Đang tải... (xem toàn văn)
Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Kim Phương và cộng sự, 2008 [1] về việc khảo sát liều lượng tích tụ cadimi trên nghêu Bến Tre (Meretrix lyrata) theo một mô hình thí nghiệm[r]
(1)NGHIÊN CỨU SƠ BỘ TÍCH TỤ KIM LOẠI CADIMI TRÊN NGHÊU LỤA, ĐIỆP QUẠT TRONG ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM
A PRELIMINARY STUDY OF CADMIUM ACCUMULATION ON NOBLE SCALLOP (MIMACHLAMYS NOBILIS) AND UNDULATING VENUS (PAPHIA UNDULATA)
UNDER EXPERIMENTAL CONDITIONS
Lưu Ngọc Thiện1, Nguyễn Công Thành1
Ngày nhận bài: 08/9/2016; Ngày phản biện thông qua: 16/02/2017; Ngày duyệt đăng: 10/3/2017
TĨM TẮT
Mục đích viết nhằm cung cấp thơng tin khả tích tụ cadimi nghêu lụa điệp quạt Ở nghiên cứu loài điệp quạt nghêu lụa từ vùng thu hoạch nhuyễn thể hai mảnh vỏ Lagi - Bình Thuận tiến hành gây nhiễm từ cadimi hòa tan thời gian ngắn nồng độ khác nước biển lọc qua màng túi lọc 20 µm Trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm, nhuyễn thể khơng bổ sung thức ăn Kết thí nghiệm cho thấy cadimi tích tụ nghêu lụa điệp quạt tăng lên sau ngày Với sự tăng nồng độ nhiễm Cd, hàm lượng Cd tăng tất mô mềm nhuyễn thể Tuy nhiên, nồng độ cadimi cần thiết để gây tích tụ hai lồi khác Lồi điệp quạt tích tụ nồng độ µg/L khi lồi nghêu lụa nồng độ cao có tích tụ (lớn 10 µg/L) Mức độ tích tụ nghêu lụa 0,1-0,16 mg/kg.ngày điệp quạt 0,17 đến 0,78 mg/kg.ngày Có tương quan yếu nồng độ cadimi chứa nước biển nhuyễn thể (r=0,387) Khi nồng độ Cd nước biển tăng hàm lượng Cd nhuyễn thể tăng lên chậm.
Từ khóa: Cadimi, tích tụ, nồng độ, tương quan ABSTRACT
The paper aims to provide information on accumulation level of cadmium (Cd) in bivalve species, noble scallop (Mimachlamys nobilis) and undulating venus (Paphia undulata) Samples of the bivalve species: noble scallop (Mimachlamys nobilis) and undulating venus (Paphia undulata) were collected from bivalves harvesting zone in Lagi district, Binh Thuan province The bivalve species were exposed to different concentrations of cadmium in seawater and fi ltered through 20µm membrane fi lter During the experiments, bivalve molluscs were not fed The results showed that Cd concentrations in bivalve species increased after 7 days Upon Cd treatment, Cd concentration in all tissues of bivalves signifi cantly increased However, each species had different cadimium accumulation ability Noble scallop (Mimachlamys nobilis) began to absorb cadimium at the concentration of 2ug.L-1 while undulating venus (Paphia undulata) began at higher
cadimium concentrations of over 10ug/L The cadimium accumulation rate of undulating venus (Paphia undulata) and noble scallop (Mimachlamys nobilis) were from 0.1 to 0.16 m/kg.day and from 0.17 to 0.78 mg/kg.day, respectively There was a weak correlation between Cd concentration in seawater and concentration of Cd in bivalves (r=0.387) As the concentration of Cd in seawater increase, the Cd content in the bivalve species increase slowly.
Keywords: Cadmium, accumulation, concentration, correlation
(2)I ĐẶT VẤN ĐỀ
Thông thường, việc quan trắc cảnh báo chất lượng môi trường kim loại nặng chứa nước biển tiến hành q trình phân tích nồng độ kim loại nặng chứa nước nước thải Tuy nhiên, thông tin thu thập từ phương pháp khơng xác Các kim loại có xu hướng chuyển hóa phân tán vào môi trường, hệ sinh vật theo dạng khác [4, 6] Việc cung cấp thơng tin khơng xác dẫn đến sai lệch việc đánh giá chất lượng nước khu vực khảo sát Để giải vấn đề nói có nhiều ý kiến việc sử dụng sinh vật thị để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng So với phương pháp thông thường, việc sử dụng sinh vật thị cho tích lũy kim loại nặng khoảng thời gian định đánh giá, giám sát vấn đề ô nhiễm hiệu [2, 5, 8, 9] Trong nhiều thập kỷ vừa qua, nhiều loài sinh vật nghiên cứu để làm sinh vật thị, thân mềm hai mảnh vỏ trở thành loài sinh vật thị phổ biến việc quan trắc, cảnh báo giám sát ô nhiễm kim loại nặng môi trường Chúng cấu thành quan trọng hệ sinh vật đáy Các kim loại nặng tích lũy phận thể chúng hấp thu từ bùn đáy, nước thức ăn [11] Nhờ khả tích lũy kim loại từ môi trường nước xung quanh vào mô thể, thân mềm hai mảnh vỏ trở thành cơng cụ hữu ích nghiên cứu mơi trường biển
Cadimi biết đến kim loại có độc tính cao khơng có giá trị dinh dưỡng [7] Trong nước biển, cadimi tồn nhiều dạng khác với liên kết phức tạp Khả gây tích tụ sinh học sinh vật nước biển phụ thuộc vào thành phần hóa học nguyên tố cadimi có nước
(3)kim loại nặng vùng thu hoạch nghêu lụa, điệp quạt đề tài cho thấy môi trường sống chúng bao gồm nước, chất rắn lơ lửng, sinh vật phù du, chất hữu cơ, trầm tích đáy thấy tồn kim loại Cd cho dù nồng độ cao hay thấp, có ảnh hưởng định đến q trình tích luỹ kim loại nặng thể chúng Tuy nhiên, môi trường biển, kim loại nặng bị phân tán hệ sinh thái khác đánh giá cụ thể q trình tích tụ kim loại nặng thân mềm hai mảnh vỏ đường Do đó, cần có nghiên cứu để làm sáng tỏ vấn đề Thí nghiệm nhằm kiểm chứng khả tích tụ cadimi mơi trường thơng qua q trình trao đổi ion kim loại nặng mơi trường nước hai loài nghêu lụa điệp quạt
II ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Địa điểm, thời gian nghiên cứu đối tượng nghiên cứu
Nước biển, điệp quạt nghêu lụa đạt kích thước thương phẩm thu thập vùng thu hoạch La Gi (Bình Thuận) Thời gian thu mẫu tiến hành vào tháng 10 năm 2015 Mẫu điệp quạt nghêu lụa sau thu thập vùng thu hoạch bảo quản nơi thống mát sục khí liên tục sau chuyển nhanh khu vực thí nghiệm Nghêu lụa, điệp quạt bắt từ biển nuôi dưỡng từ 3-4 ngày môi trường nước biển bể thực nghiệm cho đối tượng nuôi quen với môi trường sống Sau thời gian chọn cá thể sống, khỏe mạnh, đồng mang nghiên cứu Các cá thể chết loại bỏ 2 Phương pháp xây dựng thí nghiệm
Các thí nghiệm thực bể kính có kích cỡ 160 dm3 Thể tích nước biển
cho vào bể = 100 lít, sục khí liên tục để đảm bảo nồng độ oxi hòa tan từ 4,5-5 mg/L Bể đặt nơi thoáng mát, tránh ánh nắng, bụi bẩn Các số hoá lý pH, DO, nhiệt độ, độ mặn, dinh dưỡng nước biển theo dõi hàng ngày, nhiệt độ dao động từ 27-29oC, độ muối dao động khoảng 30 - 33‰, pH dao động từ 7,5-8, hàm lượng dinh dưỡng (nitrat, amoni, photphat) đảm bảo cân đối theo dõi thường xuyên hàng ngày Chia thành lơ thí nghiệm, lơ thí nghiệm thả 30 cá thể nghêu lụa, điệp quạt loại Hàng ngày kiểm tra bể thường xuyên để kịp thời loại bỏ cá thể bị chết
Lô đối chứng: Đối tượng nuôi nuôi hồ nước biển sạch, không bị nhiễm kim loại Các đối tượng nuôi đảm bảo không nhiễm kim loại nặng đạt kích thước thương phẩm Trường hợp nhuyễn thể nhiễm kim loại nặng cần lấy nhiều mẫu để xác định hàm lượng kim loại nặng trung bình đối tượng nhuyễn thể lấy
Lô thực nghiệm: Dựa số liệu điều tra khảo sát đề tài hai năm vừa qua nồng độ Cd2+ phân tích chứa nước biển, tiến hành mức nồng độ thích hợp để an tồn cho q trình nghiên cứu Trên lô thực nghiệm nhằm khảo sát khả tích tụ kim loại cadimi thơng qua trao đổi với mơi trường nước biển Do toàn lượng nước biển lọc qua túi lọc loại bỏ sinh vật phù du vật chất lơ lửng chứa
(4)là µg/L, 10 µg/L 20 µg/L (tương ứng với ký hiệu TN5, TN10, TN20 Hình 1b, Bảng 1, Bảng 3), nghiên cứu tích tụ Cd điệp quạt thơng qua trao đổi Cd hịa tan nước biển theo ba mức nồng độ tương ứng µg/L, µg/L 10 µg/L (tương ứng với ký hiệu TN11, TN12, TN13 Hình 1a, Hình 2, Bảng 3) đề cập phần sau
3 Phương pháp phân tích Cd
3.1 Phương pháp xử lý mẫu nghêu lụa, điệp quạt Phương pháp phân tích hàm lượng Cd chứa nghêu lụa, điệp quạt dựa tiêu chuẩn UNEP/FAO/IAEA (1982) [10] Mẫu nghêu lụa, điệp quạt lấy khỏi vỏ, thấm cho khơ giấy thấm, sau mẫu xay nhuyễn trộn đều, cân mẫu cho vào bình Tefl on, thêm HNO3 H2O2 đặc theo tỷ lệ 8:1, vặn chặt nắp bình cho vào tủ phá mẫu 90-100 0C 2h Sau lấy bình Tefl on chứa
mẫu, để nguội lọc qua giấy lọc, định mức đến thể tích cần thiết Các mẫu sau xử lý đem phân tích thiết bị cực phổ Vol-ampe hòa tan anot điện cực giọt thủy ngân
3.2 Phương pháp phân tích Cd máy cực phổ hòa tan anot (theo SMWEWW 3130, 19th
ed, 1995)
Nồng độ Cd2+ chứa nước biển, nghêu lụa điệp quạt phân tích máy cực phổ hịa tan anot Computrace-VA797 sau xử lý mẫu Tất thí nghiệm thực nhiệt độ phịng (25 0C) Chuẩn bị dung
dịch nghiên cứu (hoặc dung dịch phân tích) chứa đệm axetat (pH=4,6) cho vào bình điện phân ba điện cực (điện cực HMDE, điện cực so sánh Ag-AgCl/KCl 3M, điện cực phụ trợ Pt), đuổi oxi hòa tan (DO) nitơ 180s áp suất 1,2-1,5 atm Tiến hành điện phân làm giàu 1,0V để định lượng Cd
thời gian điện phân 60s, tốc độ khuấy 2000 rpm Kết thúc giai đoạn điện phân làm giàu, ngừng khuấy dung dịch, phân tích 15s, tiếp tục quét anot -0,58V để định lượng Cd Cuối cùng, xác định Ip từ đường von-ampe hòa tan thu Đường von-ampe hòa tan mẫu trắng ghi tương tự Các đường von-ampe hòa tan ghi theo phương pháp von-ampe xung vi phân Quá trình ghi xác định theo chương trình máy tính 4 Phương pháp xử lý liệu
Số liệu nghiên cứu xử lý theo phương pháp thống kê vẽ biểu đồ phần mềm MS Excel So sánh giá trị trung bình phân tích phương sai (Anova), kiểm tra độ sai khác nhỏ có ý nghĩa (LSD) với α =0,05 Sử dụng hệ số tương quan r để đánh giá mối liên hệ hàm lượng cadimi nước biển thể nghêu lụa, điệp quạt
III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1 Kết phân tích nồng độ Cd nước biển lơ thí nghiệm
(5)Hình Biến động nồng độ Cdtrong nước biển lơ thí nghiệm đối tượng ni khác trong ngày nghiên cứu (a- điệp quạt, b- nghêu lụa)
2 Kết phân tích Cd nghêu lụa các lơ thí nghiệm
Hàm lượng Cd mô thịt tổng thể
nghêu lụa lơ thí nghiệm (trong mẫu đối chứng không nhiễm Cd) theo thời gian thể chi tiết Bảng
Bảng Hàm lượng Cd tổng (mg/kg) chứa thể loài nghêu lụa lơ thí nghiệm
Thời gian (ngày)
Cd (mg/kg)
TN5 TN10 TN20 Mẫu đối chứng
1 kph kph 0,226 ± 0,004 kph
2 kph kph 0,322 ± 0,002 kph
3 kph kph 0,335 ± 0,038 kph
4 kph 0,096± 0,004 0,443± 0,012 kph
5 kph 0,101± 0,011 0,508 ± 0,008 kph
6 kph 0,105± 0,003 0,494 ± 0,007 kph
kph: khơng phát hiện
Nhìn vào Bảng thấy khác lơ thí nghiệm Nhìn chung, hàm lượng Cadimi thể lồi tăng dần theo thời gian tích tụ Trong ba ngày đầu, chưa ghi nhận q trình tích tụ Cadimi lơ thí nghiệm khảo sát µg/L 10 µg/L Bắt đầu có tích tụ kim loại nặng lơ thí nghiệm 20 µg/L từ ngày Sau ngày tích tụ, lơ thí nghiệm chứa Cd nước biển có nồng độ thấp (5 µg/L) chưa có tích tụ bắt đầu có tích lũy Cd mơ thịt tổng thể nghêu lụa lơ thí nghiệm chứa Cd có
nồng độ 10 µg/L Mức độ tích tụ thể nghêu lụa khảo sát lô chứa nồng độ Cd cao nước (20 ug/L) dao động từ 0,1-0,16 (mg/kg.ngày)
(6)Như vậy, thí nghiệm khảo sát tích tụ Cd hai loài điệp quạt nghêu lụa, khả nhiễm kim loại nặng thơng qua q trình trao đổi qua mang, khả khuếch tán kim loại nặng từ môi trường nhiễm vào thể sinh vật xảy mức chậm cần hàm lượng Cd tích tụ mức cao môi trường thực địa (>5 ug/L) xảy q trình tích tụ Cd thể nghêu lua điệp quạt Khả tích tụ điệp quạt cao so với nghêu lụa thí nghiệm khảo sát nguyên nhân đặc điểm cấu tạo khác thành phần hệ
tiêu hóa, mang, thận, mơ mềm đặc tính sinh sản hai loài
4 Mối tương quan hàm lượng Cd trong nước biển nghêu lụa, điệp quạt ý nghĩa thống kê
Hình thể mối tương quan (r) nồng độ Cd nước biển hàm lượng Cd có nhuyễn thể nghêu lụa điệp quạt tương ứng Qua phân tích ANOVA (α=0,05) kiểm định z-Test: Two Sample for Means cho thấy hàm lượng Cd- nước biển Cd-nhuyễn thể có sai khác (z<-zα) Điều chứng tỏ Hình Hàm lượng Cd tổng chứa thể lồi điệp quạt lơ thí nghiệm
về tích tụ Cd thân mềm hai mảnh vỏ, nồng độ tối thiểu Cd để xảy tượng tích tụ sinh học lồi hàu Mỹ µg/L Tuy nhiên đặc điểm sinh học, cấu tạo thể khác hai lồi đặc điểm khí hậu khác hai khu vực mà có chênh lệch
3 Kết phân tích Cd điệp quạt các lơ thí nghiệm
Sự tích tụ Cd điệp quạt lơ thí nghiệm thể (Hình 2) Kết cho thấy khả tích tụ Cd thể điệp quạt nồng độ Cd khác khác Trong ngày đầu gây nhiễm có tích tụ điệp quạt lơ thí nghiệm chứa nồng độ Cd nước biển cao (10 µg/l)
(7)Hình Mối tương quan Cd chứa nước biển Cd nhuyễn thể (nghêu lụa, điệp quạt) Theo kết phân tích ANOVA
phụ thuộc nồng độ cadimi hai loài nhuyễn thể (nghêu lụa điệp quạt) nhận thấy nồng độ Cd hòa tan nước biển theo thời gian ngắn (7 ngày) µg/L µg/L, giá trị đo hàm lượng Cd điệp quạt phụ
thuộc với giá trị nồng độ Cd theo thời gian Tại nồng độ Cd cao (20 µg/L thí nghiệm nghêu lụa 10 µg/L thí nghiệm điệp quạt) giá trị Cd chứa mô mềm nhuyễn thể thể phụ thuộc với giá trị nồng độ Cd nước biển theo thời gian (Bảng 2)
Bảng Phân tích phương sai ANOVA hàm lượng Cd trong thân mềm hai mảnh vỏ theo thời gian thí nghiệm
Nhuyễn thể Thí nghiệm SS df MS F P-value F crit
Điệp quạt
TN11 1,55 1,55 0,88 0,369 4,96
TN12 3,64 3,64 2,03 0,183 4,96
TN13 28,00 28,00 13,94 0,003 4,96
Nghêu lụa TN20 29,05 29,05 16,54 0,002 4,96
IV KẾT LUẬN
Trong điều kiện tiếp xúc với Cadimi nồng độ khác nhau, khả tích tụ kim loại nặng hai lồi nhuyễn thể khơng giống Mức độ nhiễm điệp quạt cao so với nghêu lụa
Sau ngày tiếp xúc với tác nhân, nồng độ tối thiểu cadimi hòa tan nước biển
gây tích tụ thể lồi nghêu lụa 10 µg/L lồi điệp quạt µg/L
Nồng độ Cd nước biển hàm lượng Cd chứa nhuyễn thể nồng độ tương ứng có mối tương quan mức trung bình (r=0,378) Khi nồng độ Cd nước biển tăng, q trình tích tụ Cd thể nghêu lụa, điệp quạt tăng lên chậm
khi hàm lượng Cd chứa nước biển thay đổi có thay đổi nhuyễn thể
(8)TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1 Phạm Kim Phương, Nguyễn Thị Dung, Chu Phạm Ngọc Sơn, 2008 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ kim
loại nặng (Cd, Pb, As) lên tích lũy đào thải nghêu Bến Tre (Meretrix lyrata) Tạp chí Khoa học cơng
nghệ tập 46, số 2: 89-95 Tiếng Anh
2 Andersen V, Maage A and Johannessen P J., 1996 Heavy metals in blue mussels (Mytilus edulis) in the Bergen
Harbor area, Western Norway Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 57: 589-596
3 APHA., 1995 Standard methods for the examination of water and wastewater 19th Ed, Washington: American
Public Health Association, American Water Works Association and Water Pollution Control Federation: 397-404 Barsyte-Lovejoy D., 1999 Heavy metal concentrations in water, sediment and mollusc tissues Acta Zoologica
Lituanica Hydrobiologia 9: 12–20
5 Bayne B L., 1985 Cellular and physiological measures of pollution effect Marine Pollution Bulletin 16: 127–128
6 Kennish M J., 2000 Practical handbook of marine science Boca Raton: CRC Press
7 Kumar, K.S., Sajwan, K.S., Richardson, J.P., Kannan, K., 2008, Contamination profi les of heavy metals, organochlorine pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons and alkylphenols in sediment and oyster collected from marsh/estuarine Savannah GA, USA, Mar Pollut Bull., 56: 136-149
8 Luoma S N and Fisher N S., 1997 Uncertainties in assessing contaminant exposure from sediments In C G Ingersoll, T Dillon and G R Biodinger (eds.) Ecological risk assessment of contaminated dediments Pacifi c Grove, Ca: SETAC Press: 211–237
9 Micallef S and Tyler P A., 1989 Levels and interactions of selenium with group IIB metals in mussels from Swansea Bay, South Wales, UK Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 42: 344–351 10 UNEP/IOC/IAEA, 1982: Determination of total cadmium in estuarine waters and suspended matter
11 Wang Y, Liang L, Shi J and Jiang G., 2005 Study on the contamination of heavy metals and their correlations
in molluscs collectedfrom coastal sites along the Chinese Bohai Sea Environment International 31: 1103–1113
12 Zaroogian, G E., and Cheer, S., 1976 Accumulation of cadmium by the American oyster, Crassostrea virginica