Tích lũy sinh học kim loại nặng trong cơ thể một số loài hàu và nghêu

Bài báo này nhắm tới việc hệ thống lại các kết quả nghiên cứu về mức độ tích lũy sinh học một số kim loại trong cơ thể các loài hải sản hai mảnh vỏ cũng như một số ng[r]

TÍCH LŨY SINH HỌC KIM LOẠI NẶNG TRONG CƠ THỂ MỘT SỐ LOÀI HÀU VÀ NGHÊU

Trần Tuấn Việt1,2*, Trương Ngọc Việt2, Nguyễn Phước Dân2

Tóm tắt: Hàu nghêu lồi thuộc lớp hai mảnh vỏ sử dụng làm thực phẩm cung cấp cho người Tuy nhiên, loài thường sống vùng ven biển, cửa sơng nơi có khả tiếp xúc với môi trường ô nhiễm kim loại từ đất liền đưa Thêm vào đó, khả tích lũy kim loại thể sinh vật hai mảnh vỏ công bố nhiều giới Bài báo nhắm tới việc hệ thống lại kết nghiên cứu mức độ tích lũy sinh học số kim loại trong thể loài hải sản hai mảnh vỏ số nghiên cứu khả ứng dụng lồi sinh vật quan trắc mơi trường

Từ khóa: Tích lũy sinh học; Quan trắc sinh học; Kim loại nặng; Hai mảnh vỏ

1 MỞ ĐẦU

Độc tố kim loại xem nguyên nhân gây vấn đề sức khỏe cho người môi trường [1] Nồng độ kim loại nhiều loài sinh vật biển, đặc biệt lớp hai mảnh vỏ (Bivalvia class), thường mức cao khả tích lũy thể chúng [2–4] Hơn nữa, lồi tiêu thụ trực tiếp người vào thể gián tiếp thơng qua lồi ăn thịt bậc cao sinh vật nêu Mặt khác, khả tích lũy kim loại số chất nhiễm thể, loài hai mảnh vỏ thường nghiên cứu để sử dụng công cụ theo dõi chất lượng môi trường [5–7] Trong nhiều năm qua, có nhiều tác giả đưa định nghĩa, hiểu cách tổng qt lồi sinh vật có khả phản ánh mức độ nhiễm môi trường thường gọi thị sinh học indicator), chúng ứng dụng lĩnh vực quan trắc sinh học (bio-monitoring) [8] Chính vậy, nghiên cứu mức độ khả tích lũy kim loại thể số loài hai mảnh vỏ đóng vai trị quan trọng đánh giá mức rủi ro tới sức khỏe người tiêu thụ khả sử dụng loài nghiên cứu quan trắc sinh học vùng cửa sông ven biển Bài báo đặt mục tiêu tổng quan nghiên cứu nồng độ kim loại số loài hàu nghêu vùng khác giới ứng dụng loài làm thị sinh học quan trắc môi trường

2 NỒNG ĐỘ KIM LOẠI TRONG SINH VẬT HAI MẢNH VỎ 2.1 Nồng độ kim loại loài hàu

Nghiên cứu khoa học công nghệ

trong thể hàu thực nhiều vùng biển khác giới nhiều loài hàu khác (xem bảng 1)

Theo nghiên cứu này, nhận thấy nồng độ Cd dao động lớn theo vùng biển khác Nồng độ Cd cao hàu tìm thấy nhiều Trung Quốc với số lượng nghiên cứu công bố nồng độ Cd 10 mg/kg khô cao hẳn khu vực khác Nồng độ vượt nhiều lần so với giới hạn Cd thực phẩm nhiều nước giới mg/kg khô (FAO/WHO, Trung quốc, Úc, Newzealand, Việt Nam) Bên cạnh đó, vài nghiên cứu nồng độ Cd thể hàu gia tăng lượng Zn tích lũy chúng lớn [11] Chính vậy, nồng độ Cd tích lũy cao tìm thấy thể hàu vùng Trung Quốc (TQ) ô nhiễm Zn nhiều vùng cửa sông nước Một nghiên cứu năm 2014 Liu Wang hàu bị phơi nhiễm mơi trường nồng độ Cu Zn cao gia tăng khả tích lũy sinh học kim loại Hg, đó, có phơi nhiễm Zn làm gia tăng khả tích lũy sinh học Cd hàu [12] Điều chứng tỏ rằng, khơng thiết Cd hay Hg mơi trường có nồng độ cao cho kết kim loại tích lũy cao thể hàu

Theo kết trình bày bảng 1, hai kim loại Cu Zn, biết đến thành phần thiết yếu cho lồi thân mềm, có nồng độ cao Cụ thể, nồng độ cao hai kim loại phát Trung Quốc châu Úc Những kết xem kết từ môi trường ô nhiễm khu vực [13]

Nồng độ Pb mẫu hàu quan tâm tác động xấu chúng đến sức khỏe người Các kết cho thấy thường nồng độ Pb hàu mức nhỏ mg/kg khô Nồng độ thấp Pb hàu lý giải giảm nồng độ Pb môi trường năm gần chế tài kiểm soát Pb nhiên liệu thực thi hiệu Tuy nhiên, có số khu vực phát mẫu cao đột biến 40 mg/kg khô Cảng Legeh, Iran cho thấy khả tiềm ẩn ô nhiễm Pb công nghiệp gây tác động đến sinh vật lớn

Đối với Ni Cr, số lượng nghiên cứu kim loại hàu không nhiều Nồng độ Ni Cr mẫu hàu tìm thấy dao động mức thấp tương đương quanh khoảng mg/kg khơ Thường tích lũy tổng Cr mẫu hàu quan tâm kim loại môi trường tồn hóa trị khác phức tạp (Cr III Cr IV), dạng có ảnh hưởng khác loài hàu Hầu khơng có quy định nồng độ Cr Ni sinh vật hai mảnh vỏ làm thực phẩm, riêng Mỹ có quy định cho thực phẩm loài vỏ cứng (shellfish) nhập phải đáp ứng nồng độ Ni ≤ 80 mg/kg ướt Cr ≤ 13 mg/kg ướt (thường tỉ lệ khối lượng ướt gấp 6-10 lần khối lượng khô hàu [13])

Bảng 1 Nồng độ kim loại hàu vùng giới Thời

gian lấy mẫu

Vị trí Lồi Cd Cu Zn Ni Pb Cr Hg Đơn

vị

Tham khảo

Châu Á

2013 Hàn quốc 0,19 11,1 46,8 0,06 0,06 0,10 0,00 ướt 10/2010 Cảng Lengeh,

Iran S cucullata

11,1 ± 1,6

324± 111

748 ± 73,8 -

41,2±

18,0 - -

mg/kg khô [15]

10-11/2012

Cửa sông Bakam, Malaysia

S cucullata -

63,0 ± 0,14

109 ±

0,2 - - - -

mg/kg khơ [16]

3-7/2013

Hải Phịng (HP) & Hạ Long, Việt Nam (VN) Saccostrea glomerata 3,53 – 12,7 238 – 1.598 824 – 3.202 -

0,79 – 6,20 0,81 – 4,47

- mg/kg khô [17]

4/2011 Cửa sông Pearl, TQ Crassostrea hongkongensis 14,4 ± 7,8 923 ± 477 2.894 ± 941 -

1,6 ±

0,4 - -

mg/kg khô [18] 6,5 ± 23,3 511 ± 4.966 1.974 ± 4.897

- 1,1 ±

2,3 - -

mg/kg khô

7/2014 Vịnh

Liaodong, TQ C gigas

61,5 ± 5,3 474 ± 159 21.741 ± 6.123 2,5 ± 1,6 5,9 ± 1,3 2,6 ± 0,91 -

mg/kg khô [19]

5-9/2011

Cửa sông Jiulongjiang TQ

C sikamea 10 3.600 7.000 4,9 2,7 5,9 - mg/kg khô [20]

Châu Phi

8/2004-5/2005

Atlantic,

Morocco C gigas 4,54 25,9 481,7 25,8 4,2 7,1 0,4

mg/kg khô [21]

Châu Mỹ

2000-2011

Cửa sông

Savannah Mỹ C virginica -

90,1 ± 14,8

1.531

± 464 - - -

0,3 ± 0,3

mg/kg khô [22]

2008-2009 Vịnh California, Mexico C corteziensis 6,05 ± 2,77 60,0 ± 33,4 777 ± 528 -

1,11 ± 0,63 - 0,38 ± 0,17 mg/kg khô [23]

2012-2013

Santa Catarina, Brazil

C gigas <0,5 1,71 - 0,05 <0,5 - - mg/kg khô [24]

5-12/2009 Caroni Swamp, Trinidad C rhizophorae 0,56 – 1,12 23,5 - 68,8 690 – 3.696 0,56 – 30,8 0,56 – 5,04 1,12 – 1,68

- mg/kg khô [25]

Châu Âu 1990-2010 Basque Country, Tây Ban Nha

C gigas 0,01– 2,06 17,6– 1.253 52 – 6.077 0,01– 5,81 0,03– 7,85 0,01– 4,73 0,02– 0,53 mg/kg khô [26]

4/2012 Cửa sông Thames, Anh Quốc C gigas 2,19 ± 0,73 391 ± 143 1.972 ± 617 -

1,14 ± 0,44

- - mg/kg khô [27]

Châu Úc

2005-2006

Cửa sông

Sydney, Úc S glomerata - 1.419 6.518 - 8,9 - -

mg/kg khô [28]

01/1991 Sông Hawkesbury Úc C commercialis 0,8 – 2,1 160 - 180 1.440-5.440 -

0,1 – 0,5 -

0,12-0,27

mg/kg khô [29]

2.2 Nồng độ kim loại loài nghêu

Nghiên cứu khoa học cơng nghệ

loại nặng 12 lồi nghêu 34 vị trí lấy mẫu vùng ven biển Malaysia công bố Md Faruk Hossen cộng [30] Theo kim loại Cd, Pb, Ni, Cu, Zn Fe tổng hợp so sánh với giới hạn cho phép Malaysia số nước khác cho thấy hầu hết loài đạt tiêu chuẩn thực phẩm

Ở Việt Nam, nghêu Bến Tre Meretrix lyrata loại hải sản phổ biến khu vực phía Nam Trong năm 2003-2007, Phạm Kim Phương cộng công bố kết thực đề tài cấp Sở Khoa học Công nghệ luận văn tiến sỹ nghiên cứu vế tích tụ tự đào thải kim loại nặng Cd, As, Pb môi trường nuôi nhân tạo phân bố tự nhiên khu vực Cần Giờ kim loại Đối với nghêu lấy bãi nghêu Cần Thạnh (lấy đợt), nghiên cứu phân tích kim loại thịt nghêu toàn nội tạng cho thấy nồng độ kim loại Cd Pb nội tạng cao thịt rõ rệt (Cd: 0,07 mg/kg thịt 0,20 mg/kg nội tạng; Pb: 0,04 mg/kg thịt 0,13 mg/kg nội tạng) cịn As phân bố đồng (1,50 mg/kg thịt 1,70 mg/kg nội tạng) Kết phịng thí nghiệm cho thấy lồi nghêu tích lũy Pb cao sau đến Cd As; Đào thải nhiều As (đi từ As (V) sang As (III) dạng phức hữu thải ngồi) sau đến Pb Cd (trong Cd hưu đào thải nhiều Cd vô cơ) Với Pb Cd chế giảm độc tự nhiên có thể nghêu kim loại lại tích lũy lâu dài nghêu nguy hại làm thực phẩm [31]–[33] Từ năm 2010-2016 có số nghiên cứu rải rác nồng độ kim loại loài nghêu vùng biển Việt Nam thực Nguyễn Phúc Cẩm Tú cộng [34], Nguyễn Thị Kim Phương cộng [35], Lê Xuân Sinh [36] Tuy nhiên nghiên cứu có quy mơ số lượng mẫu thời gian lấy mẫu hạn chế so với nghiên cứu Tân Thành Cần Giờ (Kết thể bảng 2) Những kết nồng độ kim loại mẫu nghêu Việt Nam tương đồng Malaysia số loài nghêu khác Trung Quốc cho thấy hầu hết nồng độ kim loại nằm mức cho phép thực phẩm

Nồng độ Cd hầu hết mẫu nghêu nằm giới hạn cho phép thực phẩm nhiều nước giới mg/kg khô Tuy nhiên, số mẫu phát cao, điển hình nghêu Nam cực Kết cho thấy Cd cao mg/kg khô hầu hết phận nghêu Nam Cực, đó, thận tuyến tiêu hóa có nồng độ Cd cao nhiều so với mang (bảng 2) Một kết thú vị từ nghiên cứu cho thấy nồng độ Cd Fe nghêu Nam Cực cỡ lớn cao nhỏ, minh chứng cho khả tích lũy kim loại Mặt khác, nồng độ Mn, Zn Cu nhỏ lại cao Kết tương quan nghịch có lẽ liên quan đến tốc độ lọc cá thể nhỏ cao cá thể trưởng thành nên lượng kim loại thông qua thức ăn vật chất lơ lửng vào thể sinh vật nhiều [37]

Bảng 2 Nồng độ kim loại nghêu vùng giới. Thời

gian lấy mẫu

Vị trí Lồi Cd Cu Zn Ni Pb Cr Hg Đơn vị Tham

Trước

2015 Malaysia

12 loài khác nhau 0,18-8,51 0,84-36,00 24,13-368,00 1,25-7,80

0,13-19,10 - -

mg/kg khô [30]

5/2010 Vịnh Gamak, Hàn quốc Ruditapes philippinarum 0,5 ± 0,2 13,6 ± 0,0 76,8 ± 0,3 2,9 ± 0,3 0,8 ± 0,2

3,6 ± 0,5 -

mg/kg khô [38]

3-4/2014

Tiền Giang, VN Meretrix lyrata

1,06 ± 0,23

10,3 ± 0,6

81,9 ±

15,8 - - - -

mg/kg khô

[39]

6-8/2014

1,34 ± 0,65

9,27 ± 6,1

82,8 ± 24,7 -

0,55 ±

0,58 - -

mg/kg khô

2015 Cần Giờ, VN

M lyrata (>24 tháng) 0,11-0,79 20,26-35,76 117,4-302,55 -

0,10-0,79

0,35-0,45 -

mg/kg khô

[40] M lyrata

(6-24 tháng) 0,21-1,17 15,75-33,43 128,6-311 -

0,15-0,33

0,12-0,41 -

mg/kg khô

M lyrata (<6 tháng) 0,07-0,73 15,78-49,5 152,5-315 -

0,11-0,40

0,10-0,27 -

mg/kg khô

3/2012

Phù Long, HP, VN Meretrix lyrata 0,78 ±0,25 13,14 ±6,55 60,14 ± 4,54 -

1,31 ±0,53

2,10 ±0,23 -

mg/kg khô

[41] Quần Mục, HP,

VN Meretrix lyrata 1,15 ±0,24 10,57 ±5,56 58,18 ± 7,48 -

1,08 ±0,71

2,33 ±1,14 -

mg/kg khô

2013-2014 Xiamen, TQ M petechialis

0,04-0,05

- -

- 0,02-0,10 ND - mg/kg khô [42]

11/2011 thành phố

biển, Bắc TQ S subcrenata

1,93± 0,29

1,21± 0,33

16,8± 3,78 -

0,14± 0,01 0,30± 0,16 0,06± 0,03 mg/kg ướt [43] Châu Phi

4/2007 Địa Trung Hải, Hy Lạp

Tapes

decussata 0,09 3,82 21,87 10,28 0,24 8,47 -

mg/kg khô [44]

8/2004-5/2005

Sidi Moussa, Morocco

Venerupis

decussatus 2,2 11,1 103,1 22,4 4,1 9,6 0,3

mg/kg khô [21] Châu Mỹ

7/1993

Cửa sông Rio de la Plata, Argentina

Corbicula

fluminea

0,5-1,9 28-89 118-316 1,3-

5,8 - 1,3-11 -

mg/kg khô [45]

10/2006 Sông

Choctawhatchee Mỹ

C fluminea 0,25 9,8 14 - 1,2 - -

mg/kg ướt [46]

Châu Âu

11-12/2009

Poole Harbour,

Anh C edule 0,2-0,8 6-13,8 40-160 5,5-14 ND-3,4

1,4-8,5

ND-0,47

mg/kg khô [47]

7/2006 Cửa sông Alb, Đức

Corbicula

sp 0,1 38 128 0,78 0,28 -

mg/kg khô [48] Nam Cực 2005-2006 Potter Cove (Nam Cực) L elliptica (mang) 2,9 ± 0,8 8,6 ± 5,5

107 ± 17

- - 0,78 ± 0,5 ±0,30 0,70 mg/kg khô

[37] L elliptica

(tuyến tiêu hóa)

11 ± 73 ± 14 120 ±

- - 2,1 ± 2,4 1,4 ±0,6 mg/kg khô L elliptica (thận) 129 ± 27 7,3 ± 3,8 2650 ±

750 - -

0,9 ± 0,6 68 ± 97 mg/kg khô Ghi chú: ND – Không phát

3 HÀU VÀ NGHÊU TRONG QUAN TRẮC SINH HỌC

Nghiên cứu khoa học công nghệ

thị môi trường Với đặc điểm thường sống vùi bùn cát, nghiên cứu nghêu thường tập trung vào tương quan nồng độ chất ô nhiễm thể vật chất lơ lửng trầm tích đáy Trong đó, tương quan số chất nhiễm thể hàu với môi trường nước vật chất lơ lửng thường công bố so với môi trường khác

Phát năm 2013 Rejomon George cộng cho thấy khả áp dụng loài nghêu Villorita cyprinoides làm quan trắc sinh học vùng nước tù (backwater) Cochin Ấn độ khả thi kết nồng độ kim loại Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd Pb có biến động liên quan đến dòng chảy hay thời gian gió mùa (monsoon) vị trí lấy mẫu khu vực nghiên cứu Kết phân tích ANOVA cho thấy khác biệt có tính thống kê nồng độ kim loại nghiên cứu sinh vật vị trí chịu tác động khác mùa khác (Mùa gió mùa-monsoon vào 9/2011 lượng mưa >200mm tương đương mùa mưa vùng nhiệt đới; trước gió mùa – pre monsoon vào tháng 4/2011 bắt đầu mùa mưa sau gió mùa-post monsoon vào tháng 12/2010 kết thúc mùa mưa) Kết cho thấy nồng độ kim loại tăng theo mùa với thứ tự monsoon<post-monsoon<pre-monsoon Kết lý giải khu vực cửa sơng bị vùng địa hình bao bọc làm giảm khả làm tác động nước mặn tới q trình tích lũy sinh học Mặt khác báo dẫn chứng nghiên cứu vào thời gian pre-monsoon khu vực thường có dịng thải từ dân cư, nông nghiệp công nghiệp cao mùa khác, hay lưu lượng dòng chảy sông mùa monsoon post-monsoon cao mùa pre-monsoon làm kim loại khơng lắng xuống trầm tích bám nhiều vật chất lơ lửng Ngoài ra, kết phân tích tương quan độ dài hay cân nặng sinh vật với nồng độ kim loại cho thấy mối tương quan cao mùa khảo sát [49]

Bên cạnh đó, số nghiên cứu khác phân tích việc ứng dụng loài nghêu khác làm thị sinh học cho phát ô nhiễm kim loại nặng môi trường trầm tích đáy nghêu Manila Venerupis philippinarum [5], nghêu Polymesoda erosa [6] hay nghêu Nam cực [37]

Cũng nghêu, loại hàu vùng khác có mức tích lũy sinh học kim loại khác khả áp dụng quan trắc sinh học số kim loại khác Ở Tây Ban Nha, diễn biến nồng độ nhiều kim

loại thể hàu Thái Bình Dương C gigas thực từ năm 1990 đến

2010 đưa nhiều chứng cho thấy khả áp dụng loài sinh vật quan trắc [26] Mặt khác, nghiên cứu độc lập khác giới cho kết tương quan có ý nghĩa thống kê cao nồng độ số kim loại với kích thước, tuổi, trọng lượng với hàu phận, cụ thể số lồi hàu khác ứng dụng quan trắc sinh học C virginica [22] Crassostrea corteziensis Crassostrea palmula [23], Crassostrea rhizophorae [25], Saccostrea glomerata [28]

4 KẾT LUẬN

mức lo ngại cho người tiêu dùng sử dụng chúng thực phẩm, nhiên lại đặc tính quan trọng nghiên cứu khả ứng dụng loài vào lĩnh vực quan trắc môi trường hay nghiên cứu mức độ ô nhiễm môi trường

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] S E Martin and W Griswold, “Human Health effects of heavy metals,” Environ Sci Technol briefs citizens, Vol 15 (2009), pp 1–6

[2] Q Tarique, J Burger, and J R Reinfelder, “Metal Concentrations in Organs of the Clam Amiantis umbonella and Their Use in Monitoring Metal Contamination of Coastal Sediments,” Water, Air, Soil Pollut., Vol 223, No (2012), pp 2125–2136

[3] A Sakellari, S KaraVoltsos, D Theodorou, M Dassenakis, and M Scoullos, “Bioaccumulation of metals (Cd, Cu, Zn) by the marine bivalves M galloprovincialis, P radiata, V verrucosa and C chione in Mediterranean coastal microenvironments: Association with metal bioavailability,” Environ Monit Assess., Vol 185, No (2013), pp 3383–3395

[4] F A Otchere, “Heavy metals concentrations and burden in the bivalves (Anadara (Senilia) senilis, Crassostrea tulipa and Perna perna) from lagoons in Ghana: Model to describe mechanism of accumulation/excretion,” African J Biotechnol., Vol 2, No (2003), pp 280–287

[5] H Wu, C Ji, Q Wang, X Liu, J Zhao, and J Feng, “Manila clam Venerupis philippinarum as a biomonitor to metal pollution,” Chinese J Oceanol Limnol., Vol 31, No (2013), pp 65–74

[6] C K Yap, F B Edward, and S G Tan, “Concentrations of heavy metals in different tissues of the bivalve Polymesoda erosa: Its potentials as a biomonitor and food safety concern,” Pertanika J Trop Agric Sci., Vol 37, No (2014), pp 19–38

[7] K W Wong, C K Yap, R Nulit, M S Hamzah, S K Chen, W H Cheng, A Karami, and S A Al-Shami, “Effects of anthropogenic activities on the heavy metal levels in the clams and sediments in a tropical river,” Environ Sci Pollut Res., Vol 24, No (2017), pp 116–134

[8] B A Markert, A M Breure, and H G Zechmeister, "Bioindicators and biomonitors: principles, concepts and applications," The Netherlands: Elsevier science (2003)

[9] M M Helm and N Bourne, “Hatchery culture of bivalves – A practical manual,” Rome (2004)

[10] X Liu and W.-X Wang, “Time changes in biomarker responses in two species of oyster transplanted into a metal contaminated estuary,” Sci Total Environ., Vol 544 (2016), pp 281–290

[11] F Liu and W X Wang, “Facilitated Bioaccumulation of Cadmium and Copper in the Oyster Crassostrea hongkongensis Solely Exposed to Zinc,” Environ Sci Technol., Vol 47, No (2013), pp 1670–7