Nghiên cứu thử nghiệm độc tính sinh thái của thuốc trừ sâu chlorpyrifos trên loài giun quế (perionyx excavatus perrier , 1872)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƢỜNG PHAN THỊ THU THẢO NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ĐỘC TÍNH SINH THÁI CỦA THUỐC TRỪ SÂU CHLORPYRIFOS TRÊN LỒI GIUN QUẾ (Perionyx excavatus Perrier., 1872) KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, tháng 4/2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƢỜNG PHAN THỊ THU THẢO NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ĐỘC TÍNH SINH THÁI CỦA THUỐC TRỪ SÂU CHLORPYRIFOS TRÊN LỒI GIUN QUẾ (Perionyx excavatus Perrier., 1872) Ngành: Quản lý Tài ngun Mơi trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn: ThS Đoạn Chí Cƣờng Đà Nẵng, tháng 4/2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả khóa luận Phan Thị Thu Thảo LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy Đoạn Chí Cƣờng, Nguyễn Văn Khánh hƣớng dẫn cho suốt thời gian qua Đồng thời xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Sinh – Môi Trƣờng, trƣờng Đại học Sƣ Phạm, Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện để tơi hồn thành khóa luận Đà Nẵng, tháng năm 2017 Sinh viên: Phan Thị Thu Thảo MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa khoa học đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Giới thiệu sinh vật thị 1.1.1 Khái niệm sinh vật thị ô nhiễm? .3 1.1.2 Nguyên lí sử dụng 1.1.3 Tiêu chí lựa chọn 1.2 tổng quan đối tƣợng nghiên cứu 1.2.1 Loài giun sử dụng làm thí nghiệm 1.2.2 Hóa chất thử nghiệm .5 1.3 Tình hình nghiên cứu sinh vật thị nhiễm mơi trƣờng đất 1.3.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.3.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 10 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .12 2.2 Phạm vi thực .12 2.2.1 Thời gian .12 2.2.2 Địa điểm 12 2.3 Nội dung nghiên cứu 12 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 2.4.1 Phƣơng pháp hồi cứu tài liệu 12 2.4.2 Phƣơng pháp thí nghiệm .12 2.4.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu thống kê 16 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17 3.1 Ảnh hƣởng chất 17 3.2 Thí nghiệm thăm dị nồng độ .18 3.3 Tỷ lệ tăng trƣởng giun Quế 19 3.4 Thí nghiệm xác định LC50 giun Quế Chlorpyrifos 21 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 25 Kết luận 25 Kiến nghị .25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TCVN QCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Quy chuẩn Việt Nam IWMI KLN Viện quản lý nƣớc quốc tế (International Water Management Institute) Kim loại nặng OECD Tổ chức hợp tác phát triển kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development) BVTV TLTT Bảo vệ thực vật Tỉ lệ tăng trƣởng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1 Tỉ lệ chất môi trƣờng 15 2.2 Dãy nồng độ Chlorfyrifos (mg/kg) thí nghiệm thăm dị 16 2.2 Kí hiệu lơ thí nghiệm 17 3.1 Số lƣợng giun sau 14 ngày thử nghiệm loại môi trƣờng 18 3.2 Tỉ lệ tăng trƣởng giun loại môi trƣờng 19 3.3 Tỷ lệ giun chết theo nồng độ Chlorfyrifos giá trị LC50 24 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Số hiệu hình ảnh Tên hình ảnh Trang 2.1 Giun quế (Perionyx excavatus Perrier., 1872) 2.2 Mơi trƣờng thử nghiệm độc tính 15 3.1 Tỷ lệ giun chết nồng độ Chlorpyrifos thí nghiệm thăm dị 20 3.2 Tỉ lệ tăng trƣởng Giun quế ngày thử nghiệm 21 3.3 Tỉ lệ tăng trƣởng Giun quế 14 ngày thử nghiệm 21 3.4 Tỉ lệ tăng trƣởng theo nồng độ Chlorfyrifos ngày 22 3.5 Tỉ lệ tăng trƣởng theo nồng độ Chlorfyrifos 14 ngày 22 3.6 Tỉ lệ giun chết theo nồng độ Chlorfyrifos ngày 24 3.7 Tỉ lệ giun chết theo nồng độ Chlorfyrifos 14 ngày 24 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trên giới nói chung Việt Nam nói riêng, năm gần đây, nghiên cứu thử nghiệm độc học xu hƣớng phƣơng pháp giám sát ô nhiễm hóa – lý thƣờng nhiều thời gian, chi phí cao phải thực với tần suất lớn Trái lại, phƣơng pháp giám sát sinh học thông qua sử dụng sinh vật cảm biến để phát ô nhiễm khắc phục đƣợc hạn chế phƣơng pháp cách đánh giá cách tổng hợp tác động tất chất ô nhiễm lên hệ sinh thái, cho kết nhanh trực tiếp [2] Ngày nay, việc mở rộng nông nghiệp vùng nhiệt đới làm tăng đáng kể việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái môi trƣờng đất Trong đó, có nghiên cứu mảng giám sát sinh học để đánh giá tác động thuốc BVTV vùng nhiệt đới đánh giá thƣờng dựa vào liệu từ điều kiện khí hậu vùng ơn đới [20] Chính thế, nghiên cứu sinh vật thị điều kiện môi trƣờng vùng nhiệt đới cần thiết để tạo tảng phát triển công tác giám sát đánh giá chất lƣợng mơi trƣờng đất khu vực Có thể nói, giun đất cơng cụ hữu ích để đánh giá tác động ô nhiễm môi trƣờng đến hệ sinh thái đất cách tổng hợp nhờ ƣu điểm nhƣ kích thƣớc nhỏ, cấu trúc đơn giản, thời gian hệ ngắn, phạm vi di chuyển nhỏ điều kiện môi trƣờng thử nghiệm dễ dàng đƣợc kiểm sốt [8] Nhƣng để áp dụng vào thực tiễn cơng cụ đòi hỏi hệ thống thiết kế thử nghiệm phù hợp Thêm vào đó, giới có nhiều nghiên cứu thử nghiệm độc học loại giun nhƣng Việt Nam phần lớn nghiên cứu tập trung vào xử lí chất hữu giun đất thị chất lƣợng đất dựa vào độ đa dạng khả tích lũy kim loại nặng (KLN) giun [3,23,28] Vì vậy, việc nghiên cứu phản ứng sinh học giun đất với độc chất cần thiết để tạo tiền đề cho nghiên cứu phân tích, giám sát, cảnh báo sớm ô nhiễm môi trƣờng đất Việt Nam Xuất phát từ sở lý luận thực tiễn tiến hành chọn đề tài: “Nghiên cứu thử nghiệm độc tính sinh thái thuốc trừ sâu chlorpyrifos loài giun quế (Perionyx excavatus Perrier., 1872)” 17 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ẢNH HƢỞNG CỦA CHẤT NỀN Về mơi trƣờng thí nghiệm, OECD quy định mẫu thử nghiệm dùng lƣợng chất 500g (khối lƣợng khô), chất đƣợc gọi "đất nhân tạo" có thành phần nhƣ sau: 70% cát công nghiệp, 20% cao lanh 10% than bùn nhƣng môi trƣờng áp dụng điều kiện mơi trƣờng vùng ơn đới lồi giun khuyến cáo sử dụng Eisenia fetida nên nghiên cứu thực loài Giun quế Việt Nam, phải tiến hành chọn lọc môi trƣờng tối ƣu để giun sinh trƣởng phát triển tốt Bảng 3.1 Số lượng giun sau 14 ngày thử nghiệm loại mơi trường STT Kí hiệu mơi trƣờng Số lƣợng giun trung bình (con) MT 7,50±0,29a MT 8,00±0,40a MT 7,75±0,48a MT 8,75±0,48a MT 9,50±0,29b MT 10,0±0,00b MT 10,0±0,00b MT 9,00±0,40a Ghi chú: Các giá trị trung bình cột có ký tự a,b khơng khác có ý nghĩa (α=0,05) Kết phân tích Anova kiểm tra Turkey’s cho thấy loại môi trƣờng MT5, MT6 MT7 số lƣợng giun sống cao mơi trƣờng cịn lại (α = 0,05) Điều chứng tỏ môi trƣờng chất với lƣợng cát giảm tăng tỉ lệ cao lanh, than bùn phân môi trƣờng tốt để Giun quế sinh trƣởng phát triển Nhƣng số lƣợng giun môi trƣờng chƣa phải dẫn chứng tối ƣu để định môi trƣờng phù hợp cho Giun quế Thêm vào đó, tỉ lệ tăng trƣởng giun 14 ngày yếu tố quan trọng cần đƣợc kiểm chứng để tìm môi trƣờng tốt cho sinh trƣởng phát triển giun Số liệu tỉ lệ tăng trƣởng Giun quế 14 ngày thí nghiệm loại mơi trƣờng đƣợc trình bày bảng 3.2 18 Bảng 3.2: Tỉ lệ tăng trưởng giun loại mơi trường STT Kí hiệu mơi trƣờng Tỉ lệ tăng trƣởng (mg/con/ngày) MT 0,42±0,02a MT 0,43±0,01a MT 0,47±0,02a MT 0,45±0,02a MT 0,5±0,01b MT 0,51±0,01b MT 0,46±0,01a MT 0,47±0,02a Ghi chú: Các giá trị trung bình cột có ký tự a,b khơng khác có ý nghĩa (α=0,05) Kết bảng 3.2 cho thấy môi trƣờng MT5 MT6 mơi trƣờng có TLTT cao so với mơi trƣờng cịn lại (α = 0,05) Điều chứng tỏ MT5 MT6 cung cấp điều kiện thuận lợi cho phát triển Giun quế với TLTT đạt 0,5 mg/con/ngày MT5 0,51 mg/con/ngày MT6 So sánh với dẫn liệu nghiên cứu Edwards et al sinh trƣởng sinh sản Giun quế số loại môi trƣờng TLTT MT5 MT6 tốt, ngang với nuôi dƣỡng giun môi trƣờng phân lợn cao môi trƣờng phân ngựa điều kiện nhiệt độ [8] Dựa vào hai dẫn liệu tỉ lệ giun sống tỉ lệ tăng trƣởng (TLTT) ta kết luận MT5 MT6 hai môi trƣờng tối ƣu để tiến hành thử nghiệm độc học cấp tính Giun quế thể tỉ lệ giun sống TLTT cao so với mơi trƣờng cịn lại Cụ thể MT5 với 50% cát, 20% cao lanh, 20% than bùn, 10% phân bò; MT6 với 50% cát, 30% cao lanh, 10% than bùn, 10% phân bị Trong thí nghiệm này, tác giả chọn MT6 để tiến hành thí nghiệm độc học Giun quế 3.2 THÍ NGHIỆM THĂM DỊ NỒNG ĐỘ Thí nghiệm thăm dị đƣợc tiến hành để xác định tƣơng đối ngƣỡng chịu đựng Giun quế với Chlorpyrifos Kết tìm dãy nồng độ tiêu chuẩn làm sở để tiến hành thí nghiệm LC50 Giun quế Kết thí nghiệm thăm dị đƣợc trình bày hình 3.1 19 Tỉ lệ chết 120 Tỉ lệ chết (%) 100 80 60 y = 43.031ln(x) - 75.773 R² = 0.9394 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 nồng độ (mg/kg) Hình 3.1 Tỷ lệ giun chết nồng độ Chlorpyrifos thí nghiệm thăm dị Dựa vào hình 3.1, nồng độ Chlorpyrifos từ 50 mg/kg trở lên tồn giun thí nghiệm chết, nồng độ 10-40 mg/kg giun chết nằm khoảng 27,5-92,5% Do nghiên cứu xác định dãy nồng độ để tiến hành thí nghiệm LC50 Giun quế nằm khoảng từ mg/kg đến 40 mg/kg 3.3 TỶ LỆ TĂNG TRƢỞNG CỦA GIUN QUẾ Tỉ lệ tăng trƣởng số quan trọng để khẳng định độc tính mơi trƣờng có ảnh hƣởng đến sinh trƣởng phát triển sinh vật hay không TLTT đƣợc tính dựa thay đổi cân nặng ngày sinh vật mơi trƣờng độc tính Sinh vật tăng giảm cân phụ thuộc vào mức độ stress chúng nồng độ độc chất mà chúng tiếp xúc 20 Tỉ lệ tăng trƣởng Tỉ lệ tăng trƣởng (mg/con/ngày) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 -0.2 15 20 25 30 35 Nồng độ (mg/kg) Hình 3.2: Tỉ lệ tăng trưởng Giun quế ngày thử nghiệm Tỉ lệ tăng trƣởng Tỉ lệ tăng trƣởng (mg/con/ngày) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 10 15 20 25 30 35 Nồng độ (mg/kg) Hình 3.3: Tỉ lệ tăng trưởng Giun quế 14 ngày thử nghiệm Trong ngày đầu tiếp xúc với hóa chất, tỉ lệ tăng trƣởng giun thể khác biệt theo dãy nồng độ (Pvalue