dụng Bèo tấm làm sinh vat chi thi dé cảnh báo, giám sát ô nhiễm hệ sinh thái nước vẫn đang là hướng tiếp cận mới tại Việt Nam Do đó, việc mở ra hướng nghiên cứu sử dụng Bèo tắm làm sinh vật cảnh báo đánh giá độc tính sinh thái và giám sát một số loại nước thải ở 'Việt Nam có ý nghĩa quan trọng, giúp cung cấp những thông tin hitu ich cho

các nghiên cứu khác trong tương lai Đồng thời dựa vào hướng nghiên cứu

này để mở rộng trên một số loài sinh vật khác, thích hợp trong điều kiện của Việt Nam

1.4 TONG QUAN VE NUGC THAI CONG NGHIEP 6 DA NẴNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC THÁI CÔNG NGHIỆP Ở ĐÀ NẴNG

1.4.1 Tổng quan về nước thải công nghiệp ở Đà Nẵng

Hiện tại, trên địa bàn thành phố Đà Nẵng có 06 KCN đang hoạt động,

bao gồm: Hòa Khánh, Hòa Khánh mở rộng, Đà Nẵng, Hòa Cằm, Liên Chiểu

và Dịch vụ Thủy sản Đà Nẵng Ở các khu, cụm CN, mặc dù tỷ lệ đấu nối

Trang 28

sát chặt chẽ, vẫn còn những thời điểm vượt tiêu chuẩn gây ô nhiễm vùng tiếp

nhận, ảnh hưởng đến nước ngầm Mặt khác, tình trạng xả nước thải ra ngồi mơi trường khơng qua hệ thống hoặc qua hệ thống nước mưa còn phỏ biến

Đây là nguyên nhân gây ô nhiễm cho môi trường nước dưới đất

KCN Hòa Cằm nằm gần khu vực sông Vu Gia tại Cầu Đỏ, phía trên điểm lấy nước của Nhà máy nước Cầu Đỏ, cung cấp nước sinh hoạt của thành phố, nhưng đây cũng là nơi tiếp nhận nước thải sau xử lý của KCN Trung

bình mỗi ngày nước thải sau xử lý từ trạm xử lý tập trung KCN Hòa Cầm với lưu lượng khoảng 700 - 800 mỲ/ngày đêm được thải ra môi trường Hệ thống thu gom và XLNT cho toàn khu đã đi vào vận hành chính thức, tuy nhiên thiếu vành đai cách ly đảm bảo tiêu chuẩn, tỷ lệ đấu nối năm 2014 đạt 97,8%

Day là nguy cơ ô nhiễm nước sông tại gần khu vực Cầu Đỏ khi mà chất lượng

nước đầu ra không được giám sát chặt chẽ

Phía hạ nguồn sông Hàn, số lượng cơ sở kinh doanh và dịch vụ quy mô nhỏ và trung bình khá nhiều, nước thải chưa được kiểm soát chặt chẽ, nhiều

nơi thải thẳng vào dòng sông qua các cống thải Nước thải từ các cơ sở y tế cũng góp phần gây ô nhiễm do chất hữu cơ, vỉ sinh vật,

Hiện nay, trong KCN Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng có khoảng 28 doanh nghiệp đang hoạt động (tỷ lệ lắp đầy là 96,4%) sản xuất chế biến thủy sản,

tổng lượng nước thải khoảng là 3.000 m°/ngày đêm, ngày cao điểm đạt 4.000

- 5.000 mỲ/ngày đêm Hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN này đã bị quá tải, gây ô nhiễm môi trường khu vực và Âu thuyền Thọ Quang là nơi giao

thoa giữa sông Hàn và cửa biển

Lân cận sông Cu Đê có 03 KCN (Hòa Khánh, Hòa Khánh mở sộng và Liên Chiểu) và 01 CCN (Thanh Vinh mở rộng) Nguồn nguy cơ gây ô nhiễm

lớn nhất là chất thải từ hoạt động công nghiệp Tổng lượng nước thải phát

Trang 29

23

đêm, đã thu gom và xử lý tập trung 90%, trong đó chủ yếu HTXL nước thải tập trung KCN Hòa Khánh thu gom trung bình 5.000 - 6.000 mỲ/ngày đêm, KCN Liên Chiểu khoảng 1.000 - 2.000 m”/ngày đêm Tỷ lệ đấu nối nước thải

tại các KCN đạt 98%, chỉ còn một số đơn vị chưa thẻ đấu nối do kết cấu hạ

tầng thoát nước KCN chưa đảm bảo Vì vậy, vẫn còn một lượng nước thải không qua HTXL nước thải tập trung mà thải trực tiếp ra môi trường và lưu

vực sông Cu Đê qua các tuyến cống chính

Sông Cu Đê tiếp nhận lượng nước thải khá lớn sau xử lý (khoảng 6.000 - 8.000 mỲ/ngày đêm) từ HTXL nước thải tập trung KCN Hòa Khánh va KCN

Liên Chiểu Tuy nhiên, một phần khả năng xử lý của hệ thống này chưa thật

ổn định, chất lượng nước thải thỉnh thoảng không đạt yêu cầu, cộng với nước thải công nghiệp xả ra ngồi khơng qua HTXL do hạ tầng thoát nước không

đảm bảo, nên gây ảnh hưởng đến khu vực tiếp nhận

Sông Phú Lộc là nơi tiếp nhận nước thải của hệ thống các kênh, muong nhánh đổ vào gồm: kênh B12, B18 (gần bệnh viện Ung Bướu), B24, kênh 'Yên Thế - Bắc Sơn va muong Khe Cạn của các quận Cẩm Lệ và Liên Chiểu

Những năm gần đây, các nguồn thải vào sông Phú Lộc vẫn diễn biến khá

phức tạp Đặc biệt là nước thải của các cơ sở công nghiệp sản xuất và dịch vụ còn xen lẫn trong khu dân cư, chủ yếu thuộc các phân ngành: dệt, may, bao bi giấy, bệnh viện Thanh Khê, và nước thải sau xử lý từ HTXL nước rỉ rác

của Bãi rác Khánh Sơn thải trực tiếp vào lưu vực sông, với tổng lượng thải ước khoảng 400 - 600m*/ngay đêm, gây ô nhiễm do các chất hữu cơ, dinh dưỡng, dầu mỡ

Hạ nguồn sông Phú Lộc, khu vực cửa biển gần bãi tắm Thanh Bình,

HTXL nước thải đô thị tập trung (Trạm Phú Lộc) với công suất thiết kế là

40.000 mỲ/ngày đêm, công suất hoạt động 36.000 m/ngày đêm (hiệu suất đạt

Trang 30

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Nước thải công nghiệp

Nước thải dệt nhuộm của Công ty dệt may 29/3 Đà Nẵng và nước thải xỉ mạ Công ty thép Hòa Phát Đà Nẵng

2.1.2 Loai Béo tm (Lemna minor Linnaeus, 1753)

Béo tim (Lemna minor Linnaeus, 1753) thuéc ho Lemnaceae được thu mẫu từ các ao, hồ tự nhiên trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, được phân lập

làm quen với môi trường Swedish Standard (SIS) khoảng 8 tuần, sau đó nuôi cấy trong môi trường Swedish Standard (SIS) vô trùng khoảng 7 ngày trước khi thử nghiệm

Hinh 2.1 Béo tam (Lemna minor Linnaeus, 1753)

2.2 NOI DUNG NGHIEN CUU

Trang 31

~ Thí nghiệm xác định ECso của nước thải nhà máy dệt may, nước thải xi

mạ trước và sau xử lý ở các nồng độ pha loãng khác nhau trên loài bèo tắm

(Lemna minnor) theo OECD, 2006 [24];

- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp sử dụng bèo tắm để giám sát chất

lượng nước thải công nghiệp

2.3.PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Thời gian nghiên cứu từ tháng 3/2016 đến tháng 11/2016

- Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học của khoa Sinh ~ Môi trường, trường Đại học Sư phạm

2.4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

2.4.1 Phương pháp hồi cứu tài liệu

Thu thập và tổng hợp thông tin từ các nguồn tài liệu về sinh vật cảnh

báo, phương pháp thử nghiệm độc học cắp tính và mãn tính, phương pháp

giám sát sinh học, hệ thống cảnh báo sớm ô nhiễm nguồn nước dựa trên hành

vi phản ứng của sinh vật và các nghiên cứu về Bèo tắm được sử dụng trong,

thử nghiệm độc học

2.4.2 Phương pháp thực địa

Bèo tắm (Lemna minor Linnaeus, 1753) được thu mẫu từ các ao, hồ tự nhiên trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

Mẫu nước thải được thu từ các bể chứa nước thải dệt nhuộm của Công ty Dệt may 29/3 và bể chứa nước thải xi mạ của Công ty Thép Hòa Phát Đà Nẵng

2.4.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm a Phương pháp pha môi tring SIS (Swedish Standard)

Trang 32

Bảng 2.1 Thành phần dụng dịch gốc để pha môi trường nuôi cấy SIS

me Nồng độ | Nồng độ làm | Chuẩn bị môi trường

Dung dịch I, I, III, IV, V được khử trùng bằng nồi hấp (120oC, 15 phút)

hoặc bằng màng lọc có kích cỡ 0,2m Dung dịch VI ( và VII tùy chọn) chỉ

được khử trùng băng màng lọc, không được khử trùng bằng nồi hấp Các

dung dịch sau khi khử trùng được lưu trữ trong điều kiện mát và tối

Chuẩn bị môi trường SIS: Cho lượng xác định theo bảng 2.2 các dung dịch dinh dưỡng từ I đến VII (dung dịch VII có thể không có) vào 900ml

Trang 33

28 Bảng 2.2 Thể tích dung dịch gốc để pha 100ml môi trường nuôi cấy SIŠ Dung dịch gốc Thể tích (mL/L) I 10 ii 3 ul 3 IV 5 V 1 VI 5 vil 1 (không bắt buộc)

b Phương pháp phân lập, khử trùng và nuôi cấy

Phương pháp phân lập, khử trùng và nuôi cấy Bèo tắm được thực hiện theo phương pháp của David W Bowker và cs [19]

Những cây Bèo tắm với phiến lá xanh, khỏe mạnh được lựa chọn đem vào trong phòng thí nghiệm, khử trùng sơ bộ bằng cách rửa sạch với nước cất

nhiều lần nhằm loại bỏ những mảnh vụn vô cơ, hữu cơ và các động vật không

xương sống Xử lý được thực hiện trong tủ cấy với các chất khử trùng nồng độ khác nhau gồm NaOCI 0,5%, NaOCI 0,05% và Ca(OCI); 0,5% trong khoảng thời gian từ 20- 60 giây Sau đó mẫu được rửa sạch bằng nước cất vô trùng 3 lần để loại bỏ Clo dư trước khi chuyển vào bình đựng môi trường nuôi

cấy SIS, pH = 6,5+0,2 (OECD, 2006) [24] Việc thay thế môi trường nuôi cấy

mới được thực hiện thường xuyên sau 7 ngày nuôi cấy [28]

Mẫu Bèo tắm sau 7 ngày nuôi cấy én định tại nhiệt độ 25+2‹C, ánh sáng

huỳnh quang trắng 4500 - 6500 lux [24], theo dõi và đánh giá ảnh hưởng của chất khử trùng lên khả năng sinh trưởng và phát triển của Bèo tắm (/cmna

Trang 34

Bang 2.3a Day nông độ của nước thải dệt may trước khi xử lý Nồng độ | 0% | 10% |20% |30% | 40% | 50% | 60% |70% | 80% | 90% | 100% ước thải (ml) 0 | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 | 90 | 105) 120] 135 | 150 SIS (ml) | 150 | 135 | 120 | 105 | 90 | 75 | 60 | 45 | 30 | 15 0 Bảng 2.3b Dãy nông độ của nước thải dệt may sau khi xư lý 'Nồng độ 0% | 10% |20% | 30% | 40% | 50% | 60% | 70% | 809% | 90% | 100% Tước thải (ml) SIS (ml) | 150] 135 | 120] 105| 90 | 75 | 60 | 45 | 30] 1s | 0 o | 15 | 30] 45 | 60 | 75 | 90 | 105 | 120] 135] 150 Bảng 2.3c Dãy nông độ của nước thải xi mạ trước khi xử lý INồng đội 0% | 1% | 2% | 3% |4% | s% | 6% | 7% |8% | 9% |10% Nước thải ø 15 |3 | 45 |6 | 75 | 9 |105| 12 | 135 | 15 SIS (mĐ)| 150 | 148,5 | 147 | 145,5 | 144 | 142,5 | 141 {139,5 | 138 | 136,5 | 135 Bảng 2.3d Dãy nông độ của nước thải xỉ mạ sau khi xư lý Nồng độ| 0% | 5% | 10% | 15% |20% | 25% |30% | 35% | 40% | 45% |50% Nước thải (ml o | 75 | 15 | 22,5 | 30 | 375 | 45 |525| 60 | 675 | 75 SIS (mb} 150 | 142,5 | 1 127,5 | 120 | 112,5 | 105 | 97,5 | 90 | 82,5 | 75

4L Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

> Chỉ tiêu lý — hóa: Các thông số về nhiệt độ và pH được đo ở đầu và cuối thử nghiệm để theo dõi sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến kết quả

Trang 35

31

thir nghiém:

trong 6h sau đó đem đi cân phân tích Phép đo được thực hiện với độ chính

xác ít nhất 0,1mg Ở đầu thử nghiệm, cân với các mẫu đại diện;

góc ảnh có độ cao như nhau Hình ảnh được xử lý, tính điện tích bằng phương

pháp phân tích hình ảnh sử dụng trên phần mềm MedeaLab và xuất dữ liệu

qua Microsoft Excel

Hình 2.3 Xác định diện tích mặt lá trên Medealab

2.4.4 Phương pháp tính toán kết quả

- Tắc độ tăng trưởng trung bình được tính tốn theo cơng thức:

._ I(Wj) — In(wi)

Trang 36

Trong đó:

MỈ — j,

tốc độ tăng trưởng trung bình đối với các tham số số lượng lá

(tổng diện tích mặt lá, trọng lượng khô, tươi);

Nị: số lượng lá (tổng diện tích mặt lá, trọng lượng khô, tươi) ở chậu thử nghiệm (hoặc chậu đối chứng) lúc kết thúc thí nghiệm;

Ni: số lượng lá (tổng diện tích mặt lá, trọng lượng khô, tươi) ở chậu thử nghiệm ( hoặc chậu đối chứng) lúc bắt đầu thí nghiệm;

t: thời gian 7 ngày (168h)

+ Phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng được tính toán theo công thức: UC — HỮ „ uc Ir = 100 Trong đó:

Ir, phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng đối với các tham số số lượng

lá (tổng diện tích mặt lá, trọng lượng khô, tươi);

HÊ: tốc độ tăng trưởng trung bình đối với các tham số số lượng lá (tổng

diện tích mặt lá, trọng lượng khô, tươi) của chậu đối chứng;

MẪ; tốc độ tăng trưởng trung bình đối với các tham số số lượng lá (tổng

diện tích mặt lá, trọng lượng khô, tươi) của chậu thí nghiệm - Xác định nng độ ức chế sinh trưởng 50% (I2Cs

Concentration 50%) [35]: Dựa vào phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng để lập phương trình logarit về mối quan hệ giữa nồng độ nước thải và phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng, từ phương trình đó tính ra EC:

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu

So sánh giá trị trung bình: bằng phương pháp phân tích phương sai

(ANOVA), kiém tra Tukey’s (at = 0,05) bing phan mềm IBM SPSS Statistics

Trang 37

35 “Bảng 3.2 Đánh giá hiệu quả khử trừng của Ca(OCI)2 0,596, NaOCI 0,5% và NaOCI 0,05%

“Thời gen 'Ca(OCD2 0.5% NaOGl05% NaOCI 0/059

N "Tï lệ chết The 09 ting | THM 'Ti lệ chết Tốc độ ng | THỂ {Tig che Tốc độ tăng

teityy | ME frome trang niềm | uUi tring tang aha Lụu tring trang

(%) bình | (%) bình (%) bì

Trang 38

Tir bing 3.2 ta vẽ được biểu đồ đánh giá hiệu quả khử trùng của bèo tấm

qua 3 tham số: Tỉ lệ nhiễm, T¡ lệ chết, Tốc độ tăng trưởng trung bình ụi sa 40 208 ao | m4os 5 20 Keo = š si CAOCH2 0.5% NAOCL0.5% NaOc10.05% | (4) 100 90 80 370 Sao ‘E50 x10 530 20 10 ° mm €a(OCH2 NaOCl 0.5% NaOCl 0.05% 0.5% () Biểu đồ đánh giá hiệu quả khử trùng ae san - 2u, i es a Ệ ; a0 = 0 š _ CA0CJ20% wn a0 Ost NaOC10,05% (

Trang 39

37

Dựa vào hình 3.2c cho thấy, nhóm có tốc độ tăng trưởng trung bình cao

nhất là NaOCI 0,05% với thời gian khử trùng 20 giây đạt 0,164+0,022, 40 giây đạt 0,159+0,018, nhóm thấp nhất là chất khử trùng NaOCI 0,5% khi thực hiện với thời gian khử trùng 40s và 60s cho kết quả âm lần lượt -0,006+0,01, -

0,014+0,019, lúc này chất khử trùng mạnh đã làm ức chế khả năng sinh trưởng bình thường của mẫu nuôi cấy, tỉ lệ chết trắng lá Bèo tắm (hình 3.1) cao nhất cũng được ghi nhận tại nồng độ này và thấp nhất tại NaOCI 0,05%

với thời gian khử trùng 20 giây

Do đó, khử trùng Bèo tắm với NaOCI nồng độ 0,05% trong thời gian 20 giây đạt hiệu quả nuôi cấy cao nhất Theo quy trình phân lập, khử trùng và

nuôi cấy của David W Bowker va cs NaOCl việc khử trùng đạt hiệu quả cao

nhất trong khoảng nồng độ 0,05-5% [18] Kết quả khử trùng của thử nghiệm

tương ứng với kết quả nghiên cứu cia Chokchai Kittiwongwattanal va cs

(2013) thực hiện với chất khử trùng cùng nồng độ NaOCI 0,05% trong thời

gian 30 giây đạt tốc độ tăng trưởng trung bình 0,201/ngày [39]

'Như vậy, để thử nghiệm đánh giá độc tính sinh thái của nước thải lên bèo tắm đạt hiệu quả, chọn chất khử trùng cho Bèo tắm là dung dịch NaOCI nồng độ 0,05% trong thời gian 20 giây

3.2 ĐỘC TÍNH SINH THÁI CỦA NƯỚC THÁI CÔNG NGHIỆP

Ở ĐÀ NẴNG DOI VOI BEO TAM (Lemna minor Linnaeus, 1753)

Đánh giá độc tính sinh thái của nước thải là một tham số quan trọng

trong việc giám sát chất lượng nước thải vì nó cung cấp đáp ứng của các sinh vật thử nghiệm cho tất cả các hợp chất có trong nước thải

Đối véi béo tim (Lemna minor) dya vào màu sắc lá bèo và sự thay đổi

Trang 40

: | | | | | | | 1 1 1 1 (b) (c) Liana = | | | |] 1 (4)

Hình 3.3 Kết quả các biến đo lường ở đâu và cuối thử nghiệm với nước thải

dệt may trước khi xử lý

Ghi chú: Các giá trị trung bình có cùng kỷ tự a, b, c trong mỗi biểu đồ

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	19,76 MB