Đánh giá khả năng tíh tụ thủy ngân và kẽm trong nghêu bến tre m lyrata ở khu vực cửa sông bạch đằng

Để đánh giá các tác độngcủa các chất ô nhiễm đối với môi trường theo quan điểm của độc học môi trường thì cần phải xem xét khả năng thích ứng của sinh vật với môi trường khu vực hiện tại

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH TỤ THỦY NGÂN VÀ KẼM TRONG NGHÊU BẾN TRE

(MERETRIX LYRATA) Ở KHU VỰC CỬA

SÔNG BẠCH ĐẰNG

LÊ XUÂN SINH

Hà Nội 2009

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH TỤ THỦY NGÂN VÀ KẼM TRONG NGHÊU BẾN TRE

(MERETRIX LYRATA) Ở KHU VỰC CỬA

SÔNG BẠCH ĐẰNG

NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ: ……

LÊ XUÂN SINH

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS ĐẶNG KIM CHI

Hà Nội 2009

LỜI CẢM ƠN

Tác giả là học viên của Viện Công nghệ và Môi trường Bách Khoa –

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, khóa học 2007- 2009 Tác giả đang

công tác tại Viện Tài nguyên và Môi trường biển, thuộc Viện Khoa học và

Công nghệ Việt nam

Luận văn tốt nghiệp được sự hướng dẫn của GS.TS Đặng Kim Chi, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường trường Đại Học Bách Khoa – - Hà

Nội Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của GS.TS Đặng

Kim Chi và các đồng nghiệp Viện Tài nguyên và Môi trường Biển trong quá

trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

1.2 Đặc đi m đi u ki n t nhiên – kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu ể ề ệ ự 12

1.2.1 Đặc đ ểm địa hình, địa mạo của khu vực cửa sông Bại ch Đ ngằ 13 1.2.2 Đặc đ ểm kinh ti ế - xã hội trong khu vực cửa sông B ch Đ ng ạ ằ 15 1.2.3 Hiện trạng môi trư ng khu vực bãi nuôi nghêu ờ 16 1.2.4 Hiện trạng nuôi th y sủ ản vùng cửa sông Bạch Đ ng ằ 24

1.3.3 Hiện trạng Hg và Zn trong môi trư ng khu vựờ c 26

2.2 Các phương pháp tính hệ ố s tích lũy sinh học 31

2.3 Các phương pháp thí nghiệm xác đ nh m c đ tích lũy ị ứ ộ 36 2.4 Phương pháp xác định đ ộsinh trưởng của nghêu 40

2.5 Phương pháp phân tích kim loạ ặi n ng trong môi trường 40

4.1 Xu hướng phân b Hg, Zn trong môi trư ng nư c khu v c nghiên c u ố ờ ớ ự ứ 62 4.2 Xu hướng phân b Hg, Zn trong tr m tích khu v c nghiên c u ố ầ ự ứ 67

4.4 Xác định n ng đ tồ ộ ại đó nghêu tích tụ bão hòa 71

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAS: Quang phổ ấ h p thụ nguyên tử

APHA: Hội liên hiệp sức khỏe cộng đ ng Mỹồ

BCF: H s tệ ố ập trung sinh học

BSAF: H s ệ ố tích lũy trầm tích vùng sinh vật

BOD: Nhu c u oxy hóa sinh ầ hóa

COD: Nhu c u oxy hóa hóa hầ ọc

DO: Hàm lượng oxy hòa tan trong nư c ớ

ĐVPD: Động v t phù du ậ

GHCP: Giới hạn cho phép

HCBVTV: H óa chất bảo vệ thực vật

HVG: Hóa hơi hydrua

ISQG: Hướng d n chấẫ t lư ng tr m tích t m th i c a Australia và New ợ ầ ạ ờ ủ

Zealand, 2000

IMER: Viện Tài nguyên và Môi trường bi n (Institute of Marine ể

environment and resouces) KLN: Kim loại nặng

TCVN: Tiêu chuẩn việt nam

USEPA: Cục bảo vệ Môi trường Mỹ

Bảng 3.3 Các thông số hóa lý nước bể thí nghi m ệ 55 Bảng 3.4 Kết quả phép thử khả năng sống ở điều kiện phòng thí nghiệm 55 Bảng 3.5 Bảng dãy các nồng đ Hg thí nghiệm tích lũy ộ 56 Bảng 3.6 Bảng dãy các nồng đ Zn thí nghiệm tích lũy ộ 57

Bảng 3.7 S ự thay đổi nồng đ Hg trong bể sau 07 ngày thí nghiệm ộ 58

Bảng 3.8 S ự thay đổi nồng đ Zn trong bể sau 07 ngày thí nghiệm ộ 58 Bảng 4.1 Các trạm thu mẫu kim loại trong khu vực c a sông Bạử ch Đ ng ằ 63 Bảng 4.2 Hàm lượng Hg, Zn t i khu v c c a sông Bạ ự ử ạch Đằng 63 Bảng 4.3 Hàm lượng Hg, Zn trong m u tr m tích t i các khu v c thu c c a sông ẫ ầ ạ ự ộ ử

Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm hàm lư ng Hg tích lũy trong nghêu.ợ 71

Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm hàm lượng Zn tích lũy trong nghêu 72

Bảng 4.7 Giá trị ệ ố tích tụ Zn, Hg trong trầ h s m tích đ i với nghêu.ố 74

Bảng 4.8 Giá trị ệ ốtích tụ sinh học của Zn, Hg đối với nghêu 75

Hình 3.4 Thu mẫu nghêu t i bãi nuôi xã Đồng Bài Cuốạ i, Cát H i – Hải Phòng ả 50Hình 3.5 Thu mẫu nư c t i bãi nuôi xã Đ ng Bài Cu i, Cát H i – H i Phòng ớ ạ ồ ố ả ả 52Hình 3.6 Dụng c đo thông s môi trư ng nư c trong phòng thí nghi m ụ ố ờ ớ ệ 53 Hình 3.7 Theo dõi nhiệ ột đ trong su t quá trình thí nghi m ố ệ 53Hình 3.8 Sục không khí cho các b thí nghi m nghêu.ể ệ 54

Hình 4.6 Hàm lượng Hg trong tr m tích bi n thiên theo không gian của khu vực ầ ế

MỞ ĐẦU

Cửa sông Bạch Đằng là khu vực tích tụ các chất ô nhiễm bởi vì hàng năm tiếp nhận một lượng lớn các chất thải từ ngu n lục địa với hàm lượng các chất ô ồnhiễm thường xuyên vượt quá mức giới hạn cho phép Để đánh giá các tác độngcủa các chất ô nhiễm đối với môi trường theo quan điểm của độc học môi trường thì cần phải xem xét khả năng thích ứng của sinh vật với môi trường khu vực hiện tại

Vùng c a sôngử Bạch Đằng là vùng c a sông hình phử ễu (estuaries) hình thành cách y 700 nđâ ăm, đang bị ngập chìm hiện tại, thiếu hụt bồi tích nên lấn sâu vào lục địa Dưới tác động c a quá trình sông ủ và biển, vùng c a sông Bử ạch Đằng tạo ra các d ng địa hình phong phú và ạ đa dạng: bãi triề ộu r ng với hệ thống

lạch triề dầy đặc Nên tại đây ập trung diện tích lớn các khu vực nuôi trồng u tthủy sản như lồng bè, bãi nghêu, đầm nuôi tôm, v.v đặc biệt là tập trung nhiều , bãi nuôi loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ (nghêu, sò, tu hài, vẹm ghêu được chọn ) Nlàm đối tượng nghiên cứu vì là loài hai mảnh vỏ, ăn lọc và ít di chuyển Nghêu cũng là đối trượng dễ thu mẫu, dễ nuôi trong các bể thí nghiệm và ít chịu tác động khi thay đổi môi trường sống

Nhiệm vụ đánh giá khả năng tích tụ kim loại nặng của nghêu thuộc vùng cửa sông Bạch Đằng là rất quan trọng Từ lý luận khoa học và thực tiễn trên, việc tiến hành đề tài: “Đánh giá khả năng tích tụ Hg và Zn trong nghêu M Lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng” nhằm đánh giá khả năng tích tụ sinh

học và góp phần cảnh báo sự an toàn thực phẩm của các loài nhuyễn thể trong khu vực cửa sông Bạch Đằng, đặc biệt là loài nghêu M.Lyrata được nuôi tại đây

1.1.1 Trên thế giới

Từ nh ng n m 40 c a th k XX, ã ữ ă ủ ế ỷ đ có những ngh êni cứu v s ch lề ựtí ũy

của LNK trong mô ủ c a các lo ại động v th ật ân mềm S t p trung cao c a c ự ậ ủ cá

KLN được tìm th trong m t v lo nhấy ộ ài ài uyễn ể ai ả th h m nh T nghi c u vỏ ừ ên ứ

c a Golủ dberg (1975) và Ph lips ( 76) il 19 [17], loài My us gallotil provincialis được s d ng r ng ử ụ ộ rãi như sinh vật ch th ô nhiễm ỉ ị ở các kh u vực ven biển d a ự

trên ả ăkh n ng tích ũ l y c kim lo Hg, ác ại Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, Mn, Cr N i gh ên

c u cứ ủa ysA un Türkmen và c ng s ộ ự [18]ở ị V nh Iskenderun, Th Nh K cho ổ ĩ ỳ

th y s tích ấ có ự lũy á caokh các kim lo ại như: Zn, Ni, Cd, Fe, Cu, Cd, Mn, Cr,

Co 2 lo ở ài Chama paci cfi a và Os ea stentinatr Nghi ên cứu ủ c a el-Sikaily A

và c g s ộn ự [16] ở mộ ốt s vùng duyên ải Địa h Trung Hải và duyên ải biển h

Đỏ thu c Ai C p, cho thấy r ng ộ ậ ằ Cd Co Cu, , , Fe, Mn, Ni, Pd và Zn được ch tí

l y á ũ kh cao on Modiolus tr g auriculatus và D a trunculuon x

Th eo ng iê cứu ủh n c a L.Ro asj de Astudillo và cs (2005) [18] ở vùng

bi cển ủa Trinid và Venezuela ad ngh ên cứu ề ự ch ũi v s tí l y KLN on tr g 2 lo ài

n c nh Canad Bướ ư a, razil, Ghana, T ái Lah n, Mala i ys a, Philippin… c g cho ũn

th ấy khả ă n ng tí l y ch ũ KL ởN các lo nhài uyễn ể kh cao th á [19 ]

Th Munir Z a Lug (eo uy al 2005) [20] ử ụs d ng nh ng sinh v t tích t ữ ậ ụ cụ

th là ể các àilo 2 mảnh v m sinh v ch th ỏ là ật ỉ ị quan trắc là rất hi qu Vì ệu ả.chúng có khả ă g tích ũ n n l y KLN on tr g mô cao hơn g p r t ấ ấ nh ều ầi l n so với môi tr ng mà chúng sin sườ h ống Ví d : sò, h có kh n ng tí l y Cd tr g ụ ến ả ă ch ũ on

mô cao g 100 0 l n tron môi trấp 00 ầ g ườn bùn đáyg Tính độc h c a nó còn ại ủ

t n t i lâu dài ồ ạ qua chuỗi thức ăn, là s e ự đ dọ đến ệa h sinh thái và s kh e ức ỏcon người Quá trình và mức độ tích ũl y KLN on tr g mô của các lo ài nhuyễn

th ph thu c v ể ụ ộ ào đặc điểm sinh th riênái g củ ừa t ng loài, ch y th n, cơ ế lấ ức ă

d ng t n t c a kim lo i, gi i ạ ồ ại ủ ạ ớ tính, kí th c cch ướ ủa àilo nhuyễn ể th

1.1.2 Ở Việt Nam

Việc ng ên cứu ử ụnhi s d g c lo nhác ài uyễn ể ai mảth h nh v ánh giá ô ỏ đ

nhi m Kễ LN là v n tính th c ấ đề có ự tiễn nhằm phát triển ệ hốnh t g ch th sinh ỉ ị

h c ọ ở n c t Tuy iên, ướ a nh các gh n iên c v c lo h m n v ứu ề ác ài ai ả h ỏ ở Việt Namcòn á m i kh ớ mẻ và ch a ng b ư đồ ộ

Theo bảng 1.1, các nghiên cứu mới đưa ra lượng tích tụ và mức độ tích tụ khác nhau của các kim loại khác nhau Đặc biệt ở khu vực cửa sông Bạch Đằng chưa có nghiên cứu nào về mức độ tích tụ kim loại nặng đối với loài nghêu M.lyrata Tác giả Phùng Thị Kim Anh cũng có nghiên cứu về mức độ tích lũy kim loại nặng tại cửu sông Cấm nhưng đối với loài sò [5] Tác giả Nguyễn Đức

Cự tiến hành thí nghiệm độc tố để tính ra các giá trị LC50 và hướng nghiên cứu chưa tính đến khả năng tích lũy mà xét đến biểu hiện cấp tính [3] Tác giả Chu Phạm Ngọc Sơn thì xét đến mức độ so sánh tích tụ của As, Cd, Pb cao hay thấp

mà chưa tính được hệ số tích lũy của từng nguyên tố đối với loài nghêu [6]

Bảng 1 Thống kê các nghiên cứu trong nước có liên quan 1

1.2 Đặc điểm điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu

Cửa sông Bạch Đằng à một trong các cửa sông lớn của miền Bắc như ửa l c

Bạch Đằng, Ba Lạ , Văn Úc, Lạch Trường, là nơi cung cấp nguồn dinh dưỡng tphong phú cho các vựa lúa, các đầm nuôi trồng thuỷ ả s n của miền Bắc Tuy nhiên, đây cũng là n i tích lu và phân tán các ch t ô nhi m t l c địa nh các ơ ỹ ấ ễ ừ ụ ư

chất hữu cơ, kim loạ ặng, hoá chi n ất bảo vệ thực vật Vì các khu vự cửa sông c

là các bẫy ô nhiễm, có khả tích t các chụ ất ô nhiễm, hàng năm tiếp nhận một

lượng lớn các chất ô nhiễm từ nguồn lục địa với một số chất có hàm lượng thường xuyên v t quá mượ ức cho phép trong môi trường nước Vùng cửa sông

nghìn tấn KLN (kim loại nặng gồm Cu, Pb, Zn, As, Ha, Cd), 5 tấn thuốc trừ sâu,

164 tấn phân hoá h c vàọ khoảng 21,6 nghìn tấn d u mầ ỡ [8]

Vùng cửa sông Bạch Đằng có ranh gi i phía biớ ển chạy theo đường bờ độ sâu 6m từ Đồ S n đến Đông nam Cát Bà, phía Đông bắc giáp đảo Cát Bà, phía ơ

Đông bắc giáp V nh Bắc Bộ, đỉnh n m B n Tri u cách bi n 45km ị ằ ở ế ề ể

Tọa độ địa lý: 106037'00'' 107- 000'00'' 21; 000'00'' 20- 035'00''

Tọa độ bãi nuôi nghêu thí nghiệm: 106045'23'' 20- 049'20''

Hình 1.1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu – xã Đồng Bài Cuối uyện Cát Hải.- h1.2.1 Đặc đ ểm địa hình, địa mạo của khu vực cửa sông Bạch Đằng i

Vùng c a sôngử Bạch Đằng là vùng c a sông hình phử ễu (estuaries) hình thành cách y 700 nđâ ăm, đang bị ngập chìm hiện tại, thiếu hụt bồi tích nên lấn

Khu vực nghiên cứu

sâu vào lục địa Dưới tác động c a quá trình sông ủ và biển, vùng c a sông Bử ạch Đằng tạo ra các d ng địa hình phong phú và a d ng: bãi tri u r ng v i h th ng ạ đ ạ ề ộ ớ ệ ố

Địa hình bãi triều cao phân b r ng l n trong vùng và ố ộ ớ được xác định từ độ cao 1,86m trở lên đến bờ, đê quốc gia hay n các chân bãi biđế ển, rìa đảo Sự trùng h p giợ ữa phần bãi triều cao với diện tích phân bố ự th c vật ngập m n phát ặtriển l do chà ế độ ủy tri u vth ề à độ đục của nước biển vùng nghiên cứu

Địa hình bãi triều th p ấ được phân chia từ 0m đến 1,86m (so v i 0m/hải ớđồ) phần địa hình n y và ề ơ ả c b n là một bề ặt bằ m ng phẳng và không có thực v t ậ

ngập mặn vì đ ềi u ki n ng p n c trong ng y lệ ậ ướ à ớ đ ền, i u kiệ động ln ực mạnh do sóng v dòng chà ảy, độ đục n c ven bướ ờ cao Bề ặ m t địa hình tương đối phẳng ở

những khu vực có sự tác động c a sóng v dòng tri u tủ à ề ương đối đồng đều trên bề

m ặt

Địa hình các hệ th ng l ch tri u ã ố ạ ề đ được phân chia th nh các cà ấp khác nhau và chủ ế à y u l nhóm lạch triều xâm thực v nhóm lạch triều kế thừa Trong à nhóm lạch triều xâm thực được chia thành 4 c p (tấ ừ ấ c p 1 đến cấp 4), nhóm lạch triều kế ừa được chia thàth nh 3 cấp (từ ấp 5 đến cấp 7) Các cấp lạch triều kiến c

chính là các lạch sông, cửa sông d n n c khi triẫ ướ ều lên, triều xu ng v o lố à ục địa

và lưu chuyển n c trong vùnướ g triề , chia cắt các bãi triều th nh những đảo nhỏu à 1.2.2 Đặc đ ểm kinh tế - xã hội trong khu vực i cửa sông Bạch Đằng

Hàng năm khu vực của sông Bạch Đằng tiếp nhận nguồn thải lớn là vì ở đây tập trung các hoạt động kinh tế của Hải phòng Tổng dân số ủa khu vực csông Bạch Đằng kho ng 1 18 tri u ngả , ệ ười, với mật độ dân số 1161người/km2 nên nguồn thải từ các hoạt động dân sinh rất lớn [8]

Nguồn thải ra môi trường khu vực chiếm một phần đáng kề từ các hoạt động công nghiệp vì hoạt động kinh tế ảng biển và hoạt ng dị c độ ch v c ng biển ụ ả

như ử s a chữa tàu thuyền, dịch vụ ậ v n t i và kho bãi ả (năng lực xếp d trên 10 ỡ triệu t n hàng hoáấ /năm), dịch vụ xu t nhấ ập kh u có vai trò nổ ật trong kinh tế ẩ i bcông nghi p cệ ủa khu vực Đặc bi t trong khu vực có nhi u c s công nghi p l n ệ ề ơ ở ệ ớ

của trung ương và địa phương như ệ thống cảng dọc sông Cấ h m, sông Bạch Đằng, Tổng công ty đồ ộp Hạ Long, Công ty thuỷ tinh Hải Phòng, khu công hnghiệp Bến Rừng, khu công nghiệp Đình Vũ, v.v Trên 5000 doanh nghiệ , p

hơn 4000 hộ ản xuất kinh doanh thu hút hàng nghìn lao s động sản xuất và cung

ứng các lo i hàng hoá, d ch v cho s n xu t, áp ng yêu c u trong nước, tham ạ ị ụ ả ấ đ ứ ầgia xuất khẩu mang lại không khí nh n nh p và sôi ng cho b c tranh kinh tộ ị độ ứ ế khu vực [8]

Sản xuất công nghiệ , thủ công nghiệp ngày càng tăng và không những pchiếm vai trò chủ đạo trong n n kinh tế ề khu vực Tố độ c phát triển kinh tế trung bình của khu vực là 20%/năm, kết quả ấy khẳng nh đị kinh tế khu vực cửa Sông Bạch Đằng là trung tâm kinh tế, công nghiệp & dịch vụ ủ c a Hải Phòng, đóng vai trò quan tr ng vào s phát tri n kinh tọ ự ể ế xã h iộ, an ninh và qu c phòngố [8]

1.2.3 Hiện trạng môi trường khu vực bãi nuôi nghêu

a Chất lượng môi trường nước

Để đánh giá chất lượng nước phục vụ cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản thông qua các thông số hóa lý sau [8]:

- Nhiệt độ: Nhiệt độ nước khu v c nghiên c u thay i theo mùa rõ rở ự ứ đổ ệt Vào mùa khô (tháng 3), giá trị nhiệt độ ghi được nằm trong kho ng 17,7ả -20,2oC Mùa mưa (tháng 6), nhiệt độ nước bi n cao h n vì y lể ơ đâ à khoảng thời gian tương

ứng v i nh ng ngày n ng nóng, giá tr dao ớ ữ ắ ị động từ 29,7 31,9- oC Vào mùa khô,

s ự chênh lệch nhiệt độ ầng mặt v ầng đ y không lớn lắ , khoảng 0,1 0,2 t à t á m - oC Tuy nhiên, trong nh ng tháng mùa hèữ , có sự chênh lệch đáng kể nhiệt độ tầng

cực trị độ muối thường trùng với cực trị ủa biên độ triều c

- Độ đục: Khu vực có độ đục cao, trong thđộ ấp (trung bình là 0,12m) do

ảnh hưởng c a phù sa t các sông B ch Đằng, L ch Huy n, c a Nam Tri u, c a ủ ừ ạ ạ ệ ử ệ ử

Cấm đổ ra ố liệu quan trắc năm 2008 cho thấ , tại cử sông Bạch Đằng, v o S y a àmùa mưa độ đục c a n c lủ ướ à 424 TU, mùa khô t 570 N đạ NTU Nói chung, độ

đục cao là một c trưng quan trọđặ ng c a thu v c c a sông Bạch Đằng khi so ủ ỷ ự ửsánh với các v c nự ước khác

- DO: Hàm lượng DO dao động lớn nằm trong khoảng từ 4,0 đến 7,1mg/l,

và DO trong mùa khô cao hơn mùa mưa

- BOD5: BOD trong nước biển nằm trong khoảng 0,28-2,85mg/l

- COD: COD trong nước nằm trong khoảng 0,60- 4,48mg/l

- Dinh dưỡng khoáng: Đây cũng là đặc trưng của vùng cửa sông, hàm

lượng các muối dinh dưỡng khoáng lớn do các phù sa mang lại Đây cũng là một nguồn bổ sung rất lớn các chất dinh dưỡng khoáng cho vực nước khi so sánh chúng với chất lượng nước ngoài khơi NO2- nằm trong khoảng dưới 10µg/l đến 700µg/l; NO3- vào khoảng dưới 0,05mg/l trong mùa khô và tới 0,56mg/l trong mùa mưa Hàm lượng NH4+ trong nước cửa Lạch Huyện nằm trong khoảng 0,05

- 0,45mg/l PO43- dao động từ 22 55 µg/l SiO2- 2- nằm trong khoảng từ 1,7 - 10,2mg/l (số liệu quan trắc năm 2008)

- HCBVTV cơ clo: HCBVTV cơ clo được quan trắc thường kỳ tại trạm

quốc gia Đồ Sơn từ năm 2000 Số liệu quan trắc tại trạm quốc gia Đồ Sơn cho thấy hàm lượng tổng HCBVTV cơ clo (bao gồm Lindan, aldrin, endrin, dieldrin,

DD, DDD và DDT) dao động từ lượng vết đến 0,7 µg/l Hàm lượng của chúng thường cao vào mùa khô và thấp vào mùa mưa Các hợp chất có tần suất bắt gặp nhiều nhất là Lindan, endrin và họ DDT Hàm lượng các hợp chất cơ clo có xu hướng giảm trong những năm gần đây tại Đồ Sơn [8]

Nhận xét:

- Nhiệt độ, độ mặn, pH là các thông số môi trường nước các giá trị có khoảng dao động lớn trong năm Tuy nhiên các giá trị này nằm trong giới hạn chịu đựng của nghêu M Lyrata nuôi tại bãi trong khu vực này

- Hàm lượng DO trong nước đảm bảo cho sự phát triển của nghêu vì có dòng chảy xáo trộn khá mạnh ở khu vực này (theo các tài liệu thu thập về chế độ thủy văn, hải văn ở khu vực nghiên cứu)

- Độ đục trong môi trường nước khu vực cao và là ột đặc trưng quan mtrọng của thuỷ ự v c cửa sông Bạch Đằng khi so sánh với các v c nự ước khác Đây

là một trong các nguồn cung cấp chất dinh dưỡng và nguồn cung cấp kim loại nặng cho nghêu

- Các nguồn chất hữu cơ, dinh dưỡng chưa có dấu hiệu ô nhiễm, đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của của loài nghêu nuôi tại bãi

- Các thành phần độc tố từ nông nghiệp (HCBTV) phát hiện ở hàm lượng vết nên không gây nguy hiểm cho quá trình nuôi nghêu tại khu vực cửa sông Bạch Đằng

b Chất lượng trầm tích

Đánh giá môi trường trầm tích thông qua thành phần độ hạt để xem khả năng tích tụ các chất ô nhiễm tại khu vực cửa sông Bạch Đằng là cao hay thấp [8]

- Thành phần độ hạt trầm tích

Thành phần độ hạt trầm tích khu vực nghiên cứu là một đại lượng đặc trưng cho tính ổn định của lớp trầm tích, nó phản ánh khách quan các điều kiện tác động của cả quá trình tự nhiên và các hoạt động nhân sinh như sóng bão, thuỷ triều, dòng chảy, nạo vét luồng lạch, san lấp diện tích đất công trình, và các quá trình phát tán các vật liệu dạng bở rời vào môi trường nước sau đó chúng được lắng đọng lại Thành phần độ hạt trầm tích phản ánh chế độ tương tác giữa môi trường nước và môi trường trầm tích cũng như khả năng tích luỹ các vật

chất vào trong nước đặc biệt là khả năng tích luỹ các vật chất gây ô nhiễm vi lượng như các kim loại và các vật chất hữu cơ

Các kết quả nghiên cứu trong khu vực cho thấy, thành phần độ hạt trầm tích không ổn định Sự gia tăng thành phần trầm tích hạt mịn có thành phần nhỏ hơn 0,063mm cho thấy môi trường trầm tích tầng mặt trong khu vực ảnh hưởng mạnh bởi các hoạt động nhân sinh như hoạt động của các tàu thuyền, việc khai thác cát tự nhiên, nạo vét công trình, quá trình vận chuyển hàng hoá từ các tàu thuyền lên bờ và các âu cảng, cung cấp các thành phần hạt mịn, ngoài ra sự gia tăng thành phần trầm tích hạt mịn tạo điều kiện thuận lợi cho việc gia tăng nguy

cơ tích luỹ các vật chất ô nhiễm, đặc biệt là các kim loại và vật chất hữu cơ vi lượng

Bảng 1.2 Kết quả phân tích thành phần cấp hạt mẫu trầm tích tại khu vực

bãi lấy mẫu nghêu

Các loại tr m tích bãi triầ ều trong vùng c a sông Bử ạch Đằng có 5 loại trầm tích bãi như sau:

- Cát nhỏ phân bố trên các doi cát triều Đ nh Vũ, Cát Hải v bãi triều thấp ì à Phù Long Các bãi tri u cát phân bề ố ch y u trên địủ ế a hình bãi triều thấp về

hướng biể , chúng có độ chọn lọc tốt với hệ số chọn lọc S0 t 1n ừ ,25 1,37.-

- Bột lớn phân bố liền kề ới cát nhỏ ở Đ nh Vũ v ì và Đường 14, ngo i ra bột à

lớn phân bố th nh một dải rộng ở Cát ải v Yên Lập Chúng có độ chọn lọc tố à H à t với hệ số chọn lọc S0 dao động ,50 2,30 v đường kính trung bình Md trong 1 - à khoảng 0,080 – 0,086mm

- Bùn bột nhỏ phân bố chủ ếu trên các bãi triều thấp ở ằng La, Đ nh Vũ, y B ìTràng Cát Các dải bùn bột nhỏ ở ử c a Đình Vũ là s k tiự ế ếp liên tục của trầm tích cát nhỏ và b t lớn Đường kính trung bình Md trong kho ng 0,018 ộ ả – 0,035, độ

chọn lọ So kémc , dao động 2,75 4,29.–

- Trầm tích bột sét l những dải rộng phân bố ở vùng cửa sông Bạch Đằng à

và trên các bãi triều Đ nh Vũ, đường kính trung bình Md trong khoảng 0,0053 ì – 0,0092mm, v chúng có à độ chọ ọn l c kém So = 4,30 – 4,85

- Trầm tích sét bột phân bố ập trung ch t ủ ế y u ở trung tâm c a sông Bử ạch Đằng, đường kính trung bình Md trong kho ng 0,047 ả – 0,053, độ chọ ọc kém n l

So = 4,27 – 4,85

Như ậ v y, trầm tích hạt thô phân bố ở bãi triều thấp còn các trầm tích hạt

mịn thì phân bố chủ ếu ở các bãi triều cao y

- Các thông số môi trường trầm tích khác [4]

- Nitơ tổng số (Nts dao động theo thời gian, theo không gian phân bố và ):không có quy luật rõ ràng điều này phản ánh những tác động của các hoạt động ,

678,5 đến 1159,8mg/kg trầm tích khô và đạt trung bình 891,9mg/kg khô Mùa mưa, hàm lượng Nts dao động trong khoảng lớn hơn từ 464,89 đến 1357,3 mg/kg khô, trung bình đạt 73,4mg/kg

- Phốtpho tổng số (Pts): Pts dao động trong khoảng 225,3 đến

334,7mg/kg trầm tích khô vào mùa mưa và từ 79,1 đến 346,9mg/kg trầm tích khô vào mùa khô Như vậy, xu hướng tăng dần vào mùa mưa, điều này có thể được lý giải bằng các hoạt động nạo vét, nước mưa chảy tràn đã đưa một lượng chất thải có chứa P vào môi trường nước sau đó chúng bị tích luỹ vào môi trường trầm tích như chất thải sinh hoạt và canh tác nông nghiệp v.v

- Tổng các bon hữu cơ (TOC): hàm lượng TOC trong khu vực cho thấy

chúng dao động trong khoảng 283,3 đến 1475,8 mg/kg trầm tích khô vào mùa mưa và từ 543,8 đến 1837,3mg/kg trầm tích khô vào mùa khô ôi trường trầm Mtích ở bãi giàu vật chất dinh dưỡng, cung cấp đủ vật chất sống cho các sinh vật sống trong môi trường trầm tích Tuy nhiên các vật liệu hữu cơ còn là các điều kiện thuận lợi cho việc tích luỹ các vật chất gây ô nhiễm như các kim loại nặng

và các vật chất hữu cơ vi lượng như PAHs, PCBs, hợp chất cơ clo

- BOD, COD: nhu cầu COD trầm tích dao động từ 690,7 đến 2333,4mg/kg trầm tích khô vào mùa khô và 359,8 đến 3144,3mg/kg trầm tích khô vào mùa mưa Chỉ số BOD5 dao động trong khoảng 198,3 đến 578,2mg/kg trầm tích khô vào mùa mưa và từ 174,3 đến 437,6mg/kg vào mùa khô Nhu cầu BOD nhìn chung khá tương đồng với nhu cầu COD, TOC theo đó khu vực nào có hàm , lượng cacbon hữu cơ cao thì BOD cũng cao

Nhận xét:

- Thành phần độ hạt trầm tích ở khu vực là khá mịn, có thành phần sét chiếm tỷ lệ tạo điều kiện thuận lợi cho việc gia tăng nguy cơ tích luỹ các vật chất

ô nhiễm, đặc biệt là các kim loại và vật chất hữu cơ vi lượng

- Hàm lượng Nts, Pts trong khu vực là thuộc dạng cao so với các khu vực khác của bờ biển Hải Phòng, điều này cho thấy khu vực này chịu tác động của các hoạt động nhân sinh tương đối rõ ràng

- Hàm lượng TOC vẫn trong giới hạn đảm bảo sự phát triển của nghêu [ ]09 Nhu cầu BOD nhìn chung khá tương đồng với nhu cầu COD, TOC theo đó khu vực nào có hàm lượng cacbon hữu cơ cao thì BOD cũng cao Nghiên cứu chỉ số COD/BOD cho thấy mức độ dao động là khá lớn theo cả mùa và theo khu vực

c Môi trường sinh vật

Thức ăn của nghêu bao gồm một trong các thành phần là động thực vật phù du trong nước nên cần xem xét đến các thành phần này [8]

- Thực vật phù du v ảo độc hại tiềm t ngà t à

lại mật độ thấ , dao ng tp độ ừ 103 đến 7,8 x 103 TB/L, thấp nhất là trạm Đồ Sơn

với mật độ chỉ đạt 1,8 x 103 đến 2,8 x 103TB/L

Tảo gây hại tuy có số ượng lo i bắt gặp nhiều (17 lo ) nhưng mật độ l à àithấp, có lo i ch có m t trong mà ỉ ặ ẫu định tính nh ng không gư ặp trong mẫu nh đị

lượng Lo i Pseudonitzschia sp.1 và à Pseudonitzschia sp.2 có mặt tại tất cả các

trạm thu mẫu, nh ng mậ độ ư t dao động khác nhau từ vài trăm tại ph n lầ ớn các trạm đến vài nghìn TB/L t i trạ ạm Cửa Lục Chi Alexandrium có số àlo i phong phú (6 lo ) nh ng mài ư ật độ rất thấp, cao nhất chỉ đạt vài chục TB/L

• Chỉ ố ổ s t ng a d ng (H’) c a tr m quan tr c đ ạ ủ ạ ắ

Nhìn chung các trạm đều có chỉ ố s H' cao, ổn nhđị , đ ềi u n y ch ng tà ứ ỏ các

yếu tố môi trường ít biến động Chỉ số đa dạng tại trạm quan trắc Đồ ơn đạt giá S

trị cao nh (3,74 3,84) ất

Động vật phù du

Các loài ưu thế thuộc v ề giống Paracalanus spp và àlo i Oithoina similis là các loài thường phân bố ở vùng nước cửa sông v vùng nướ à c ven bờ mi n Bắc ềViệt Nam S lố ượng cá thể ở ầ h u hết các trạm là khá cao, biến động từ 4000 -

Như ậy nhìn chung có thể thấy quần xã ĐVPD tại các trạm trong năm

2008 tuy chưa có đủ bằng chứng để ẳng định sự tác động bất l i t môi trkh ợ ừ ường đến quần xã ĐVPD, nhưng song cũng nên l u ý khi chư ỉ ố đ s a dạng sinh học tại các trạm quan trắ à quá thấp so với mức độ bình thường c l

Nhận xét:

Thực vật phù du, tảo và động vật phù du là nguồn thức ăn của nghêu Theo nghiên cứu trên không có thành phần gây hại cho sự sinh trưởng của nghêu

1.2.4 Hiện trạng nuô thủy sản vùng cửa sông Bạch Đằng i

Nghêu Bến Tre (Meretrix Lyrata) là một trong những đối tượng thuỷ sản

có giá trị cao ở Việt Nam Ở phía Nam, vùng thực tế khai thác và phân bố tự nhiên của nghêu khoảng 12.000 ha kéo dài dọc theo vùng ven biển từ huyện Cần Giờ (thành phố Hồ Chí Minh) tới Cà Mau, tập trung nhất là vùng ven biển thuộc tỉnh Tiền Giang, Bến Tre và Trà Vinh

Năm 1998, các nông dân thuộc tỉnh Nam Định đã thử nghiệm chuyển nghêu giống từ Bến Tre ra nuôi ở những vùng bãi triều và thu được kết quả tốt Thành công của việc di giống này tạo nên sự mở rộng vùng nuôi đối tượng này

ra miền Bắc như: Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh Hiện nay, nghêu M Lyrata trở thành đối tượng nuôi chính ở các tỉnh này Nguồn nghêu giống phục vụ cho nghề nuôi đang dựa vào tự nhiên, bởi vì chưa

có trại sản xuất nghêu giống nào ở Việt Nam trước khi dự án này được thực hiện [11]

Tại Hải Phòng, diện tích nghêu nuôi ở khu vực cửa sông Bạch Đằng tập trung ở các huyện Cát Hải, Tiên Lãng Huyện Cát Hải có hai khu vực nuôi chính

là xã Đồng Bài Cuối với diện tích khoảng 30 40ha và xã Phù Long với diện tích 15-20 ha Các loài được nuôi chủ yếu ở khu vực là ngao dầu (M Meretrix) và nghêu (M Lyrata) Trong đó nghêu (M Lyrata) là đối tượng chính, được nuôi phổ biến ở khu vực cửa sông Bạch Đằng

-1.3 Hiện trạng của Hg và Zn trong môi trường

Trong luận văn này với điều kiện cho phép, hai nguyên tố được chọn là

Hg và Zn để tiến hành nghiên cứu khả năng tích tụ trong loài nghêu M Lyrata

Vì nguyên tố Hg có tích độc và độ tích lũy sinh học rất cao Nguyên tố Zn luôn

có hàm lượng theo các kết quả nghiên cứu của Viện IMER là rất cao so với các tiêu chuẩn cho phép như: TCVN 5943-1995 hay tiêu chuẩn QCVN–10:2009/BTNMT

1.3 .1 Tác động của Hg đến môi trường

Thuỷ ngân nguyên tố ở dạng ỏng ít độ , nhưng hơi, các hợp chất và muối của nó là rất độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con

người tiếp xúc, hít th ở hay ăn phải Độc tính của thủy ngân phụ thu c vào đ ềộ i u

kiện môi trường (pH, nhiệt độ, độ muố ) và các loại hợp chất tồn tại của nó: thủy ingân trong các hợp chất hữu cơ độc hơn so với các h p chợ ất vô cơ [14]

Thuỷ ngân là ch t độc tích lu sinh hấ ỹ ọc rấ ễt d dàng hấp thụ qua da, các c ơquan hô h p và tiêu hoá Các hấ ợp chất vô cơ ít độc hơn so với hợp chất hữu cơ

của thuỷ ngân Một trong những hợp chất độc nhất của nó là imetyl thuỷ gân, d n

nó độc đến mức chỉ vài microlit r i vào da có thể gây t vong Mơ ử ột trong những mục tiêu chính của các chất độc này là enzym pyruvat dehidrogenat (PDH) Enzym bị ứ c chế hoàn toàn b i m t vài hở ộ ợp chất của Hg, thành ph n gầ ốc acid lipoic của phức đa hợp đa enzym liên kế ới các h p cht v ợ ất đó rất bền nên PDH

b ị ức chế Thuỷ ngân thâm nhập vào môi tr ng khi chườ ất thải độc hại được đốt cháy Các phân tử thuỷ ngân trong không khí rơi xu ng đất và môi trường nướố c

Nó tích tụ ầ d n d n trong cầ ơ thể ủ c a những động vật ăn phải thực vật hoặc uống

nước ô nhiễm Các loại cá săn mồi chẳng hạn n ư cá ngừ, cá kiếm chắc chắn có h

mức thuỷ ngân cao trong thịt

1.3.2 Tác động của Zn đến môi trường

Kẽm cũng là một trong những nguyên tố thiết yếu của sinh vật và là một

nguyên tố vi lượng Tuy nhiên n u hàm l ng k m trong môi tr ng vế ượ ẽ ườ ượt quá

GHCP cũng gây độc hại cho sinh vật và sức kho con ngẻ ười Nồng độ ới hạgi n

của kẽm trong nước biển ven bờ dùng cho nuôi trồng thủy sản theo tiêu chu n ẩ

của Việt Nam (QCVN 10:2009/BTNMT) là 50µg/l –

[8]

Theo các kết quả nghiên cứu , hàm lượng kim loại Zn ở khu vực cửa

sông Bạch Đằng đều cao hơn tiêu chuẩn TCVN - 5943 – 1995, mặc dầu đã thay

đổi tiêu chuẩn mới QCVN 10:2009/BTNMT nhưng hàm lượng Zn trong môi –

trường vẫn có biểu hiện ô nhiễm

1.3.3 Hiện trạng Hg và Zn trong môi trường khu vực

a Hàm lượng Hg, Zn trong môi trư ng trầm tích ờ

Bảng 1.4 Hàm lượng Zn và Hg trong môi trường trầm tích

STT KH mẫu Hàm lượng Zn (ppm) Hàm lượng Hg (ppm)

2 Giới hạn cho phép (ISQG)* ISQG thấp – 200ppm

ISQG cao – 410ppm

ISQG thấp – 0,15ppm

– ISQG cao 1ppm

*ISQG: Interim sediment quality guidelines của Australia và New Zealand, 2000. Theo kết quả phân tích mẫu trầm tích thu được tại bãi nghêu cho thấy hàm

lượng Zn chưa đạt ngưỡng ISQG thấp, tức là hàm lượng Zn trong trầm tích chưa

ảnh hưởng đến nghêu Trong khi đó hàm lượng Hg đã vượt ngưỡng ISQG thấp,

tức là hàm lượng Hg đã có biểu hiện ảnh hưởng đến sự phát triển của nghêu

b Hàm lượng Zn, Hg trong môi trường nước

Mùa khô Mùa mưa

Hình 1.2 Biến thiên hàm lượng Zn từ năm 2000 đến năm 2008 tại trạm

quan trắc Đồ Sơn [7]

Hàm lượng Zn theo [7] trong nước quan trắc từ năm 1999 đến năm 2008 tại trạm quan trắc Đồ Sơn (thuộc phạm vi cửa sông Bạch Đằng) dao động từ 3,71 đến 18,99 µg/l trong mùa khô Đối với mùa mưa, hàm lượng Zn dao động từ 6,15 đến 26,32 µg/l, hàm lượng Zn xu hướng chung cao hơn mùa khô từ 1,0 đến 2,6 lần Theo hình 1.2, xu hướng hàm lượng Zn quan trắc tại khu đối với mùa khô và mùa mưa đều tăng do nồng độ và lưu lượng thải của các nguồn thải ngày càng tăng vì sự phát triển kinh tế sôi động của khu vực

Các kết quả khảo sát cho thấy hàm lượng Zn cao hơn tiêu chuẩn TCVN

5943 -1995 (10µg/l) và thấp hơn tiêu chuẩn QCVN – 10:2009/BTNMT (50µg/l)

Mùa khô Mùa mưa

Hình 1.3 Biến thiên hàm lượng Hg từ năm 2000 đến năm 2008 tại trạm

quan trắc Đồ Sơn [7]

Hàm lượng Hg theo quan trắc từ năm 2000 đến năm 2008 có xu hướng tăng Hàm lượng Hg quan trắc trong mùa khô dao động từ 0,15 đến 0,5 µg/l và dao động từ 0,27 đến 0,62 µg/l Như vậy xu hướng hàm lượng Hg tăng mùa mưa cao hơn mùa khô do lưu lượng thải của mùa mưa tăng mạnh bởi sự rửa trôi mạnh của nước mưa và tình hình hoạt động kinh tế trong các tháng mùa mưa cũng diễn

ra sôi động hơn Các kết quả quan trắc cho thấy hàm lượng Hg thấp hơn tiêuchuẩn QCVN – 10:2009/BTNMT (1µg/l)

Hàm lượng hai nguyên tố (Hg, Zn) được quan trắc liên tục trong nhiều năm cho thấy tình hình nhiễm Zn và Hg trong nước khu vực cửa sông Bạch Đằng gia tăng Như vậy cần thiết phải có các nghiên cứu về khả năng tích tụ kim loại trong sinh vật nhằm đánh giá khả năng tích tụ kim loại trong sinh vật để có biện pháp xử lý chúng khi tiêu thụ

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Quá trình tích luỹ sinh h c và đào thải ọ

2.1.1 Quá trình tích luỹ sinh h c ọ

Các chất độc đi vào sinh vật qua thức ăn và được tích tụ lại nên làm tăng

nồng độ chất độc trong cơ thể sinh vật Quá trình tích tụ sinh học phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Tính ưa mỡ ủa chất độ (khả ăng tan vào mỡ): Nếu chất độc hoà tan c c n

tốt trong mỡ thì chúng dễ dàng tích luỹ mà không bị đ o thải như hoà tan vào à

nước

- Vận tốc chuyển hoá của chất độc trong cơ thể sinh vật

- Chu kỳ bán huỷ ủa chất độc trong cơ thể sinh ậ c v t

Có 2 d ng tích tạ ụ sinh h c sau [2]: ọ

Dạng 1: Tích tụ chất độc do khuyếch tán từ môi trường vào sinh vật

Do quá trình khuyếch tán nên các chất độc đi vào cơ ể th sinh v t, th hi n ậ ể ệqua hai đặc đ ểi m:

- Tích tụ đơn bộ phậ : Chất độc đi vào một bộ phận của sinh vật và tích tụn

ở đ ó, còn l i được ào th i ra ngoài Sơ đồ quá trình tích tụ đơn bộ phận thể hiện ạ đ ảnhư sau:

C VD: DDT → ơ thể → tích tụ ở gan

- Tích tụ đa bộ phậ : n

Tích tụ đa bộ phận phổ biến hơn tích tụ đơn bộ phận

Dạng 2: Tích luỹ chất độc do khuyếch đại sinh họ : c

Chất độc trong môi trường

Bộ phận trung tâm (máu, bạch huyết )

Các bộ phận trong cơ thể

Phân bố Khuyếch tán, hấp phụ

Vào cơ thể sống

Đào thải một phần Tích tụ

Một bộ phận bị tích tụ

Tích tụ

iTrong quá trình t ếp xúc kéo dài với chất độc, lượng chất độc hấp thụ vào

c ơ thể sinh vật sẽ ăng lên khi sinh vật tiếp tục sinh trưởng, nghĩa là một ố chất t s

độc có thể di truy n từ i cha n i con Quá trình chề đờ đế đờ ỉ ế k t thúc khi sự ă t ng

trưởng hoặc sinh sản đã d ng lạ hoàn toàn ừ i

VD: Quá trình khuyếch tán DDT qua dây chuyền thực phẩm

2.1.2 Quá trình đào thải chất độc

Vận tốc đ o thải của sinh vật sẽ ảnh hà ưởng đến khả ăng gây độc trong cơ nthể sinh vật Quá trình đào th i qua thả ận (động vật), mang ( )cá , phân và các tuyến (với côn trùng) hay quá trình lột xác đối với các sinh vật giáp xác

Thời gian cần thi t cho quá ế trình đào th i thả ường được xác định thông qua thời gian bán phân huỷ ằ b ng cách đo nồng độ trong huyết tương theo giờ hoặc

lấy mẫu theo ngày

V ề lý thuyế , chất độc không bao giờ đ o thải hoàn toàn ra khỏi cơ thể t àThực tế nó ch coi là đỉ ào th i hoàn toàn sau ả khi trải qua 9 chu k bán hu , chu kỳ ỷ ỳ này là hàm số ậ b c nhất của liều lượng

= [2]

T1/2 được xác định qua việc tính dốc của độ đường thẳng khi ti n hành o ế đ

nồng độ ủa chất độc t ong huyết tương theo những thời gian khác nhau c r

2.2 Các phương pháp tính h số tích lũy sinh học ệ

2.2.1 Các hướng chung

Hai cách tiếp cận cơ bản để đánh giá tích lũy sinh học gồm: những phương pháp trực tiếp và những phương pháp tiếp cận thích hợp USEPA cho rằng cả hai hướng mô hình hóa theo cơ chế và mô hình hóa b ng thực nghiệm đều cần thiết ằcho việc dự đoán khả năng tích lũy sinh học (USEPA, 1996a) Các bộ chỉ thị tích

tụ sinh học xây dựng dựa trên thực nghiệm có độ chính xác cao hơn, những mô hình được phê chuẩn tính hợp lệ có thể sử dụng để dự đoán sự tích tụ sinh học trong nhiều trường hợp

Việc đo trực tiếp tích tụ sinh học cho phép đánh giá ngay tại chỗ và tồn dư trong mô tại chính thời iểm và vị trí lấy mẫu Việc đo trực tiếp được thực hiện đhoặc nhờ đo nồng độ trong mô động vật lấy tại hiện trường hoặc thực hiện các phép kiểm tra tích sinh học trong phòng thí nghiệm sử dụng chính môi trường tụ (nước, trầm tích) lấy tạo hiện trường hoặc nuôi trồng trong phòng thí nghiệm Mặt khác, mô hình dự đoán cũng có thể sử dụng để đánh giá quy mô mẫu hình tích tụ sinh học của dạng chất cụ thể dưới những điều kiện sống đặc trưng Các mô hình dự đoán ược dùng khi thực tế không thể đo trực tiếp nồng độ trong đ

mô, nghĩa là xác định xem nồng độ trong mô sẽ thay đổi như thế nào theo thời gian cùng với sự thay đổi điều kiện sống (thay đổi thông số đầu vào và dự đoán được đầu ra)

Có hai hướng chính để phát triển mô hình:

- Bằng thực nghiệm: theo hướng này dữ liệu đo tại hiện trường và dữ liệu

đo trong phòng thí nghiệm được sử dụng để tính toán các thông số hệ số tích tụ sinh học (BCF: Bioaccumulation Factor)

- Sử dụng công cụ toán học: hướng giải quyết này sử dụng các mô hình động học và mô hình cân bằng, nhìn chung hướng này được ưu tiên sử dụng xây

Hai hướng này không đứng độc lập mà có tác động qua lại Dữ liệu chất lượng đo tại hiện trường được sử dụng để chuẩn và xác nhận tính phù hợp của các mô hình toán học Tính tương hợp và khả năng sử dụng bất kỳ mô hình nào phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của các thông số đầu vào được sử dụng và mức độ tin cậy được chấp nhận của các thông số đầu ra Kiểu mô hình được lựa chọn phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu, yêu cầu và độ chính xác, tính hiệu lực của dữ liệu

2.2.2 Mô hình thực nghiệm

Đây là hướng đơn giản nhất để theo dõi đánh giá tích tụ sinh học trong sinh vật sống dưới nước Phương pháp này thuận lợi nhưng đòi hỏi:

- Trang thiết bị để thí nghiệm

- Phòng thí nghiệm phân tích chuyên ngành, có kinh nghiệm vì sai số của số liệu đầu vào và đầu ra ảnh hưởng đến các bước tính toán sau này

- Có đội ngũ chuyên gia về sinh học vì cách phân loại, xác định độ tuổi của mỗi loài cần những người có chuyên môn lâu năm

- Lĩnh vực hoạt động của cơ quan gần với hướng nghiên cứu vì có trang thiết bị thu mẫu phù hợp (lưới, uốc chuyên dụng, sàng, …)c

- Khu vực thu mẫu gần với phòng thí nghiệm để tránh các hiện tượng sốc gây yếu, chết sinh vật

Các phương pháp kiểm tra tích lũy sinh học bao gồm:

- Xác định tích lũy sinh học trong phòng thí nghiệm

- Xác định tích lũy sinh học t i hiện trường.ạ

a Hệ số tích tụ sinh học (BCF: Bioconcentration Factor)

Hệ số tích tụ sinh học là tỷ lệ của sự tập trung chất ô nhiễm trong sinh vật sống dưới nước tại nơi nguồn cung cấp chất ô nhiễm duy nhất tiếp xúc trực tiếp với sinh vật sống

Hệ số BCF này thay đổi không đáng kể theo thời gian được định nghĩa theo hàm dưới đây (phương trình 2.1):

- BCF được tính toán bằng dữ liệu thực nghiệm (L/kg mô)

- Ct: nồng độ chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật (mg/kg mô)

- Cw: nồng độ chất ô nhiễm trong nước (mg/ ) được định nL ghĩa là tổng nồng độ hòa tan (dạng không tạo phức)

BCF hữu ích nhất đối với những sinh vật nhỏ, mức dinh dưỡng thấp như thực vật nổi, có sự cân bằng nhanh chóng với các chất trong nước, đối với các chất hóa học có IgKow bằng 5 (Spacie et al., 1995) [21] Các chất BCF không tính đến sự mở rộng sinh học các chất hóa học trong chuỗi thực phẩm (USEPA, 1997a) Do đó đối với những sinh vật có mức trao đổi dinh dưỡng hay mức tiêu thụ dinh dưỡng cao (highter trophic level) BCF đánh giá không đúng mức tiềm -năng tích lũy sinh học các hợp chất kỵ nước có giá trị IgKow cao hơn hoặc bằng 4,5 và là những hợp chất bền vững với sự trao đổi chất, sự phân hủy, thoái biến

b Hệ số tích tụ sinh học trầm tích (BSAF: Biota sendimen accumulation factor) - t

Hệ số tích tụ sinh học trầm tích là quan hệ sự tập trung tương đối của nồng

độ một chất trong mô của sinh vật sống với nồng độ chất đó trong trầm tích (Boese and Lee, 1992) [21]

t

C

C BSAF = (2 ) 2Trong đó:

- BSAF được tính toán bằng dữ liệu thực nghiệm (kg t /kg mô)t

- Cs là nồng độ của chất ô nhiễm trong trầm tích (mg/kg tt Chú giải: tt ) – trầm tích

- Ct là nồng độ của chất ô nhiễm trong mô sinh vật (mg/kg mô, tốt nhất là theo trọng lượng khô)

2.2.3 Phương pháp toán học OBM

Phương pháp được phát triển để mô phỏng sự tích lũy kim loại từ cả hai pha hòa tan (cột nước) và pha dinh dưỡng bởi động vật nhuyễn thể là loài sò Phương pháp được dựa trên hai thuộc tính cơ bản:

- Các đặc trưng sinh học của loài hai mảnh vỏ như hình thái học mang, tốc

độ sinh trưởng, tần số hô hấp và thành phần lipid

- Các thuộc tính hóa lý của kim loại bao gồm hệ số khuyếch tán và phân

bố trong nước

Sơ đồ hình 2.1 thể hiện các con đường gây tích tụ kim loại nặng trong loài hai mảnh vỏ

Đây là một phương pháp khó vì đòi hỏi rất nhiều các hệ số đầu vào, các hệ

số thực nghiệm [5] Phương pháp này có sai số lớn vì nhiều yếu tố đầu vào phải giả thuyết nên phương pháp này không được lựa chọn để tiến hành nghiên cứu

Hình 2.1 Sơ đồ tương tác của kim loại trong môi trường đối với loài hai

mảnh vỏ [5]

2.3 Các phương pháp thí nghiệm xác định mức độ tích lũy

Tuan P.A (1992), cho rằng: “Mục đích của thí nghiệm độc tính là xác định giới hạn chịu đựng, mức độ ảnh hưởng t ới động vật thủy sinh của các loại độc tố và các chất gây ô nhiễm khác Từ đó đưa ra tiêu chuẩn giới hạn về độc tố cho động vật thủy sinh”

Độc tính có thể đánh giá bằng hai loại thí nghiệm: độc tính cấp và độc tính mãn

- Thí nghiệm độc tính cấp (Acute toxicity test): Xác định ảnh hưởng của chất ô nhiễm tới động vật thủy sinh dựa vào tỷ lệ chết, các chất biến đổi sinh lý, sinh hóa và hoạt động sống của sinh vật

- Thí nghiệm độc tính mãn (Chronic toxicity test): Tìm ra ảnh hưởng của chất gây ô nhiễm tới sự sinh trưởng, sinh sản, sự biến đổi các cấu trúc mô và sự tích tụ hóa chất trong cơ thể sinh vật

Mỗi loại thí nghiêm độc tính khác nhau mục đích sử dụng cũng khác nhau

Môi trường nước

Dinh dưỡng (động thực vật phù

du, tảo, chất rắn lơ lửng, trầm tích)

Động vật hai mảnh vỏ

chết trung bình LC50, nồng độ ảnh hưởng EC50, nồng độ không quan sát ảnh hưởng (NOEC) và nồng độ ảnh hưởng thấp nhất (LOEC)

a Điều kiện của thí nghiệm độc tính

Theo APHA (1985) và USEPA (2002a) thí nghiệm về độc t nh dựa trên ícác điều kiện cơ bản sau:

- Nguồn nước được đảm bảo đủ về số lượng, tốt về chất lượng, các yếu tố môi trường đảm bảo chất lượng: pH, nhiệt độ, độ mặn, lượng oxy hòa tan và hàm lượng một số chất khác nằm trong giới hạn cho phép để sinh vật thí nghiệm tồn tại và phát triển

- Mật độ nuôi, cách thuần hóa, điều kiện nuôi dưỡng tốt, đảm bảo cho sinh vật khỏe mạnh và được đối sánh qua thí nghiệm không có độc tố (đối chứng)

- Có các trang thiết bị cần thiết đảm bảo tiêu chuẩn

- Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, các yếu tố phi thí nghiệm đồng đều nhau

- Thời gian thí nghiệm cấp tính ít nhất là 96h hay ít nhất là một giai đoạn phát triển của sinh vật

- Trong thí nghiệm độc tính phải đảm bảo tỷ lệ chết ở lô đối chứng luôn < 10%

- Nhiệt độ ở đầu và cuối thí nghiệm dao động trong khoảng 0,5oC (không thay đổi quá 1oC)

b Các loại thí nghiệm độc tính

Theo USEPA (2002a), thí nghiệm về độc tính thường sử dụng các dạng sau:

 Thí nghiệm tĩnh (Static test): gồm hai loại là thí nghiệm tĩnh thay nước

và thí nghiệm tĩnh không thay nước trong suốt quá trình thí nghiệm

- Thí nghiệm tĩnh không thay nước (Static non renewal test): Sinh vật được bố trí trong cùng một dung dịch độc tố trong suốt quá trình thí nghiệm

-Ưu điểm:

+ Đơn giản rẻ tiền, phù hợp với điều kiện cho phép, có hiệu quả Hạn chế được các yêu cầu về không gian, nhân lực, cho phép tiến hành nhiều thí nghiệm trong cùng một thời gian Thí nghiệm đòi hỏi cung cấp một lượng nước và hóa chất ít hơn thí nghiệm thay nước và thí nghiệm dòng liên tục

Nhược điểm:

+ Thiếu hụt oxy hòa tan do nhu c u cao về COD và BOD hay do sầ ự chuyển hóa của các sản phẩm bài tiết

+ Có thể bị giảm hay mất độc tố do bay hơi, hấp phụ lên thành bình

- Thí nghiệm tĩnh có thay nước (Static renewal test): Dung dịch độc tố

được thay mới thường xuyên sau những khoảng thời gian nhất định (thường 12 giờ hoặc 24 giờ) Dung dịch độc tố được thay bằng cách chuyển sinh vật sang dung dịch khác có cùng nồng độ hoặc thay một phần dung dịch cũ bằng dung

dịch mới có cùng nồng độ (thường 75-80%)

Ưu điểm:

+ Có thể giảm sự thiếu hụt oxy do nhu cầu về BOD, COD hay ít tác động

về sự phân hủy các sản phẩm bài tiết từ sinh vật thí nghiệm

+ Có thể hạn chế sự mất đi của độc tố qua bay hơi, hấp thụ (bám) vào thành bể thí nghiệm

+ Sinh vật thí nghiệm được cho ăn nên có thể tăng năng lượng dự trữ khi thay nước thí nghiệm và sinh vật thí nghiệm được duy trì ở trạng thái khỏe hơn Nhược điểm:

+ Vẫn chưa khắc phục hoàn toàn được tình trạng mất độc tố do bay hơi hoặc hấp thụ

 Thí nghiệm dòng liên tục (Flow-through test): Bể thí nghiệm được bố

trí sao cho dung dịch độc tố được tuần hoàn liên tục phải ảm bảo: Nhiệt độ, đdòng chảy thích hợp và dòng nước mới ít nhất là 90% trong ngày, luôn duy trì nồng độ chất độc ổn định trong suốt thời gian thí nghiệm

+ Thể tích nước và lượng độc tố (hóa chất) lớn

+ Thí nghiệm tốn kém, phức tạp, đòi hỏi sự chăm sóc và nuôi dưỡng nhiều

+ Đòi hỏi không gian lớn cho thiết kế thí nghiệm và các trang thiết bị cho thí nghiệm rất tốn kém

+ Khó có thể áp dụng thí nghiệm một cách chính xác hay liên tục vì nó liên quan đến nhiều phần khác nhau của hệ thống thí nghiệm

Trong điều kiện của Việt Nam chưa áp dụng được thí nghiệm này vì thí nghiệm theo phương pháp đòi hỏi chi phí cao, phải có hệ thống thiết bị nuôi và

đo các yếu tố gây độc tự động (thiết bị thí nghiệm) đi kèm

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp, phương pháp thí nghiệm được chọn là phương pháp thí nghiệm tĩnh không thay nước trong