nghiên cứu sự tích tụ và tự đào thải kim loại nặng (cd, as, pb), hợp chất hữu cơ gốc chlor (pcb2, ddt2, endosonfan) đối với nghêu trưởng thành trong môi trường nhân tạo

ỦY BAN NHÂN DAN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM DỊCH VỤ PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM BÁO CÁO NGHIỆM THU “NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ VÀ TỰ ĐÀO THẢI KIM LOẠI NẶNG (Cd, As, Pb), HỢP CHẤT HỮU CƠ GỐC CHLOR ( PCBs, DDTs, ENDOSUNFAN) ĐỐI VỚI NGHÊU TRƯỞNG THÀNH TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI NHÂN TẠO” Chủ nhiệm đề tài: ThS Phạm Kim Phương Trung tâm Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm Cố vấn khoa học : GS.TS Chu Phạm Ngọc Sơn Phó Chủ tịch Liên Hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Tp.HCM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 11 / 2007 Tên đề tài : “NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ VÀ TỰ ĐÀO THẢI KIM LOẠI NẶNG (Cd, AS, Pb), HỢP CHẤT HỮU CƠ GỐC CHLOR ( PCBs, DDTs, ENDOSUNFAN) ĐỐI VỚI NGHÊU TRƯỞNG THÀNH TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI NHÂN TẠO” Chủ nhiệm đề tài : Gs.Ts Chu Phạm Ngọc Sơn đổi lại Th.S Phạm Kim Phương ( theo đồng ý Giám đốc Sở chủ nhiệm đề tài Chu Phạm Ngọc Sơn ) G.s.Ts Chu phạm Ngọc Sơn cố vấn khoa học đề tài Cơ quan chủ trì : Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm Thời gian thực đề tài : 10 / 2003 - 10/ 2005 ( thực tế 11/ 2007) Kinh phí duyệt : 270.000.000 VNĐ Kinh phí cấp : 150.000.000 VNĐ theo thông báo số : 193/TB-SKHCN , ngày 27/10/2003 Mục tiêu đề tài ( theo đề cương duyệt) Nghiên cứu xác định khả tích tụ kim loại nặng ( As, Pb, Cd) hợp chất hữu gốc clor ( PCBs, DDTs, Endosulphan) môi trường ni nhân tạo.( nước ni có diện kim loại nặng hợp chất hữu gốc Clor số nồng độ khác , nhiên nồng độ nghiên cứu không gây chết nghêu) Chọn nghêu trưởng thành có chiều dài khoảng – 2,5cm nhằm : Nghiên cứu xác định khà tích tụ đào thải kim loại nặng, hợp chất hữu gốc Clor môi trường nước bị nhiễm hố chất kể Góp phần đánh giá tác động ô nhiễm môi trường nguồn gây ô nhiễm mơi trường nước có chứa kim loại nặng thuốc bảo vệ thực vật họ Clor lên nhuyễn thể hai mảnh vỏ Làm sở khoa học cho nghiên cứu đặc điểm sinh học tích lũy đào thải chất gây ô nhiễm nghêu trưởng thành Từ kết qủa nghiên cứu đề xuất giải pháp nuôi nghêu thời điểm thu hoạch nghêu đạt vệ sinh an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng phục vụ xuất Nội dung đề tài ( theo đề cương duyệt ): Đây đề tài nghiên cứu ứng dụng nhuyễn thể hai mảnh vỏ Đối tượng chọn nghiên cứu Nghêu Nội dung sau: - Tham khảo tài liệu tìm hiểu trình sinh trưởng đời sống nghêu - Khảo sát sở nuôi nghêu nhân tạo số bãi nuôi tự nhiên - Nghiên cứu môi trường nước nuôi nghêu tự nhiên, nhân tạo ( Bùn, nước, thức ăn, DO, độ mặn ) xây dựng bể nuôi nghêu quan - Lựa chọn phương pháp phân tích thích hợp để phân tích định lượng kim loại nặng nghiên cứu, hợp chất hữu Clor hàm lượng vi lượng - Nghiên cứu chọn nồng độ kim loại thuốc bảo vệ thực vật phù hợp khơng gây chết nghêu , thả hố chất vào hồ nuôi nghêu nghêu nhiễm độc Phần nghiên cứu gồm hai giai đoạn : Tích tụ đào thải 1/ Tích tụ - Ni nghêu mơi trường nước bị nhiễm hố chất 02 nồng độ muối kim loại phức chất kim loại : cao thấp không gây chết nghêu thời gian nuôi 1,2,3,4,5 ngày - Nuôi nghêu môi trường nước bị nhiễm hoá chất thuốc bảo vệ thực vật ( PCBs, DDTs, Endosulphan) 02 nồng độ : cao thấp không gây chết nghêu thời gian ni 1,2,3,4,5 ngày - Phân tích định lượng kim loại nặng , hợp chất hữu họ Clor có thịt nghêu, bùn, nước 2/ Giai đoạn đào thải - Ni nghêu bị nhiễm hố chất nói môi trường nước thời gian nuôi 15 ngày để theo dõi đào thải chất ô nhiễm mà nghêu hấp thu - Phân tích định lượng chất kể thịt nghêu, bùn , nước - Từ kết qủa phân tích tìm hiểu khả tích tụ tự đào thải chất nhiễm - Thử tìm hiểu cấu trúc phân tử hai kim loại nặng dạng kim chất chuyển hoá hữu gốc clor - Tính tốn xử lý thống kê để rút kết luận đề xuất giải pháp - Viết báo cáo nghiệm thu đề tài MỤC LỤC PHẦN I : NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THU VÀ ĐÀO THẢI CÁC KIM LOẠI NẶNG (AS, Pb,Cd ) CHƯƠNG I Trang TỔNG QUAN VỀ NHUYỄN THỂ HAI MẢNHVỎ - NGHÊU I.1/ Môi trường sống nhuyễn thể I.2/ Đặc tính sinh học nhuyễn thể hai mảnh vỏ I.2.1/ Lọc nước I.2.2/ Hệ hô hấp I.2.3/ Sự tích tụ sinh học I.3/ Khái niệm kim loại nặng I.3.1/ Tính chất chung kim loại I.3.2/ Qúa trình tạo liên kết kim loại môi trường nước 11 I.3.3 Qúa trình tạo liên kết kim loại môi trường bùn đáy I.4 Khái niệm hợp chất hữu gốc Clor : PCBs, DDTs Endosulphans I.5/ Thuốc diệt côn trùng dạng hợp chất hữu Clor DDT, DDD DDE I.5.1 / Tính chất lý, hóa học 18 I.5.2/ Tính chất lý , hóa học Endosulphan C9H6Cl5O3S 19 10 10 10 11 11 13 15 17 DDTs CHƯƠNG II MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 II.1/ Mục đích 19 II.2/ Nội dung 19 II.3/ Phương pháp 23 II.3.1/ Xây dựng mô hình nuôi nghêu II.3.2/ Phân tích định lượng 23 II.3.3/ Phân tích định lượng chất hữu II.4/ Xây dựng mô hình nuôi nghêu nhân tạo nghiên nghiên cứu nghiên kim cứu cứu loại CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM, KẾT QỦA PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN III.1/ Chuẩn bị thí nghiệm III.1.1/ Các giai đoạn nuôi thử nghiệm III.1.2/ Mô hình nuôi nghêu III.1.3/ Hệ thống hồ nuôi nghêu III.1.4/ Hóa chất III.1.5/ Thiết bị phân tích III.2/ Kết qủa phân tích thảo luận giai đoạn tích tụ đào thải kim loại nặng nghêu III.2.1 Thí nghiệm nuôi nghêu môi trường nước có kim loại nặng nồng độ thấp III.2.1.1/ Kiểm tra lại nồng độ kim loại trước thả nghêu III.2.1.2/ Sự tích kim loại nặng nghêu từ 3- ngày nuôi III.2.1.3/ Sự thải độc nghêu thời gian sau – 15 ngày III.2.2/ Thí nghiệm nuôi nghêu nồng độ cao ( 2,5ppm cho As,Pb 1ppp cho Cd) III.2.2.1/ Sự tích tụ kim loại nặng 3-5 ngày nuôi III.2.2.2/ Sự thải độc nghêu thởi gian sau 5- 15 ngày III.2.3/ Thí nghiệm nuôi nghêu môi trường nước có ba kim loại nặng với nồng độ 0,5ppm III.2.4/ Thí nghiệm nuôi nghêu môi trường nước có Cd 23 naëng 24 24 25 25 26 26 29 29 29 29 29 30 32 36 36 39 49 dạng phức Cd-EDTA, Cd-Humat, CdS III.2.4.1/ Tổng hợp phức Cd-EDTA, Cd-Humat, CdS III.2.4.2/ Thí nghiệm nuôi nghêu môi trường nước có Cd dạng phức Cd-EDTA III.2.4.3/ Thí nghiệm nuôi nghêu môi trường nước có Cd dạng phức Cd-Humát, Cd-S 51 51 54 56 PHẦN NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THU VÀ ĐÀO THẢI CÁC DƯ LƯNG THUỐC TRỪ SÂU HỌ CLOR ( PCB, DDT) VÀ ENDOSULPHAN 59 CHƯƠNG IV NHẬN DANH METALLOTHIONEIN 61 IV.1/ Phương pháp phân tích Metallothionein 63 IV.1.1/ Nguyên liệu hoá chất 63 IV.1.2/ Thiết bị sử dụng cho phân tích 63 IV.2/ Kết qủa thảo luận Metallothionein 64 IV.2.1 / Kết qủa phân tích metallothionein LC/MS/MS 64 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 I/ Kết luận 71 II/ Kiến nghị 74 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT ĐC Đối chứng TN Thí nghiệm ppm đơn vị tính theo mg/Kg, mg/L ppb đơn vị tính theo µg/Kg, µg/L Cd kim loại Cadmi Pb kim loại chì As kim loại arsenic PCBs Polychlorinated biphenyl DDT, DDD, DDE Thuốc trừ sâu họ Clor Endosulphan thuốc trừ sâu C9H6Cl6O3S EDTA Etylendiamintetraaxetic : Na2C18O8N2.2H2O QA Quality assessment QC Quality control DANH SÁCH BẢNG SỐ TÊN BẢNG SỐ LIỆU Mơ hình tích lũy sinh học theo TS.A.Walker-1990 Bảng hàm lượng PCB động vật trang 10 16 Kết qủa LOQ % RSD kim loại nặng nghiên cứu 23 Hiệu suất thu hồi PCBs DDTs máy GC/ECD 24 Kiểm tra nồng độ kim loại có nước đối chứng bước ni nghêu 30 Theo dõi tích tụ kim loại nghêu sau 3-5 ngày nuôi nồng độ thấp 30 Theo dõi thải độc nghêu thời gian 15 ngày 32 Tích tụ đào thải kim loại nặng thời gian 20 ngày nồng độ thấp 35 Kiểm tra lại nồng độ kim loại nặng cho hoá chất vào hồ 37 10 Hàm lượng kim loại nặng tích tụ nghêu sau thời gian 3-5ngày 37 nồng độ lớn 11 phân tích thải độc kim loại nồng độ lớn thời gian sau -20 ngày 39 12 Kết qủa phân tích tích tụ thải độc kim loại nồng độ lớn 41 13 So sánh tích tụ đào thải kim loại nặng nghêu hai nồng độ lớn 43 ( 2,5ppm) nhỏ ( 1,5ppm) 14 Kết qủa phân tích kim loại nặng nghêu sau thời gian 3- ngày , 49 nước ni có nồng độ với Cd, Pb, As nồng độ 0,5ppm 15 Kết qủa kiểm tra lại nồng độ Cd-EDTA, Cd-Humat, CdS có nước 54 ni nghêu 16 Kết qủa kim loại nặng có nghêu thời gian 3- 5ngày nuôi 54 hồ Cd-EDTA, Cd-Humat, CdS nước ni nghêu 17 Kết qủa kim loại Cd có nghêu sau thời gian nuôi 3-5 ngày nuôi đối 57 với Cd-EDTA, Cd-Humat 18 Kết kim loại Cd sau thời gian nuôi 3- ngày nuôi hồ CdS 19 Kết qủa kiểm tra lại nồng độ PCB, DDT, Endosulphan có nước 60 ni nghêu 58 20 Tích tụ đào thải PCB, DDT, Endosulphan nghêu 60 21 Các trị số M/Z rút từ sắc ký đồ full Scan metallothioein MT-1 gan 65 thỏ 22 Một số ion đa điện tích suy từ đồng dạng MT 66 23 Cường độ mũi sắc đồ tương ứng với tổng MT tổng Cd7 – MT 67 nghêu DANH SÁCH HÌNH Hình TÊN HÌNH ẢNH Trang Kim loại nặng tích nghêu (mg/Kg) nồng độ thấp 1,5ppm 31 cho As, Pb 0,1, 0,5ppm cho Cd % kim loại nặng tích tụ nghêu nồng độ thấp 31 Kim loại nặng lại nghêu sau thời gian đào thải nồng 33 độ thấp 1,5ppm cho as, Pb 0,1, 0,5ppm cho Cd % kim loại lại nghêu nồng độ thấp sau thời gian từ 10- 33 20 ngày Tích tụ đào thải kim loại nồng độ thấp ( mg/Kg) 35 % Tích tụ đào thải kim loại nồng độ thấp so với đối chứng 36 Kim loại nặng tích nghêu (mg/Kg) nồng độ lớn 1,5ppm 38 cho As, Pb 0,1, 0,5ppm cho Cd % Kim loại nặng tích nghêu (mg/Kg) nồng độ lớn 1,5ppm 38 cho As, Pb 0,1, 0,5ppm cho Cd , so với đối chứng Hàm lượng kim loại nặng lại nghêu nồng độ lớn sau 40 thời gian đào thải từ 10- 20 ngày 10 % g kim loại nặng lại nghêu nồng độ lớn sau thời gian 40 đào thải từ 10- 20 ngày, so với đối chứng 11 Tích tụ đào thải kim loại nồng độ lớn ( mg/Kg) 42 12 % Tích tụ đào thải kim loại nồng độ lớn so với đối chứng 42 13,14, Tích tụ đào thải kim loại (mg/Kg) % so với đối 43 - 44 15 chứng 16 % kim loại nghêu có nồng độ 0,5ppm 49 17,18 Tích tụ đào thải Cd dạng Cd-EDTA 55 19 Tích tụ đào thải Cd dạng Cd-Humat 57 20 Tích tụ đào thải Cd dạng CdS 58 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NHUYỄN THỂ HAI MẢNH VỎ Động vật hai mảnh vỏ ( bivalve) thuộc lớp mang vỏ ( Lamellibranchia) động vật thân mềm gọi nhuyễn thể hai mảnh vỏ ( Mollusca) Loài động vật thân mềm gồm có nghêu, sị, hến,trai, hàu xuất lâu trái đất từ trước thời đại cổ sinh, có trước động vật Canguru phát triển ngày Nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khoảng từ 10000 – 15000 lồi giới , chung sống môi trường nước nước mặn Động vật thân mềm ( Mollusca) đóng vai trị quan trọng sản lượng khai thác thủy sản hàng năm giới Theo ước tính tổng sản lượng thuỷ sản tồn giới, động vật thân mềm đứng thứ hai với sản lượng 10 triệu năm, chủ yếu động vật thân mềm thu từ biển, thu từ vùng nước Nghêu có tên khoa học Meretrix lyrata loài động vật thân mềm Nghêu loại thực phẩm có dinh dưỡng cao: protein ( 42,9±7,7%) , mỡ (23,0±7,0%), khoáng (18,9±2,8%), đường (12,2±7,8%) ( theo tài liệu TS Trương quốc Phú -tính theo trọng lượng khơ nghêu có bề dài L: 4,9cm) đặc biệt hàm lượng cholesterol nghêu thấp nhiều so với cua, ghẹ, tơm Ví dụ : Cholesterol tôm : 228,6mg/100g, ghẹ: 250mg/100g , nghêu : 65mg/100g (theo số liệu phân tích TTPT -2004) Nghêu giống ni khoảng năm thu hoạch Nhìn chung, nghêu nuôi dễ không tốn đáng kể, thức ăn dựa chủ yếu vào nguồn thức ăn từ môi trường thiên nhiên Đời sống phát triển nghêu phụ thuộc nhiều vào môi trường sống F:\DATA\isullin\040607\549r RT: 0.00 - 0.00 SM : 5G RT: 0.96 M A: 638790540 00 04/06/07 13:29:21 RT: 0.00 - 0.00 SM : 5G RT: 0.98 M A: 25040254 1 00 0.96 phuùt 0.98 phút 95 95 90 90 TỔNG Cd7-MT 85 80 80 75 75 MẪU 549 RUỘT 70 70 60 Relative Abundance 65 60 Relative Abundance 65 55 50 45 55 50 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 5 1 5 0 Time (min) f:\data\isullin\040607\550r RT: 0.00 - 9.94 SM : 5G RT: 0.98 M A : 753428446 00 Time (min) 04/06/07 13:41:33 RT: 0.00 - 9.94 SM : 5G RT: 0.98 M A: 8799880 31 00 0.98 phút 0.98 phút 95 95 TỔNG Cd7-MT 90 90 85 TOÅNG MT + TOÅNG Cd7-MT 85 80 80 75 75 MẪU 550 RUỘT 70 70 65 60 60 Relative Abundance 65 Relative Abundance TOÅNG MT + TOÅNG Cd7-MT 85 55 50 45 55 50 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 5 1 5 Time (min) 71 Time (min) f:\data\isullin\200807\551_t_200807 20/08/07 13:55:24 RT: 0.00 - 6.98 SM : 5G RT: 0.93 M A : 771 3353 41 00 RT: 0.00 - 6.98 SM : 5G RT: 0.93 M A: 354629477 00 0,93phuùt 0,93 phuùt 95 95 90 90 85 85 Tổng Cd7-MT mẫu 551t 80 75 75 70 65 65 60 60 Relative Abundance 70 Relative Abundance Toång MT+ Tổng Cd7-MT mẫu 551t 80 55 50 45 55 50 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 5 1 5 Time (min) Time (min) CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I/ KẾT LUẬN Từ kết phân tích ni thực nghiệm nghêu môi trường nuôi nhân tạo cho nước nhiễm hóa chất theo dõi tích tụ đào thải hóa chất mà nghêu hấp thụ đạt kết ấn tượng sau: 1/ Phối hợp với Viện nuôi trồng thuỷ sản Tp.HCM nuôi thành công nghêu sống môi trường nước bị nhiễm độc Cd, Pb dạng muối vô , As dạng As2O3 hịa tan axít HNO3 , phức Cd- EDTA, Cd – Humic , muối không tan CdS chất hữu DDT , Endosulphan , PCBs từ ngày đầu ngày thứ để theo dõi tích tụ hóa chất độc vừa nêu môi trường nước ngày thứ 20 để đánh gía mức độ đào thải 72 chất độc Bùn đáy, nước, nghêu lấy từ bãi nuôi Cần giờ, thức ăn phù hợp với thức ăn mà nghêu sống ngồi mơi trường tự nhiên 2/ Từ thực nghiệm kết phân tích rút số kết luận quan trọng sau: 2.1.Đối với kim loại dạng CdCl2, Pb(CH3COO)2, As2O3 axít HNO3 riêng rẽ hồ : Sự tích tụ kim loại nặng *Sự tích tụ kim loại nặng nghêu nhìn chung tăng ngày thứ Tuy nhiên mức độ tích tụ kim loại không giống nhau, theo thứ tự Pb > Cd > As 1/So sánh tích tụ nghêu hai nồng độ cao ( 2,5mg/l Pb, As, 1mg/l Cd ) thấp nước (1,5mg/l cho Pb, As , 0,5 0,1 mg/l cho Cd ) cho thấy tích tụ kim loại tăng với nồng độ kim loại có nước Riêng chì nồng độ 2,5mg/ltrong nước, hấp thụ đạt cực đại trước ngày thứ bắt đầu đào thải sau đến ngày thứ lượng chì nghêu thấp so với lượng chì hấp thu ứng với nồng độ thấp ( 1,5ppm) * Ion Cd cực độc nghêu, nghêu sống không 10 ngày sau chết 100% nồng độ Cd có nước nhỏ 0,1mg/l Sự đào thải kim loại nặng Nhìn chung, mơi trường nước sạch, từ sau ngày thứ trở ngày thứ 20, nghêu đào thải dần kim loại khỏi thể Sự tiết kim loại nghêu tăng với lượng kim loại nghêu hấp thụ nhiên kim loại khác tiết khác theo thứ tự: As > Pb > Cd + Với As, đào thải gần trọn vẹn +Với Pb, hai nồng độ thử nghiệm 1,5 2,5ppm, lượng chì nghêu cịn giữ lại thể từ 63,6 đến 81,5 lần so với hàm lượng có sẵn nghêu trước bị cho nhiễm độc +Với Cd, hai nồng độ thử nghiệm 0,5 1mg/l , lượng Cd giữ lại thể từ đến 9,5 lần so với hàm lượng có sẵn nghêu trước bị nhiểm độc Ion Cd cực độc nghêu, nghêu sống không qúa 10 ngày sau chết 100% dù với nồng độ Cd nước nhỏ 0,1mg/l 73 Theo tài liệu, tích tụ kim loại nặng Cd Pb nghêu đồng thời với giải độc thực thông qua chế : 1/ Sự tạo phức với protein có phân tử khối nhỏ mà quan trọng protein đặc hiệu có phân tử khối khoảng 6-10 kDa, giàu Cystein ( 30%) gọi Metallothionein Sự tạo phức thể qua liên kết với nhóm SH metallothionein Phức Cd – metallothionein tập trung nhiều thận nghêu, bị đào thải chậm nên tồn lâu nghêu 2/ Sự tập kết hạt không tan loại photphat Ca, Mg 3/ Sự cô lập túi thể tiêu bào ( lysosome) Các cách khoá nêu giúp nghêu tự bảo vệ cách cô lập không cho kim loại độc đến tế bào chức gây ngộ độc làm chết nghêu Tuy nhiên, với hàm lượng lớn cực độc Cd lọc qua thể nghêu giải độc khơng kịp thời , phần Cd đến tế bào chức gây xáo trộn cản trở hoạt động chúng ( thí dụ tạo phức với enzym thơng qua nhóm SH), gây ngộ độc, làm chết nghêu Trái lại môi trường bị nhiễm Cd tương đối nhẹ, nghêu quen thuộc dần, Cd vào thể nghêu với nồng độ nhỏ bị metallothionein phưc hóa giải độc Trong trường hợp , Cd tồn nhiều an tồn nghêu ( nghêu Cần chẳng hạn tích tụ Cd đến 2mg/kg) Với As, đào thải thực phản ứng metyl hóa sinh học tạo chất arsenobetain ( CH3)3As CH2COOH, Arsenocholine ( CH3)3As CH2CH2COOH), , monomethylarsonic acid ( MMA) ( CH3) AsO(OH)2, dimethylarsinic acid DMA ( CH3)2As OOH có lực với mơ nghêu dẽ bị đào thải nên cịn phần nhỏ tích tụ lại nghêu 2.2 Trong trường hợp nước chứa hỗn hợp Cd, Pb, As có nồng độ 0,5 mg/l Hiện tượng tích tụ kim lọai xảy ngày thứ ba, nghêu hấp thụ mạnh As , Cd, cuối Pb Trước ngày thứ thí nghiệm trước nghêu tiếp tục hấp thụ kim loại nặng nhiều thí nghiệm cho thấy nghêu đào thải kim loại nặng hấp thụ Nếu so với hàm lượng kim loại nặng nghêu đối chứng sau ngày thứ 5, nghêu cịn tích tụ lượng nhỏ kim loại nặng ( 7,5% As, 55,55% Pb, 105% Cd) As đào thải nhiều nhất, Pb sau Cd tương tự trường hợp cho nghêu nhiễm độc riêng rẽAs, Pb, Cd: As > Pb > Cd 74 Dù hàm lượng tích tụ nhiều so với trường hợp nhiễm độc riêng rẽ tồn nghêu sống khơng qúa 10 ngày Có thể hiểu tổng kim loại nặng hấp thụ lúc tăng nhiều Cd độc chiếm tỷ lệ đáng kể tương ứng với hàm lượng Cd hấp thu trường hợp Cd đứng riêng lẻ, giải độc đào thải tăng không đủ kịp khiến số kim loại độc đến tế bào chức gây xáo trộn ức chế hoạt động chúng, gây ngộ độc làm chết nghêu Trường hợp Cd dạng phức : Cd-EDTA, Cd-Humic, dạng muối tan CdS Kết nuôi nghêu với kim lọai Cadmium dạng phức chất cho thấy nghêu chết 100% sau 10 ngày ni thí nghiệm Mặc dù với nồng độ Cd kích thước phức lớn tính cộng hóa trị Cd tăng lên, khiến qua màng lọc khó khăn hơn, tích tụ Cd dạng phức tương đối so với trường hợp muối vô Cd-EDTA bền phần so với Cd-metallothionein, vào thể nghêu, khó có tượng giải độc thơng qua tạo phức Cd-metallothionein Như vây, dễ hiểu Cd dạng phức Cd-EDTA bị đào thải sớm so với trường hợp ion Cd để nghêu tránh ngộ độc có nhiều Cd-EDTA bị hấp thụ Hàm lượng Cd bị đào thải nhiều phức Cd-EDTA bền, Cd khó bị rứt để tạo phức với protein có phân tử khối lớn nghêu mà kết Cd bị nghêu giữ lại nhiều Riêng trường hợp muối CdS với hàm lượng Cd 2ppm bùn, kết đo tích tụ xảy chậm hàm lượng tích tụ tăng dần ngày thứ 20 mà khơng có tượng đào thải Nghêu sống khỏe ngày thứ 20 CdS phân ly thành ion ít, khơng có tạo phức Cdmetallothionein khơng có kết hợp với enzym chức gây ngộ độc cho nghêu 2.3 - 2.4 Đối với hợp chất hữu gốc clor : Endosulphan , DDTs , PCBs Nghêu hấp thụ endosulphan , DDTs , PCBs thể hàm lượng tăng đến ngày thứ Trong môi trường nước từ ngày thứ đến ngày thứ 20, khơng thấy có đào thải Số lượng nghêu chết khoảng gấp hai lần so với đối chứng Tốc độ tích tụ chậm so với ion kim lọai dạng muối vô Endosulphan tích tụ nhiều DDTs cuối PCBs Kết cho thấy với nồng độ vài ppb dư lượng hợp chất hữu gốc Clor có nước khơng gây chết nghêu, trái lại tích lũy từ từ có khả ảnh hưởng không tốt đến sức khoẻ người tiêu dùng 2.5.Nhận diện metallothionein nghêu 75 Lần nước, bước đầu nhận diện metallothionein nghêu Meretrix lyrata thuộc nhóm MT-1 II KIẾN NGHỊ II.1 Môi trường nuôi nghêu Môi trường nuôi nghêu quan trọng đảm bảo người tiêu dùng có nguồn nghèu Nhà nuôi nghêu cần lưu ý đến chất thải, nguồn gây nhiễm sơng rạch làm ô nhiễm bãi nuôi nghêu mặt kim loại nặng, thuốc trừ sâu khó bị huỷ sinh học Khi môi trường nuôi nghêu bị nhiễm chất trên, nghêu có khả tích luỹ chất với hệ số tích luỹ lớn, có hố chất kim loại nặng khơng đào thải hết, chất hữu khó bị sinh huỷ biến PCBs, thuốc trừ sâu gốc Clor gần khơng đào thải Do cần thường xuyên theo dõi kiểm tra mức độ bãi nuôi chúng nằm lưu vực sơng có khả nhận chất thải từ sơng rạch để đảm bảo nguồn xuất tiêu dùng II.2 Cho mục đích làm mơi trường Các thí nghiệm mở khả nuôi nhuyễn thể hai mảnh vỏ để làm dần môi trường cửa sông bị ô nhiễm công nghiệp hay sinh hoạt Tất nhiên, muốn thực điều đó, cần lưu ý đến mức độ nhiễm, khả thích ứng nhuyễn thể tốc độ tích tụ đào thải chất độc Tp.HCM ngày 30 – 10- 2007 Cố vấn khoa học Người viết báo cáo GS.TS Chu Phạm Ngọc Sơn Ths Phạm Kim Phương 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Wang W.X, Fisher N S., Luoma S N., Assimilation of trace elements ingested by the mussel Mytilus edulis : effects of algal food abundance, Marine Ecology Progress Series, 1995,129:165-176 [2] Bebianno M J., Serafim M., Simes D , Metallothioneins in the clam Ruditapes decussatus : an overview, Analusis, 2000, 28(5):386-390 [3] Ghazi I E et al, Quantification of Metallothionein-like Proteins in the Mussel Mytilus galloprovincialis Using RP-HPLC Fluorescence Detection, Environ Sci Technol., 2003, 37: 5739-5744 [4] Ciocan C.M., Rotchell J M , Cadmium Induction of Metallothionein Isoforms in Juvenile and Adult Mussel (Mytilus edulis), Environ Sci Technol, 2004, 38, 10731078 [5] Gorinstein S et al, Partial Characterization of Proteins from Mussel Mytilus galloprovincialis as a Biomarker of Contamination, Archives Environ Contam Toxicol 2005, 49(4): 504-510 [6] Phạm kim Phương, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách khoa , 2001 77 [7] Devi V.U , Bioaccumulation and Metabolic Effect of Cadmium on Marine fouling dressinid Bivalve, Mytilopsis sallei (Recluz), Arch Environ Contam Toxicol 1996, 31: 47-53 [8] Bruland R W , Limnol Oceanogr., 1992, 37(5):1008-1017 [9] Eaton J J., Gentile J H., Stephan C E., Hansen D J., Smith G J., Roberts C , Update of Ambient Water Quality Criteria for Cadmium, US EPA, Office of Water, June 2000 [10] Rodriguez E M et al, Acute and chronic effects of cadmium on blood homeostasis of an estuarine crab, Chasmagnathus granulata, and the modifying effect of salinity, Braz J Med Biol Res., 2001,34: 509-518) [11] Tomlin C D S., The Pesticide Manual, 1994 [12] Roesijadi G , Klerks P.L., Kinetic analysis of cadmium binding to metallothionein and other intracellular ligands in oyster gills, J Exper Zool.,1989, 251:1-12 [13] Jin-Sung Park et al, Purification and characterization of metallothionein-like cadmium binding protein from Asian periwinkle Littorina brevicula, Comparative Biochemistry and Physiology, Part C, 2002, 131, 425-431 [14] Simes D.C., Bebianno M J., Moura J.G., Aquatic Toxicology, 2003, 63, 307318 [15] Trương quốc Phú , Nghiên cứu số đặc điểm sinh học,sinh hóa kỹ thuật nuôi nghêu, Luận án Tiến sĩ, 2001 [16] Lưuquốc Dũng, Ảnh hưởng số kim loại nặng mơi trườngnước lên sinh trưởng lồi tơm sú, Luận văn Thạc sĩ 2002, Viện Nước Môi trường [17] Schulz-Baldes M , Lead Uptake from Sea Water and Food and Lead Loss in the Common Mussel Mytilus edulis, Mar Biol., 1974, 25:177-193 [18] George S G., Coombs T L., The Effects of Chelating Agents on the Uptake and Accumulation of Cadmium by Mytilus edulis, Mar Biol., 1977,39: 261-268 [19] Patel B., Anthony K., Uptake of cadmium in tropical marine lamellibranchs and effects on physiological behavior, Mar Biol., 1991, 108(3), 457-470 [20] High K A., Metal-Specific HPLC Detection Approaches for the characterization of Metallothionein-Like Proteins from Fresh water Mussels, PhD thesis, Mc Gill University, 1997, Canada [21] Chang Y T., Jong K J , Liao B K., Wu S M., Cloning and expression of metallothionein cDNA in the hard clam (Meretrix lusoria) upon cadmium exposure, Aquaculture, 2007, 262: 504-513 [22] Corami F et al, Annali di Chimica, 2006, 97(1-2): 25-27 [23] Gaur J P., Noraho N., Biomed Environ Sci., 1995, 8(3): 25-27 [24] Drexler J et al, USEPA Contract No 68-C-98-48, 8/ 2003 [25] Overnell J., Good M., Vasak M., Spectroscopic studies on cadmium(I1)- and cobalt(I1)-substituted metallothionein from the crab Cancer pagurus-Evidence for one additional low-affinity metal-binding site, Eur J Biochem.,1988, 172: 171-177 78 [26] Roesijadi G., Metallothionein and its role in toxic metal regulation, Comp Biochem Physiol., 1996, C 113:117-123 [27] Templeton G D M.et al, Pure Appl Chem., 2000, 72(8): 1453-1470 [28].Irato P et al, Metal Accumulation and Binding Protein Induction in Mytilus galloprovincialis,Scapharca inaequivalvis, and Tapes philippinarum from the Lagoon of Venice, Arch Environ Contam Toxicol., 2003, 44: 476-484 [29] Campbell P G C et al, Cadmium-handling strategies in two chronically exposedindigenous freshwater organisms—the yellow perch (Percaflavescens) and the floater mollusc (Pyganodon grandis), Aquatic Toxicol 2005, 72: 83-97 [30] Marie V et al, Metallothionein response to cadmium and zinc exposures compared in two freshwater bivalves, Dreissena polymorpha and Corbicula fluminea, Biometals, 2006, 19: 399-407 [31] Serafim A., Bebianno M J., Involvement of Metallothionein in Zn Accumulation and Elimination Strategies in Ruditapes decussatus, Arch Environ Contam Toxicol., 2007, 52: 189–199 [32] Vasak M., Large- scale preparation of metallothionein: Biological sources, Methods Enzymol., 1991, 205, 39-41 [33] Solova I M., Evans S., Hugues F M., Cadmium-induced apoptosis in oyster hemocytes involves disturbance of cellular energy balance but no mitochondrial permeability transition, J Exper Biol., 2004, 207: 3369-3380 [34] Wang W X., Rainbow P S., Subcellular Partitioning and the Prediction of Cadmium Toxicity to Aquatic Organisms, Environ Chem 2006, 3: 395–399 [35] Mierzykowski S., Carr K.C., US Fish and Wild Life Service Main Field Office, Special Project Report FY00 –MEFO -1- EC, 9/2000, Ayer, Massachussets [36] Campbell D.E., Technical Evaluation of Metallothionein as a Biomarker for the Mining Industry Aquatic effects technology evaluation (AETE) program, AETE Project 2.2.1 [37] Palacios O., Leiva-Presa A., Atrian S., Lobinski R., A study of the Pb(II) binding to recombinant mouse Zn7-metallothionein-1 and its domains by ESI TOF MS, Talanta, 2006, doi:10.1016/j.talanta.2006.11.009 [38] Regoli F., Orlando E., Bioavailability of Biologically Detoxified Lead: Risks Arising from Consumption of Polluted Mussels, Environ Health Perspect., 1994, 102 (Suppl 3): 335-338 [39] Eisler R., US Fish and Wild Life Service, Patuxent Wild Life Research Center, Laurel, Md, Biological Report 85(1.12), 1/1988; [40] Linton T K., Clement W.H., McIntyre D., Henry T R.,USEPA Office of Science and Technology, Office of water, Washington D C., EPA – 822 –R -03 – 032, 12/2003 [40] Neff J M., Ecotoxicology of Arsenic in the Marine Environment—Review, Environ Toxicol Chem., 1997, 16(5): 917-927 79 [41] Blust R., Baillieul M., Decleir W., Marine Biology, 1995, 123(1): 65-73 [42] Beaty J.A., Jones M M., Wilson D J., Lan Ma, An In Vitro Model for the In Vivo Mobilisation of Cd by Chelating Agents using 113Cd-NMR Spectroscopy, Chem Res Toxicol 1992, 5: 568-575 [43] Zannger K., Öz G., Otvos J D , Armitage I M., Three-dimensional solution structure of mouse Cd7-metallothionein-1 by homonuclear and heteronuclear NMR spectroscopy, Protein Sci.,1999, 8: 2630–2638 [44] Chassaigne H., Lobinski R., Polymorphism and Identification of Metallothionein Isoforms by Reversed-Phase HPLC with On-Line Ion-Spray Mass Spectrometric Detection, Anal Chem., 1998, 70: 2536-2543 [45] Mackay E A., Overnell J., Dunbar L B., Davidson I., Hunziker P E., Kagi J H R., Fothergill J E., Complete amino acid sequences of five dimeric and four monomeric forms of metallothionein from the edible mussel Mytilus edulis, Eur J Biochem., 1993, 218: 183-194 [46] Vergani L., Grattarola M., Borghi C., Dondero F., Viarengo A., Fish and molluscan metallothioneins - A structural and functional comparison, FEBS Journal, 2005, 272: 6014–6023 [47] Ivankovic D., Pavicic J., Kozar S., Raspor B., Multiple forms of metallothionein from the digestive gland of naturally occurring and cadmium-exposed mussels, Mytilus galloprovincialis, Helgol Mar Res, 2002, 56, 95–101 [48] Piccinni E., Staudenmann , Albergoni V., De Gabrieli R , James P., Purification and primary structure of metallothioneins induced by cadmium in the protists Tetrahymena pigmentosa and Tetrahymena pyriformis, Eur I Biochem 1994, 226, 853-859 (W.X.Wang, N S Fisher, S N Luoma, Assimilation of trace elements ingested by the mussel Mytilus edulis : effects of algal food abundance, Marine Ecology Progress Series, 1995,129,165-176 ; M J Bebianno, M Serafim, D Simes, Metallothioneins in the clam Ruditapes decussatus : an overview, Analusis, 2000, 28(5), 386-390 ; I E Ghazi et al, Quantification of Metallothionein-like Proteins in the Mussel Mytilus galloprovincialis Using RP-HPLC Fluorescence Detection, Environ Sci Technol., 2003, 37, 5739-5744; C.M Ciocan, J M Rotchell, Cadmium Induction of Metallothionein Isoforms in Juvenile and Adult Mussel (Mytilus edulis), Environ Sci Technol, 2004, 38, 1073-1078 ; S Gorinstein et al, Partial Characterization of Proteins from Mussel Mytilus galloprovincialis as a Biomarker of Contamination, Archives Environ Contam Toxicol 2005, 49(4), 504-510 ) 80 ( G Roesijadi, P.L Klerks, Kinetic analysis of cadmium binding to metallothionein and other intracellular ligands in oyster gills, J Exper Zool.,1989, 251, 1-12 ; JinSung Part et al, Purification and characterization of metallothionein-like cadmium binding protein from Asian periwinkle Littorina brevicula, Comparative Biochemistry and Physiology, Part C, 2002, 131, 425-431 ; D C Simes, M J Bebianno, J.G Moura, Aquatic Toxicology, 2003, 63, 307-318), Trương Quốc Phú, Nghiên cứu số đặc điểm sinh học , sinh hố kỹ thuật ni nghêu, Luận án Tiến sĩ, 2000, Lưu Quốc Dũng, Ảnh hưởng số kim loại nặng môi trường nước lên sinh trưởng loài tơm sú, Luận án thạc sĩ ,2002 – Viện nước Môi trường ) 81 BIÊN BẢN XÉT DUYỆT Tên đề tài: NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ VÀ TỰ ĐÀO THẢI KIM LOẠI NẶNG (Cd, AS, Pb), HỢP CHẤT HỮU CƠ GỐC CHLOR ( PCBs, DDTs, ENDOSUNFAN) ĐỐI VỚI NGHÊU TRƯỞNG THÀNH TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI NHÂN TẠO Chủ nhiệm đề tài: ThS.Phạm Kim Phương Thời gian: 23 / 11/ 2007 Địa điểm: Sở Khoa học Công nghệ I/ THÀNH PHẦN THAM DỰ PGS.TS.Đoàn Cảnh PGS.TS.Hà Thúc Huy PGS.TS Đỗ Hồng Lan Chi T hS.Hoàng Lâm PGS.TS Bùi Lai TS.Nguyễn Phú Hoà TS.Trương Thị Kim Dung KS.Trịnh Biên TS.Nguyễn Thị Tường Vân Chủ tịch Hội đồng Phó chủ tịch Hội đồng Phản biện I Phản biện II - vắng Uỷ viên Ủy viên Ủy viên Ủy viên Ủy viên Vắng mặt phản biện :Hoàng Lâm, TS Nguyễn phú Hoà Nhưng phản biện Hoàng Lâm Phú Hồ có gửi nhận xét cho điểm II/ PHẦN THẢO LUẬN PGS.TS Đỗ Hồng Lan Chi - Cần ghi rõ phận nghêu phân tích hấp thu - Nồng độ thực kim loại nặng môi cao, thực nghiệm cao cao LC50 ppb, thí nghiệm thực nồng độ ppm, gây độc cấp tính nên đo tích tụ khác với bình thường - Đã chứng minh chế đào thải tích tụ, tìm , nội dung phong phú tin cậy nhận danh Metallothioein Đề nghị nghiệm thu xuất sắc PGS Hà Thúc Huy - Đây đề tài nghiên cứu hay Metallothioein bắt ion Cd2+ , phức vịng polymer khơng bền EDTA, thải nằm dạng phức hay không? GS.Sơn - Cd – Metallothioein thải hai dạng Metallothioein dạng hạt ( granule), nhiên đào thải chậm tồn dư thể nghêu lâu PGS Bùi Lai - Nếu bố trí nghiệm với kim loại hồ nên bố trí theo ma trận tốt Đây báo cáo khoa học hay, nói buổi Seminar Cơ chế với Cd rõ, chì As chưa rõ nên giải thích theo chế sinh học ( enzyme) chế hóa học Ca, Mg, Na nghiên cứu nhiều kim loại Cd, As, Pb chưa có TS Trương thị kim Dung - Theo báo cáo nhận danh Metallothioein cô lập chưa tốt, vướng mắc chỗ mà chưa cô lập được, thiết bị phương pháp cô lập không tốt? GS.Sơn : Protein dễ bị cắt, nên dùng số hố chất có tính chống oxy hố, làm nhiệt độ lạnh Có thể sử dụng sắc ký gen phân tích Trung tâm có thiết bị này, bị hư nên khơng sử dụng TS Trương Thị Kim Dung - Chủ nhiệm đề tài có sở vật chất : thiết bị , hoá chất , tay nghề phân tích nên thực Cho biết xử dụng nghêu xử lý môi trường khu vực cửa sông xử lý nghêu nào? Ths Phạm Kim Phương - Nghêu xem như sinh vật thị sinh học, nhạy cảm với biến đổi môi trường Do nghêu bị chết hàng loạt, cấp tính phải xem nồng độ Cd, Cu có nước với Cd nồng độ 0,1ppm nghêu chết Còn As, Pb nghêu khơng chết cấp tính hàm lượng Pb cho phép có nghêu 1ppm 0,05ppm cho As Xử lý môi trường thấy số nơi sử dụng Vẹm cho tràn dầu, sử dụng nhuyễn thể cho đánh giá chất lượng môi trường ứng dụng nhiều KS Trịnh Biên - Nghêu Cần vùng thu hoạch nhóm B, xuất Ngày 10/7/2007 tra châu Âu tái công nhận - Phương pháp phân tích Logic, tốn nhiều cơng sức để làm đề tài đưa kết luận chế tích tụ đào thải kim loại nhận danh Metallothioein – tính đề tài - Một số điểm tác giả nên lưu ý : Viết tên , viết chữ in , nên gọi nghêu nghêu Bến tre nghêu giống lấy từ Bến tre - Nghêu sinh sản không nhanh tác giả nêu, Thực tế nuôi nghêu phức tạp, thu hoạch phải năm kể từ thả giống nuôi - Không nên dùng cụm từ nghiên cứu mơ hình ni mà thiết lập mơ hình ni nghêu nhân tạo - Phân tích DDT, Endosulphan cịn q - Xin bổ sung thêm : Cần có 2200ha ni nghêu, thu hoạch từ 8-9 tấn/ha năm thu hoạch khoảng 17.000 tấn.Hàm lượng cát 79 % 21% chất mùn hữu Có 180 tổ hợp ni nghêu, sị - Nghêu Cần nghêu giống từ Bến tre nên có tên nghêu Bến tre Nghêu Tiền giang hai loại nghêu có khác khơng ? - PGS Đỗ Hồng Lan Chi Khi nghiên cứu đơn chất, Pb tích tụ theo Metallothioein Cd độc dạng đơn chất, giảm độc dạng Metallothioein Phức As có as hồ ni nghêu phức nhanh theo tỷ lệ : 1, tăng nồng độ có nhiều kim loại hồ ni, tích tụ không tăng 1+1 = 2, mà phải 1+1< , giống tương tự nghiên cứu trước số tác Mn - TS Nguyễn Tiến Lực Đề tài nghiên cứu nên khó , khơng thể ứng dụng Có chương trình giám sát mơi trường ni nghêu Bộ Nghêu chết tràn dầu Đề tài mở hướng giám sát nghêu với tiêu kim loại nặng - ThS Phạm Kim Phương : Đây đề tài nghiên cứu ứng dụng việc giám chất lượng môi trường nước, bùn đáy Vì nghêu tích tụ chì đến 10mg/kg thể mà không gây chết nghêu, tiêu chuẩn cho phép Pb có nghêu 1mg/kg Như ảnh hưởng đến xuất lớn hàng xuất bị trả khơng đạt vệ sinh an tồn thực phẩm Nồng độ nhỏ Cd, Cu gây chết cấp tính cho nghêu (0,1mg/l) , từ nghiên cứu tìm nguyên nhân gây chết cho nghêu đâu III/ PHẦN KẾT LUẬN GS.Đoàn Cảnh - Đề tài có hướng nghiên cứu hay khơng Nghiên cứu hợp chất hữu rõ, kim loại nặng Pb, As chưa rõ chế đào thải , thêm kim loại Cu độc sinh vật nước - Thiết lập thí nghiệm chưa chặt chẽ , lập loại - Cách trình bầy nên chỉnh sửa lại, hình , bảng biểu, phần trích dẫn ThS Phạm Kim Phương Đề nghị xin làm thêm chế đào thải Cd, As, Pb nhận danh chúng LC/MS/MS - Tổng điểm: …740,97 Điểm trung bình: 82,33… Đạt loại Chủ tịch Hội Đồng Ủy viên Thư ký GS.TS Đoàn Cảnh Nguyễn Thị Tường Vân ... đề tài : “NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ VÀ TỰ ĐÀO THẢI KIM LOẠI NẶNG (Cd, AS, Pb), HỢP CHẤT HỮU CƠ GỐC CHLOR ( PCBs, DDTs, ENDOSUNFAN) ĐỐI VỚI NGHÊU TRƯỞNG THÀNH TRONG MÔI TRƯỜNG NUÔI NHÂN TẠO” Chủ nhiệm... 40 đào thải từ 10- 20 ngày, so với đối chứng 11 Tích tụ đào thải kim loại nồng độ lớn ( mg/Kg) 42 12 % Tích tụ đào thải kim loại nồng độ lớn so với đối chứng 42 13,14, Tích tụ đào thải kim loại. .. duyệt) Nghiên cứu xác định khả tích tụ kim loại nặng ( As, Pb, Cd) hợp chất hữu gốc clor ( PCBs, DDTs, Endosulphan) môi trường nuôi nhân tạo. ( nước ni có diện kim loại nặng hợp chất hữu gốc Clor