Đánh giá hàm lượng Cd và Pb tích lũy trong môi trường đất và trong các loài giun đất (giống Pheretima) ở khu công nghiệp Hòa Khánh, thành phố Đà Nẵng

bài viết trình bày phương pháp và kết quả nghiên cứu ban đầu về hàm lượng kim loại Cd và Pb tích lũy trong đất và trong các loài giun đất trống Pheretima nhằm góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc sử dụng giun đất làm sinh vật chỉ thị ô nhiễm kim loại Cd và Pb trong môi trường đất.

33(3): 93-97 9-2011 Tạp chí Sinh học ĐáNH GIá HàM LƯợNG Cd Và Pb TíCH LũY TRONG MÔI TRƯờNG ĐấT Và TRONG CáC LOàI GIUN ĐấT (GIốNG PHERETIMA) KHU CÔNG NGHIệP HòA KHáNH, Thành phố Đà NẵNG PHạM THị HồNG Hà, NGUYễN VĂN KHáNH, LÊ THị HIếU GIANG Trờng Đại học S phạm, Đại học Đà Nẵng Khu công nghiệp (KCN) Hòa Khánh KCN trọng điểm thành phố Đà Nẵng, nơi tập trung nhà máy thuộc ngành công nghiệp: luyện kim, khí, lắp ráp, may mặc, điện tử, sản phẩm bao bì Do đó, nguy ô nhiễm kim loại nặng (KLN) môi trờng đất lớn Nghiên cứu Võ Văn Minh (2006) số khu vực xung quanh KCN Hòa Khánh cho thấy lợng KLN Cd đất rau Cải nhiều điểm nghiên cứu đ cao xấp xỉ tiêu chuẩn cho phép (TCCP) [5] Hiện nay, sử dụng sinh vật thị để đánh giá mức độ ô nhiễm KLN, có giun đất đợc ứng dụng giới nhằm bổ trợ cho phơng pháp lý hóa giám sát ô nhiễm KLN [4, 6, 7] Trong báo này, trình bày phơng pháp kết nghiên cứu ban đầu hàm lợng kim loại Cd Pb tích lũy đất loài giun đất giống Pheretima nhằm góp phần xây dựng sở khoa học cho việc sử dụng giun đất làm sinh vật thị ô nhiễm kim loại Cd Pb môi trờng đất I PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU Đối tợng Các loài giun đất thuộc giống Pheretima, hä Megascolecidae, bé Lumbricimorpha thc líp giun Ýt t¬ Oligochaeta, ngành giun đốt (Annelida) [1] Phơng pháp Các mẫu đất giun đất đợc thu qua đợt thu mẫu, đợt 1: 11/2009; đợt 2: 03/2010 điểm đại diện cho khu vực nghiên cứu: tổ 61, Hòa Khánh Bắc; Tổ 5B, Hòa Hiệp Nam Đa Phớc I, khu vực chịu ảnh hởng trực tiếp từ hoạt động xả thải KCN Hòa Khánh Mẫu giun đất đợc thu hố đào có kích thớc 50 ì 50 cm hết giun đất (0 - 30 cm) Tiến hành định loại mẫu giun đất dựa theo khóa phân loại giun đất Thái Trần Bái (1983) Phạm Thị Hồng Hà (1995) Mẫu giun đất đợc sấy khô đến độ khô tuyệt đối, nghiền nhỏ cối sứ sau cân xác g mẫu vô hóa mẫu dung dịch HNO3 đặc + H2SO4 + H2O2 bình kendal [3] Mẫu đất đợc thu đồng thời với mẫu giun đất, lấy mẫu đất tầng mặt - 30 cm theo khu vực Xác định tiêu pH đất máy đo pH INOLAB S6 Mẫu đất để khô tự nhiên, nghiền cối sứ thành bột cân xác g mẫu đất khô, vô hóa axit HNO3 + H2O2 bình Kendal [2, 3] Phân tích hàm lợng Cd Pb phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) phòng thí nghiệm phân tích, thuộc Đài Khí tợng thủy văn khu vực Trung Trung Số liệu đợc xử lý theo phơng pháp thống kê, so sánh giá trị trung bình phơng pháp phân tích ANOVA kiĨm tra LSD víi møc ý nghÜa α = 0,05, giá trị phân tích tơng quan đợc chuyển dạng theo c«ng thøc x’ = log(x + 10) II KÕT QUả Và THảO LUậN Độ pH môi trờng có ảnh hởng đến linh động KLN tích lũy KLN thể sinh vật môi trờng có độ pH thấp hòa tan tính linh động KLN tăng lên, ngợc lại môi trờng có độ pH cao tính linh động KLN giảm xuống KLN tồn dới dạng hợp chất kết tủa lắng ®äng, chóng rÊt khã ph©n hđy qua thêi gian 93 Kết nghiên cứu cho thấy pH đất dao động từ 5,30 - 7,98; trung bình pH khu vực Tổ 61, Hòa Khánh Bắc: 6,06 0,51; khu vùc tỉ 5B, Hßa HiƯp Nam: 6,71 ± 0,83; khu vực Đa Phớc I: 6,97 1,01 (bảng 1) Nhìn chung môi trờng đất có tính axit nhẹ, điều làm tăng độ linh động KLN đất tăng khả tích lũy KLN thể sinh vật Hàm lợng KLN Cd Pb môi trờng đất điểm nghiên cứu: Tổ 61, Hòa Khánh Bắc có hàm lợng Cd trung bình: 12,47 9,43 mg/kg Pb: 50,15 26,1 (bảng 1); khu vực Đa Phớc I Tổ 5B, Hòa Hiệp Nam, vùng Hòa Hiệp Nam, hàm lợng Cd trung bình: 4,49 1,16 mg/kg Pb: 22,02 16,1, khu vực Đa Phớc I có hàm lợng Cd trung bình 4,2 1,5 mg/kg Pb: 35,99 16,11 Kết phân tích ANOVA kiÓm tra LSD ë møc α = 0,05 cho thÊy, hàm lợng Cd Pb có khác khu vực nghiên cứu KLN Cd Pb cao khu vực Tổ 61, Hòa Khánh Bắc Cd tất khu vực nghiên cứu vợt nhiều lần so với TCCP (QCVN 03: 2008/BTNMT Cd: ≤ mg/kg), Pb ë nhiÒu khu vùc ® xÊp xØ TCCP (QCVN 03: 2008/BTNMT Pb: ≤ 70 mg/kg) So với nghiên cứu Võ Văn Minh (2006) cho thấy có gia tăng mức độ tích lũy Cd khu vực xung quanh KCN Hòa Khánh [5] So với kết đánh giá khu công nghiệp vùng ngoại thành Hà Nội có hàm lợng Cd đất dao động từ 0,16 - 0,89 mg/kg, hàm lợng Pb dao động từ 8,36 - 88,02 mg/kg [7]; Văn Lâm, Hng Yên có hàm lợng Pb lµ 7.103 - 15.103 mg/kg vµ Cd lµ 1,8 - 3,6 mg/kg, nghiên cứu này, hàm lợng Cd đ cao vùng nói hàm lợng Pb lại thấp Bng Ch s pH ủt qua ủt thu mu Địa điểm Tổ 61, Hòa Khánh Bắc Tổ 5B, Hòa Hiệp Nam Đa Phớc I Đợt Tb sd (n = 3) 6,37 0,42 7,16 0,47 7,87 0,09 Đợt Tb ± sd (n = 3) 5,73 ± 0,38 6,27 ± 0,95 6,06 ± 0,3 Trung b×nh Tb ± sd (n = 6) 6,06 ± 0,51 6,71 ± 0,83 6,97 1,01 Bảng Hàm lợng Cd Pb mẫu đất khu vực nghiên cứu Địa điểm Tổ 61, Hòa Khánh Bắc Tổ 5B, Hòa Hiệp Nam Đa Phớc I Đợt thu mẫu t (n = 3) Đợt (n = 3) Tb ± sd (n = 6) Đợt (n = 3) Đợt (n = 3) Tb ± sd (n = 6) Đợt (n = 3) Đợt (n = 3) Tb ± sd (n = 6) QCVN 03: 2008/BTNMT Cd (mg/kg) 20,95 ± 2,44 3,99 ± 0,95 12,47 ± 9,43a 4,27 ± 0,92 4,73 ± 1,54 4,49 ± 1,16b 4,62 ± 2,18 3,78 ± 0,58 4,2 ± 1,50c ≤ mg/kg Pb (mg/kg) 66,32 ± 29,73 33,98 ± 5,43 50,15 ± 26,10a’ 8,27 ± 6,44 35,77 ± 6,23 22,02 ± 16,10b’ 30,88 ± 22,52 41,09 ± 7,98 35,99 ± 16,11c’ ≤ 70 mg/kg Ghi chú: giá trị có ký tự (a, b, c) (a, b, c) sù kh¸c cãnghÜa ë møc α = 0,05 Trong nghiên cứu này, qua đợt thu mẫu với 333 cá thể giun đất từ 18 hố định lợng, đ thống kê đợc 13 loài giun đất Trong đó, giống Pheretima chiếm u số lợng cá 94 thĨ vµ sè loµi víi 10 loµi, chiÕm 76,92% tỉng số loài, giống lại, giống có loài, chiếm 7,69% (bảng 3) Bảng Danh sách loài giun đất KCN Hòa Khánh STT 10 11 12 13 14 Tªn khoa häc Chi Pheretima Pheretima campanullata Ph danangana Ph digna Ph donghaana Ph houleti Ph modigliani Ph papulosa papulosa Ph rodericensis Ph tschiliensis Ph varians songbana Ph non Chi Lampito Lampito mauritii Chi Pontoscolex Pontoscolex corethrurus Chi Perionyx Perionyx excavatus TØ lÖ (%) 76,92 7,69 7,69 7,69 Kết phân tích hàm lợng KLN Cd Pb tích lũy loài giun đất thuộc giống Pheretima cho thấy hàm lợng Cd giun đất khu vực Tổ 61, Hòa Khánh Bắc 4,05 1,38 mg/kg vµ Pb: 17,09 ± 4,1 mg/kg; khu vùc Hòa Hiệp Nam, Cd: 1,23 0,1 mg/kg Pb: 12,61 ± 2,96 mg/kg; khu vùc §a Ph−íc I, Cd: 1,22 ± 0,88 mg/kg vµ Pb: 16,81 ± 5,55 mg/kg Kết phân tích ANOVA kiểm tra LSD cho thÊy, cã sù kh¸c cã ý nghÜa vỊ sù tích lũy KLN Cd Pb thể giun ®Êt ë ba khu vùc nghiªn cøu (α = 0,05) (bảng 4) Theo kết nghiên cứu Jun nnk (2004) vùng đất ô nhiễm KLN cho thấy, hàm lợng Cd tích lũy loài giun Aporrectodea caliginosa khoảng 6,18 - 17,02 mg/kg; hàm lợng Pb khoảng 0,08 - 0,38 mg/kg; hàm lợng Cd loài giun Lumbricus rubellus khoảng 3,64 - 6,34 mg/kg, hàm lợng Pb khoảng 0,03 - 0,13 [7] Nghiên cứu Uba nnk (2009) hàm lợng KLN đất giun đất vùng đất bị ô nhiễm Zaria, Nigeria cho thấy, hàm lợng KLN Cd trung bình đất: 25,95 - 75,17 mg/kg Pb: 34,24 - 666,67 mg/kg Hàm lợng Cd Pb tích lũy loài giun đất Lumbricus terrestris lần lợt là: 0,55 - 8,13 mg/kg; 5,01 265,40 mg/kg [8] Điều cho thấy hàm lợng KLN Cd Pb tích lũy giống Pheretima nghiên cứu cao Bảng Hàm lợng Cd Pb thể giun đất khu vực nghiên cứu Địa điểm Đợt thu mẫu Cd (mg/kg) Pb (mg/kg) Đợt (n = 3) 5,30 0,19 19,68 4,74 Tổ 61- Hòa Khánh Bắc Đợt (n = 3) 2,80 ± 0,96 14,50 ± 1,50 Tb ± sd (n = 6) 4,05 ± 1,38a 17,09 ± 4,10a’ Đợt 1(n = 3) 0,35 ± 0,31 10,77 ± 3,25 Tỉ 5B - Hßa HiƯp Nam Đợt (n = 3) 2,12 ± 0,19 14,45 ± 1,09 Tb ± sd (n = 6) 1,23 ± 0,10b 12,61 ± 2,96b Đợt 1(n = 3) 0,58 ± 0,08 18,53 ± 7,05 §a Ph−íc I Đợt (n = 3) 2,18 ± 0,01 14,23 ± 1,29 Tb ± sd (n = 6) 1,22 ± 0,88c 16,81 ± 5,55c’ Ghi chó: giá trị có ký tự (a, b, c) ( a, b, c) khác có ý nghĩa mức = 0,05 Hàm lợng KLN môi trờng có ảnh hởng đến tích lũy KLN thể sinh vật Do đó, để xác định ảnh hởng hàm lợng KLN Cd Pb môi trờng đất giun đất, tiến hành phân tích mức độ tơng quan hàm lợng Cd Pb đất giun đất Các giá trị sử dụng phân tích tơng quan đợc chuyển dạng x = log10(x + 10) Hệ số tơng quan cao mối liên hệ hàm lợng Cd Pb giun đất hàm lợng Cd, Pb tổng số đất có ý nghĩa Nh vậy, thông qua phân tích hàm lợng KLN tích lũy thể giun đất, đánh giá đợc chất 95 lợng môi trờng đất nơi chúng sinh sống Kết phân tích tơng quan cho thấy mức độ tích lũy Cd Pb đất tơng quan thuận với mức độ tích lũy Cd Pb giun đất mức tơng quan chặt với Cd: r = 0,76, pvalue = 0,08 víi Pb: r = 0,78, pvalue = 0,07 (h×nh 1) Kết nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu Jun nnk (2004), hai loài giun đất Aporrectodea caliginosa Lumbricus rubellus số khu vực nớc Pháp cho kết tơng quan thuận Trong đó, loài Aporrectodea caliginosa mức tơng quan võa” (r = 0,49, p = 0,05) ®èi Cd; (r = 0,57, p = 0,01) ®èi víi Pb ë loài Aporrectodea caliginosa hệ số tơng quan vừa (r = 0,35, p = 0,16) Cd; hệ số tơng quan chặt (r = 0,73, p = 0,0005) Pb [7] Trong nghiên cứu tơng quan mức độ tích lũy Cd Pb thể giun đất hàm lợng Cd, Pb tổng số đất ë møc t−¬ng quan thn víi hƯ sè t−¬ng quan chặt Vì vậy, sử dụng giun đất giống Pheretima làm sinh vật thị ô nhiễm Cd Pb đất 1.18 1.16 1.14 1.12 1.10 1.08 1.06 y=0,345x+0,663 r=0,762; p=0,078 n=6 Kho¶ng tin cËy 95% 1.04 1.02 1.00 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 Hàm lợng Cd đất (mg/kg) Hàm lợng Pb mô thể giun đất (mg/kg) Hàm lợng Cd mô thể giun đất (mg/kg) 1.20 1.48 1.46 1.44 1.42 1.40 1.38 1.36 y=0,212x+1,056 r=0,775; p=0,069 n=6 Kho¶ng tin cËy 95% 1.34 1.32 1.30 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 Hàm lợng Pb đất (mg/kg) Hình Tơng quan hàm lợng Cd Pb đất thể giun đất III KếT LUậN Thái Trần Bái, 2005: Động vật học không xơng sống Nxb Giáo dục, Hà Nội Môi trờng đất khu vực nghiên cứu đ bị ô nhiễm Cd, hàm lợng Cd trung bình đất 7,05 4,69 mg/kg ( mg/kg); hàm lợng Pb trung b×nh: 36,05 ± 14,06 mg/kg vÉn n»m giíi hạn TCCP ( 70 mg/kg) Hàm lợng KLN Cd trung bình tích lũy giun đất giống Pheretima khu vực nghiên cứu: 1,23 0,007 mg/kg; mức độ tích lũy Pb: 14,7 2,97 mg/kg Hàm lợng KLN Cd Pb đất giun đất giống Pheretima có tơng quan thuận với Cd mức tơng quan chặt (r = 0,76, pvalue = 0,08); Pb mức tơng quan chặt (r = 0,78, pvalue = 0,07) Qua nghiªn cøu cho thÊy loài giun đất thuộc giống Pheretima có khả thị ô nhiễm KLN Cd Pb Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Xuân Cự, Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh, 2004: Một số phơng pháp phân tích môi trờng Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Quýnh, Nguyễn Quốc Việt, 2000: Phơng pháp phân tích đất nớc phân bón trồng Nxb Giáo dục, Hà Nội Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Quýnh, Nguyễn Quốc Việt, 2007: Chỉ thị sinh học môi trờng Nxb Giáo dục, Hà Nội Võ Văn Minh, 2006: Hàm lợng cadmium số loài rau cải (Brassicaceae) đất trồng rau phờng Hòa Hiệp, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng, Khoa học §Êt, 26 Amaral A., Manusoto, Cunh R., Marigo’mez I., Rodrigues A., 2006: TàI LIệU THAM KHảO 96 Bioavailability and cellcular effects of metals on Lumbricus terrestris in habiting volcanic soil Enviromental Pollution, 142: 130-108 Jun D., Thierry B., Henri R J., Georges R., France B-R., Johanne N., Patrick L., 2004: Heavy metal accumulation by two earthworm species and its relationship to total and DTPA- extractable metals in soils Soil Biology & Biochemistry, 36: 91-99 Uba S., Uzairu A., Okunola O J., 2009: Content of heavy metal in Lumbricus Terrestris and associated soil in dump sites Int J Environ Res., 3(3): 353-358 ASSESSMENT OF CADMIUM AND Plumbum CONTENT ACCUMULATED IN SOIL AND SOME EARTHWORM SPECIES (GENUS PHERETIMA) IN HOA KHANH INDUSTRIAL AREA, DA NANG CITY PHAM THI HONG HA, NGUYEN VAN KHANH, LE THI HIEU GIANG SUMMARY Earthworms are useful and convenient indicators of the ecological health of soil They are common and easy to sample and identify They can absorb heavy metals with the large amout into the body without toxicity for body Therefore they can be used as bioaccumulaters to assess heavy metal pollution in soil of a certain area Hoa Khanh industrial area is one of the important industrial zones of Da Nang city, where located many factories: steel, mechanical, assembling, garments, electronics, product packaging, agriculture, forestry and seafood processing Thus, the existence of heavy metal in industrial waste water is inevitable and cause the increase in content of some heavy metals in soil In this study, we present results of the study on the content of Cd and Pb accumulation in soil and earthworms to help building the scientific basis for using earthworms as a bioindicator of heavy metal pollution (Cd and Pb) in soil Heavy metals (Pb and Cd) accumulated by earthworm species examined in samples collected between November, 2009 and March, 2010 The means value of heavy metals in soil were 7.05 ± 4.69 mg/kg Cd and 36.05 ± 14.06 mg/kg Pb and these is earthworms were 1.23 ± 0.007 mg/kg Cd and 14.7 ± 2.97 mg/kg Pb (dry weight) Key words: Bioaccumulation, bioindicator, earthworms, heavy metal, pheretima Ngµy nhËn bµi: 14-7-2010 97 ... Kết phân tích hàm lợng KLN Cd Pb tích lũy loài giun đất thuộc giống Pheretima cho thấy hàm lợng Cd giun đất khu vực Tổ 61, Hòa Khánh Bắc 4,05 1,38 mg/kg vµ Pb: 17,09 ± 4,1 mg/kg; khu vùc Hòa Hiệp... Cd Pb giun đất hàm lợng Cd, Pb tổng số đất có ý nghĩa Nh vậy, thông qua phân tích hàm lợng KLN tích lũy thể giun đất, đánh giá đợc chất 95 lợng môi trờng đất nơi chúng sinh sống Kết phân tích. .. giun đất, tiến hành phân tích mức độ tơng quan hàm lợng Cd Pb đất giun đất Các giá trị sử dụng phân tích tơng quan đợc chuyển dạng x = log10(x + 10) Hệ số tơng quan cao mối liên hệ hàm lợng Cd