MỤC LỤC Tóm tắt 1. Giới thiệu 2. Arsen trong nước tưới tiêu 3. Nồng độ arsen và sự phân loại trong gạo sống 3.1. Nồng độ arsen trong gạo 3.1.1. Sự biến đổi nồng độ arsen tổng trong gạo sống 3.1.2. Nồng độ arsen trong phần khác nhau của gạo sống 3.2. Phân loại arsen trong gạo 3.2.1. Chất arsen vô cơ 3.2.2. Chất arsen hữu cơ 3.3. Biến thể arsen biệt hóa trong gạo 3.3.1. Biến thể trong các giống khác nhau và các loại gạo 3.3.2. Biến thể biệt hóa trong gạo của các mùa phát triển khác nhau 3.3.3. Biến thể biệt hóa trong các thành phần khác nhau của gạo sống 4. Nồng độ và thành phần arsen trong cơm 5. Sự gia tang arsen từ chế độ ăn uống hàng ngày 6. Khả năng ứng dụng sinh học của arsen trong gạo 7. Kết luận
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG ĐẤT VÀ MƠI TRƯỜNG NƯỚC Đề tài 6: High levels of inorganic arsenic in rice in areas where arseniccontaminated water is used for irrigation and cooking Hàm lượng cao arsen vô gạo khu vực nước bị ô nhiễm arsen sử dụng cho tưới tiêu nấu ăn Nhóm 3: Nguyễn Kim Chi 1022033 Lê Thị Phương Thảo 1022272 MỤC LỤC Tóm tắt Giới thiệu Arsen nước tưới tiêu Nồng độ arsen phân loại gạo sống 3.1 Nồng độ arsen gạo 3.1.1 Sự biến đổi nồng độ arsen tổng gạo sống 3.1.2 Nồng độ arsen phần khác gạo sống 3.2 Phân loại arsen gạo 3.2.1 Chất arsen vô 3.2.2 Chất arsen hữu 3.3 Biến thể arsen biệt hóa gạo 3.3.1 Biến thể giống khác loại gạo 3.3.2 Biến thể biệt hóa gạo mùa phát triển khác 3.3.3 Biến thể biệt hóa thành phần khác gạo sống Nồng độ thành phần arsen cơm Sự gia tang arsen từ chế độ ăn uống hàng ngày Khả ứng dụng sinh học arsen gạo Kết luận Tóm tắt Gạo lương thực cho người dân địa phương khu vực Nam (S) Đông Nam (SE) nước châu Á Trong khu vực này, nước ngầm bị ô nhiễm arsen sử dụng không mục đích để uống nấu ăn mà trồng lúa mùa khô Tưới tiêu nước ngầm bị ô nhiễm arsen cho trồng lúa dẫn đến lắng đọng cao arsen lớp đất mặt hấp thu hạt gạo đặt mối đe dọa nghiêm trọng nơng nghiệp khu vực Ngồi ra, nấu cơm với nước bị ô nhiễm arsen làm tăng arsen gạo nấu chín Arsen vơ thành phần chủ yếu gạo Nam Đông Nam Á (80 đến 91% tổng arsen), nồng độ loại độc hại tăng lên cơm từ nước nấu ăn giàu arsen vô Người dân Bangladesh Tây Bengal (Ấn Độ), điểm nóng arsen giới, ăn trung bình 450 g gạo ngày Vì vậy, ngồi nước uống, chế độ ăn uống lấy arsen từ gạo coi nguồn tiếp xúc tiềm tàng, thảm họa cho dân số nước Nam Đông Nam Á Quá trình hình thành arsen gạo sống chín, khả dụng sinh học nguy sức khỏe arsen vô gạo đến dân số Nam Đông Nam Á thảo luận báo Giới thiệu Arsen nguyên tố phổ biến thứ 20 vỏ trái đất, phổ biến môi trường (đất, nước, khơng khí vấn đề sống) Nó công nhận sử dụng thực phẩm bị ô nhiễm arsen dẫn đến ung thư Ảnh hưởng lâu dài nhiễm độc arsen người báo cáo từ hầu hết quốc gia Nam (S) Đông Nam (SE) Châu Á Nước ngầm bị ô nhiễm arsen không dùng cho mục đích uống mà để tưới trồng, đặc biệt lúa, quốc gia Nam Đông Nam Á Ở Bangladesh, nước ngầm bị ô nhiễm arsen sử dụng rộng rãi để tưới cho lúa, đặc biệt mùa khơ, với 75% tổng diện tích sử dụng để trồng lúa Mức arsen đất lúa nước khoảng 4-8 μgg -1, lên tới 83 μgg-1 nơi có diện tích trồng tưới tiêu với nước ngầm bị ô nhiễm arsen Các vấn đề ô nhiễm arsen nước ngầm không giới hạn tới Bangladesh Các quốc gia khác Nam Đông Nam Á Tây Bengal (Ấn Độ), Việt Nam, Thái Lan, Nepal Đài Loan báo cáo có mức độ cao arsen nước ngầm (Hình 1) Lúa gạo lương thực cho người dân khu vực Mức độ arsen tăng đất nông nghiệp bị ô nhiễm từ tưới nước ngầm, hấp thu gạo, rau lương thực khác thực trở thành tình trạng khẩn cấp sức khỏe khu vực Sự diện lượng arsen cao gạo coi thảm họa y tế Nam Á Khoảng 200 triệu người Nam Đông Nam Á cho tiếp xúc với arsen ô nhiễm nước thực phẩm Ở châu Á gạo, ngũ cốc trồng chủ yếu với nước ngầm bị ô nhiễm mức độ cao arsen Do đó, gạo có chứa lượng tương đối cao arsen, hầu hết số vơ cơ, so với sản phẩm nông nghiệp khác Nồng độ arsen hình thức hóa học gạo khác đáng kể tùy thuộc vào giống lúa khác địa lý Các hợp chất arsen vô chiếm ưu hợp chất arsen hữu gạo sống nấu chín, tích lũy / hấp thụ từ đất trồng lúa, nước tưới nước nấu ăn Do đó, q trình hình thành arsen hạt gạo bị ảnh hưởng q trình hình thành đất nước Ngoài ra, số lượng arsen vào thể người phụ thuộc vào loại gạo cách gạo nấu chín Từ nồng độ arsen cao (arsen vô chủ yếu) hạt gạo, phương pháp nấu ăn, tỷ lệ tiêu thụ cao, gạo tiết lộ mối đe dọa lớn sức khỏe người dân địa phương nước Nam Đơng Nam Á Trong viết này, q trình hình thành arsen gạo, chế độ ăn uống, rủi ro sức khỏe arsen vô đến dân số nước Nam Đông Nam Á thảo luận Hình Nồng độ asen nước ngầm khu vực Đông Nam Á A Đồng sông Hằng (Bangladesh), B Đồng sông Cửu Long (Campuchia Việt Nam); C Đồng sông Hồng (Việt Nam); D Đồng sông Irrawaddy (Myanmar) lưu vực sông Chao Phraya (Thái Lan) Arsen nước tưới tiêu: Một mối đe dọa đến sản xuất lúa Nam Đông Nam Á Vấn đề ô nhiễm arsen nước ngầm công nhận hầu Nam Đông Nam Á Gạo sản phẩm ngũ cốc khu vực này, đặc biệt Bangladesh Tây Bengal (Ấn Độ ), tưới nước ngầm suốt mùa khô Gần đây, trở nên rõ ràng tưới nước bị ô nhiễm arsen làm tăng thêm lượng arsen lớp đất mặt gạo, đặt mối đe dọa nghiêm trọng tới việc trồng lúa hai khu vực Vì điều kiện sinh thái nơng nơng nghiệp địa chất thủy văn nước Nam Đông Nam Á tương tự nhau, tưới tiêu nước ngầm bị ô nhiễm arsen tạo ảnh hưởng giống lúa gạo khu vực Ngoài ra, lúa nước xét nguồn nguồn tiếp xúc tiềm tàng arsen người làm tăng lắng đọng lớp đất mặt từ việc tưới nước hấp thu hạt gạo Tưới tiêu nước ngầm bị ô nhiễm arsen tác động đặc biệt tới việc trồng lúa giới hạn sản xuất nhiễm Đó có lẽ hai lý cho điều i) lượng lớn nước đất chứa hàm lượng cao arsen tưới cho việc trồng lúa hầu hết phận Nam Đông Nam Á suốt mùa khô ii) lúa trồng dễ bị ảnh hưởng với tính độc arsen Vì lượng mưa giảm khu vực này, mùa mưa, nước phụ thuộc vào nước bề mặt cho việc trồng lúa mong đợi tăng lên năm tới để tăng mùa vụ sản xuất để thỏa mãn nhu cầu tăng dân số Thực tiễn làm tăng thêm arsen lắng đọng lớp đất mặt Roberts cộng báo cáo lượng arsen lớp đất mặt Bangladesh tăng đáng kể 15 năm qua tưới tiêu nước ngầm giàu arsen Nghiên cứu khác nồng độ arsen lại khơng thay đổi lúc bắt đầu hai mùa tưới liên tục đưa giả thiết arsen thêm mùa tưới lọc qua dòng lũ mùa mưa Vì vậy, tỉ lệ arsen lắng đọng từ nước tưới bị ô nhiễm đất có địa hình phẳng cao đất trũng Một vấn đề quan trọng liên quan đến arsen lắng đọng đất lúa liệu tất arsen cung cấp giếng khoan đến lắng đọng cánh đồng có Ngồi ra, arsen nước tưới đất góp phần vào hấp thu lúa hạt mối quan tâm quan trọng Brammer Ravenscroft (2009) thảo luận vấn đề nghiên cứu gần Họ kêu gọi nước ngầm hầu hết khu vực bị ảnh hưởng arsen Nam Đông Nam Á giàu sắt, bị oxy hóa tiếp xúc với khơng khí, sau kết tủa sắt hydroxit vùng rễ Arsenate có lực liên kết cao với kết tủa sắt hydroxit Do đó, nồng độ arsen đất giảm với khoảng cách ngày tăng vị trí từ đầu giếng Nhưng chất dinh dưỡng quan trọng, sắt kết tủa làm giảm khả dụng sinh học hấp thu dẫn đến sắt - gây bệnh úa vàng lúa Trong điều kiện vậy, nông dân sử dụng phân bón sắt để tăng khả dụng sinh học hấp thu sắt để điều trị bệnh úa vàng Kể từ hấp thụ arsen sắt hydroxit kết tủa đất vùng rễ, ứng dụng phân bón sắt tăng sắt arsen khả dụng sinh học hấp thụ lúa Ngoài phân bón sắt, vi khuẩn rhizospheric hòa tan sắt III vùng rễ nhờ vào đại thực bào chứa sắt với giao diện gốc mảng bám (Bar-Ness cộng sự, 1992; Crowley cộng sự, 1992; Crowley cộng sự, 1991; Kraemer, 2004; Romheld, 1987), làm cho sắt arsen sinh học hấp thụ lúa Là chiến lược II, rễ lúa lan đất vùng rễ điều kiện thiếu sắt để tăng khả dụng sinh học hấp thu sắt Trong trường hợp này, khả tăng khả dụng sinh học arsen để hấp thu lúa Các điều kiện trồng lúa có lợi cho hấp thu arsen lúa Trồng lúa điều kiện ngập nước (kỵ khí), chủ yếu arsen tồn hình thức As (III) hòa tan dễ dàng đưa lên từ dung dịch đất lúa Các chế hấp thu arsen gạo phức tạp khả mang ơxy từ khơng khí xuống gốc phóng điện vùng rễ thông qua rễ Điều tạo khu vực bị oxy hóa xung quanh rễ sắt bị oxy hóa kết tủa để tạo thành lớp phủ tìm thấy lưu huỳnh tăng cường hình thành mảng bám sắt vùng rễ giảm tích tụ arsen gạo Trong nghiên cứu khác, ông Hồ Cẩm Đào cộng quan sát thấy việc sử dụng phân lân giảm hình thành sắt mảng bám rễ lúa Mặc dù hình thành sắt phủ bề mặt rễ lúa nên tăng hấp phụ arsen, hoạt động lọc arsen, số nghiên cứu cho thấy số lượng đáng kể arsen đưa lên lúa điều kiện Hàm lượng arsen phân loại gạo sống 3.1 Nồng độ arsen gạo sống Gạo đến nguồn dinh dưỡng lớn (50 - 70% tổng số bữa ăn) người dân nông thôn Nồng độ arsen gạo khác nước khác Nồng độ arsen gạo từ nước khác thể Bảng Bảng Nồng độ (µgg-1 trọng lượng khơ) As tổng, thành phần As vô hữu gạo sống từ nước khác Quốc gia As tổng As vô As hữu % As vô Australia 0.03 (0.02-0.04) - - - Bangladesh 0.13 (0.02-0.33) 0.08 (0.01-0.21) - 61 0.50 (0.03 –1.84) - - - 0.39 (0.26-0.58) 0.39 (0.26-0.58) 0.005 (0.001-0.010) 100 0.08-0.36(0.04-0.92)- aman - - - 0.14-0.51(0.04- 0.91)- boro - - - 0.23 (0.18- 0.31)- aman 0.16 (0.11-0.22) - 65 (60- 71) 0.24 (0.21 –0.27) - boro 0.20 (0.17-0.22) - 82 (81- 83) 0.13 (0.03 –0.30) 0.08 (0.01-0.21) 0.02 (< LOD– 0.05) 60 (44- 86) 0.69 (0.41 –0.98) 0.31 (0.23-0.39) 0.23 (0.05 –0.43) 44 (45- 59) 0.57 – 0.95 (0.05– 2.05) - - - 0.57 – 0.69 - - - 0.11 0.08 0.01 76 0.02