Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của Canxi đến độc tính của Niken lên sinh vật Daphnia Carinata trên mẫu nước sông Đồng Nai

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ================== LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CANXI ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN SINH VẬT DAPHNIA CARINATA TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG PHÙNG CÔNG HƯNG HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ================== LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CANXI ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN SINH VẬT DAPHNIA CARINATA TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI PHÙNG CÔNG HƯNG CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ : 60440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ XUÂN SINH HÀ NỘI, NĂM 2017 i LỜI CAM ĐOAN Luận văn thành từ nỗ lực nghiên cứu thân dựa sở thực tế thực theo hướng dẫn giáo viên hướng dẫn, không chép theo tài liệu Mọi tham khảo sử dụng luận văn trích dẫn ghi tên tài liệu, tác giả mục tài liệu tham khảo Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế nhà trường, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Phùng Công Hưng ii LỜI CẢM ƠN Đề tài luận văn “Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng canxi đến độc tính nikien lên sinh vật Daphnia Carinata mẫu nước sơng Đồng Nai” hồn thành Đại học Tài nguyên Môi trường thành phố Hồ Chi Minh Trong q trình thực hiện, ngồi nỗ lực phấn đấu thân, học viên thực luận văn nhận bảo, giúp đỡ tận tình thầy giáo, cô giáo bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời tri ân tới Tiến sĩ Lê Xuân Sinh, Thạc sĩ Mai Quang Tuấn với giảng viên trường Đại học Tài ngun Mơi trường Hà Nội tận tình hướng dẫn em q trình thực hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn tới Ban lãnh đạo Khoa mơi trường tồn thể thầy giáo, tới cán phịng thí nghiệm trường đại học Tài nguyên Môi trường thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho em thực thí nghiệm hồn thành đề tài Cuối cùng, em gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn Diệp Anh Linh, Đỗ Văn Phương giúp đỡ em q trình lấy mẫu, phân tích mẫu có ý kiến đóng góp cho em hồn thiện đề tài lòng người thân u gia đình, bố mẹ ln động viên, cổ vũ tạo điều kiện tốt cho em q trình học tập Học viên Phùng Cơng Hưng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lược sử nghiên cứu liên quan đến luận văn 1.1.1 Nghiên cứu Việt Nam 1.1.2 Nghiên cứu giới 1.2 Tổng quan địa điểm nghiên cứu 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 1.3 Tổng quan đối tượng nghiên cứu 11 1.3.1 Một số khái niệm 11 1.3.3 Một số nguyên tắc sử dụng sinh vật thị 13 1.3.4 Các thị môi trường đánh giá tác động đến hệ sinh thái 14 1.4 Sinh vật thị Daphnia 15 1.5 Tổng quan Niken 16 1.6 Phần mềm xác định giá trị LC50 (Comprehensive Environmental Toxicity System) 18 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 22 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22 iv 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 25 2.3 Phương pháp lấy, bảo quản mẫu 25 2.3.1 Vị trí lấy mẫu khảo sát 25 2.3.2 Phương pháp lấy, bảo quản mẫu 27 2.4 Quy trình ni cho Dapnia Carinata đẻ 27 2.4.1 Thuần hóa Daphnia Carinata 27 2.4.2 Điều kiện nuôi 29 2.5 Quy trình thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng Canxi 36 2.5.1 Yêu cầu chung điều kiện thí nghiệm 36 2.5.2 Điều kiện thí nghiệm độc tính Niken Daphnia Carinata 37 2.5.3 Đánh giá ảnh hưởng Canxi lên độc tính Niken 38 2.5.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 40 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Đánh giá kết chất lượng mẫu nước mặt sông Đồng Nai 41 3.1.1 Đánh giá chất lượng nước sông giai đoạn năm 2015 2016 41 3.1.2 Đánh giá chất lượng nước sông năm 2017 45 3.2 Kết đánh giá ảnh hưởng Canxi lên độc tính Niken đến Daphnia Carinata mẫu nước sông Đồng Nai 54 3.3 Kết mối quan hệ Canxi độc tính Niken lên Daphnia Carinata 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Tọa độ vị trí khảo sát 26 Bảng 2.2: Điều kiện nuôi 29 Bảng 2.3: Môi trường COMBO nuôi Daphnia (Kilham cộng sự, 1998) .31 Bảng 3.1: Kết đợt phân tích mẫu nước vị trí Cầu Đại Nga 46 Bảng 3.2: Kết đợt phân tích mẫu nước vị trí Đập thủy điện 49 Bảng 3.3: Kết đợt phân tích mẫu nước vị trí Cầu Đa Dung .49 Bảng 3.4: Kết đợt phân tích mẫu nước vị trí Bến phà Nam Cát Tiên 52 Bảng 3.5: Kết thực nghiệm sau 48h sinh vật thị Daphnia Carinata .55 Bảng 3.6: Kết thực nghiệm tỷ lệ sống Daphnia Carinata sau 48h mức Canxi= mgCaCO3/l 56 Bảng 3.7: Kết thực nghiệm tỷ lệ sống Daphnia Carinata sau 48h mức Canxi= 10 mgCaCO3/l 58 Bảng 3.8: Kết thực nghiệm tỷ lệ sống Daphnia Carinata sau 48h mức Canxi= 25 mgCaCO3/l 59 Bảng 3.9: Kết thực nghiệm tỷ lệ sống Daphnia Carinata sau 48h mức Canxi= 48 mgCaCO3/l 60 Bảng 3.10: Kết thực nghiệm tỷ lệ sống Daphnia Carinata sau 48h mức Canxi= 88 mgCaCO3/l 62 Bảng 3.11: Kết LC50 mức ảnh hưởng Canxi đến độc tính Niken 63 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hệ thống sơng Đồng Nai .7 Hình 1.2: Vịng đời Daphnia trinh sản (Ebert, 2005) 15 Hình 2.1: Sinh vật Daphnia Carinata .24 Hình 2.2: Vị trí 20 điểm khảo sát 26 Hình 2.3: Cách ni Daphnia Carinata phịng thí nghiệm .28 Hình 2.4: Dung dịch COMBO pha 33 Hình 2.5: Bắt Daphnia Carinata làm thí nghiệm .40 Hình 3.1: Diễn biến nhiệt độ 20 điểm khảo sát 41 Hình 3.2: Diễn biến pH 20 điểm khảo sát 42 Hình 3.3: Diễn biến DO 20 điểm khảo sát .43 Hình 3.4: Diễn biến Canxi 20 điểm khảo sát 43 Hình 3.5: Diễn biến Niken 20 điểm khảo sát 44 Hình 3.6: Vị trí điểm lấy mẫu 45 Hình 3.7: Diễn biến chất lượng nước vị trí Cầu Đại Nga 47 Hình 3.8: Diễn biến chất lượng nước vị trí Đập Thủy điện 48 Hình 3.9: Diễn biến chất lượng nước vị trí Cầu Đa Dung 50 Hình 3.10: Diễn biến chất lượng nước vị trí Cầu Đại Quay 51 Hình 3.11: Diễn biến chất lượng nước vị trí Bến phà Nam Cát Tiên 53 Hình 3.12: Địa điểm lấy mẫu nước thí nghiệm 54 Hình 3.13: Diễn biến độc tính Niken mức Canxi= mgCaCO3/l 57 Hình 3.14: Diễn biến độc tính Niken mức Canxi= 10 mgCaCO3/l .58 Hình 3.15: Diễn biến độc tính Niken mức Canxi= 25 mgCaCO3/l .59 Hình 3.16: Diễn biến độc tính Niken mức Canxi= 48 mgCaCO3/l .61 Hình 3.17: Diễn biến độc tính Niken mức Canxi= 88 mgCaCO3/l .62 Hình 3.18: Mối quan hệ Canxi độc tính Niken lên Daphnia Carinata 63 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Việt BTNMT : Bộ Tài nguyên môi trường TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN : Quy chuẩn Việt Nam QCCP : Quy chuẩn cho phép LC50 : Nồng độ gây chết 50% sinh vật thí nghiệm (mg/l) Tiếng Anh COMBO : Mơi trường nước nuôi CITES : Comprehensive Environmental Toxicity System LCL : Lower control line N/A : No Ansewer OECD : Quy trình chuẩn Mỹ UCL : Upper control line YTC : Yeast, Cerophyll, Trout chow MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đề tài luận văn “Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng Canxi đến độc tính Niken lên sinh vật Daphnia Carinata mẫu nước sông Đồng Nai” nhánh đề tài cấp số 2015.04.23 (2015 – 2017), “Nghiên cứu, ứng dụng mơ hình phối tử sinh học, xác định ngưỡng độc kim loại nặng môi trường nước mặt, thử nghiệm sơng Đồng Nai” Ơ nhiễm kim loại nặng giới trở thành vấn đề môi trường nhiều thập kỷ qua Kim lọai thâm nhập vào môi trường qua hai môi trường tự nhiên nhân tạo hoạt động người gây Trung bình năm người thải vào môi trường Trái Đất khoảng triệu Niken, có lượng khơng nhỏ vào mơi trường nước lưu vực sông, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống động thực vật thủy sinh (theo số liệu báo cáo Liên hợp quốc) Niken có độc tính cao, với nồng độ Niken 0,03 mg/l gây tác hại cho cá thể sống bậc thấp nước Hệ thống lưu vực sơng Đồng Nai có nhiều khu vực ni trồng thủy sản, việc ô nhiễm kim loại nặng Niken gây ảnh hưởng lớn đến đến ngành nuôi trồng thủy sản thuộc khu vực [1] Việt Nam đất nước phát triển, đất nước thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa Đã có nhiều khu cơng nghiệp mới, làng nghề mọc lên, nhiều ngành nghề hoạt động sản xuất, chế biến khoáng sản, mạ, sản xuất thép khơng gỉ… có liên quan trực tiếp đến Niken Nước thải phát sinh từ khu công nghiệp, làng nghề ….thải trực tiếp gián tiếp lưu vực sơng Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Phước Tây Ninh địa phương vùng Đông Nam Đây vùng kinh tế trọng điểm dẫn đầu nước, đóng góp 2/3 thu ngân sách hàng năm nước Đơng Nam vùng có tốc độ tăng trưởng phát triển nhanh kinh tế, kèm với vùng Đơng Nam phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm nguồn nước mặt nghiêm trọng, gia tăng lượng nước thải lớn từ khu công nghiệp, sinh 63 - Tại mẫu số với nồng độ Niken tan 849 µgNi/L tỷ lệ sống Daphnia Carinata 93%; Sau chạy phần mềm CETISv1.8.8 xác định LC50 Niken mức Canxi = 88 mgCaCO3/l, số liệu đầu vào không đạt đủ yêu cầu phần mền (mẫu khơng điều chỉnh Niken chết < 10%, tối thiểu có mẫu điều chỉnh Niken chết > 50% mẫu điều chỉnh Niken chết < 50%) Kết LC50 mức Canxi = 88 mgCaCO3/l không xác định Bảng 3.11: Kết LC50 mức ảnh hưởng Canxi đến độc tính Niken LC50 95% LCL 95% UCL µgNi/L µgNi/L µgNi/L mgCaCO3/l 654.6 627.2 683.3 10 mgCaCO3/l 889.2 843.3 937.6 25 mgCaCO3/l 1014 978.3 N/A 48 mgCaCO3/l > 1270 N/A N/A 88 mgCaCO3/l > 1271 N/A N/A Giá trị Canxi 3.3 Kết mối quan hệ Canxi độc tính Niken lên Daphnia Carinata Hình 3.18: Mối quan hệ Canxi độc tính Niken lên Daphnia Carinata 64 Từ Hình 3.18 biểu diễn mối quan hệ Canxi độc tính Niken, ta dễ dàng nhận thấy với mẫu nước sông Đồng Nai Bến phà Nam Cát Tiên Canxi tăng từ đến 25 mgCaCO3/l ngưỡng độc Niken lên Daphnia Carinata có xu hướng giảm Tại mức Canxi = mgCaCO3/l LC50 sau chạy phần mềm CETIS cho kết 686 µgNi/L Độ xác 95% LCL 637,2 µgNi/L, Độ xác 95% UCL 683,3 µgNi/L Tại mức Canxi = 10 mgCaCO3/l LC50 sau chạy phần mềm CETIS cho kết 889,2 µgNi/L Độ xác 95% LCL 843,3 µgNi/L, Độ xác 95% UCL 937,6 µgNi/L Tại mức Canxi = 25 mgCaCO3/l LC50 sau chạy phần mềm CETIS cho kết 1014 µgNi/L Độ xác 95% LCL 987,3 µgNi/L Cụ thể LC50 Niken lên Daphnia Carinata tăng từ 686 µg/L đến 1014 µg/L mẫu nước sơng vị trí Bến Phà Nam Cát Tiên Hiện chưa có kết nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng Canxi đến độc tính Niken lên sinh vật Daphnia Carinata Theo nghiên cứu Lê Vũ Nam Đào Thanh Sơn năm 2016 nước sông Sài Gòn cho thấy, độ kiềm, độ cứng nước sông thấp (độ cứng 29 mg/l, độ kiềm 9-15 mg/l) LC50 Niken Daphnia lumholtzi 468 µg/L Qua kết nghiên cứu Lê Vũ Nam Đào Thanh Sơn cho ta thấy sinh vật Daphnia lumholtzi có độ nhạy sinh vật Daphnia Carinata Cụ thể cho ta thấy thí Daphnia lumholtzi thực mẫu nước sơng Sài Gịn LC50 Niken 468 µg/L, cịn thí nghiệm sinh vật Daphnia Carinata mẫu nước sơng Đồng Nai LC50 Niken từ 683,3 – 1014 µg/L Độc tính Niken mẫu nước sơng Sài Gịn cao nhiều so với thí nghiệm mẫu nước sông Đồng Nai 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Việc hóa sinh vật thị, đưa chúng trở lại trạng thái chưa bị ảnh hưởng tác nhân ban đầu cần thiết Muốn làm điều cần phải hiểu rõ đặc tính sinh học sinh vật nói chung Daphnia Carinata Qua kết nghiên cứu cho thấy việc sử dụng sinh vật chị Daphnia Carinata hoàn toàn phù hợp với yêu cầu đưa đề tài Kết nghiên cứu xác định nồng độ gây chết 50% sinh vật (LC50) Niken lên sinh vật Daphnia Carinata mức Canxi tăng từ đến 25 mgCaCO3/l: - Tại mức Canxi = mgCaCO3/l nồng độ gây chết 50% sinh vật xác định là: 686 µgNi/L; - Tại mức Canxi = 10 mgCaCO3/l nồng độ gây chết 50% sinh vật xác định là: 889 µgNi/L; - Tại mức Canxi = 25 mgCaCO3/l nồng độ gây chết 50% sinh vật xác định là: 1014 µgNi/L Kết nghiên cứu xác định ảnh hưởng Canxi đến độ độc Niken lên sinh vật Daphnia Carinata Ngưỡng nồng độ gây chết 50% sinh vật (LC50) Daphnia Carinata từ 654,6 µgNi/L – 1014 µgNi/L mức Canxi 5,10, 25 mgCaCO3/l KIẾN NGHỊ Kết thực nghiệm liệu ban đầu nghiên cứu độc tính Niken để tính LC50 Niken sinh vật thị Daphnia Carinata mẫu nước sông Đồng Nai mức Canxi từ 10 – 25 mg/l Từ làm sở khoa học tiền đề giúp mở rộng nghiên cứu sinh vật thị khác mẫu nước sông khác Để nhà khoa học phát triển thêm nghiên cứu chuyên sâu Từ giúp nhà quản lý có số liệu thực tiễn phục vụ xây dựng công tác quản lý môi trường phù hợp cho khu vực 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài Nguyên Môi Trường (2014), Báo cáo kết quan trắc môi trường nước lưu vực hệ thống sông Đồng Nai [2] Bùi Lê Thanh Khiết (2016): “Nghiên cứu ảnh hưởng Đồng đến hai loài giáp xác Daphnia lumholtzi CerioDaphnia cornuta nước sông Mekong” [3] Cổng thông tin điện tử tỉnh Đồng Nai: http://www.dongnai.gov.vn [4] Lê Hoàng Anh (6/2014): “Ứng dụng thị sinh học quan trắc môi trường nước” Trung tâm quan trắc môi trường – Tổng cục môi trường, Hải Phòng [5] Lê Văn Khoa (2007): “Chỉ thị sinh học môi trường”, NXB Giáo dục [6] Nguyễn Ngọc Hiển (2010), Niken vấn đề môi trường liên quan, NXB ĐHQG TP HCM, Hồ Chí Minh [7] Nguyễn Xuân Trọng (2008): “Đại cương hóa học”, NXB ĐHQG TP HCM, Hồ Chí Minh [8] Tham Chung Hoang (2003): “Influence of water quality and age on nickel toxicity to fathead minnows (Pimephales promelas)”, Environmental Toxicology and Chemistry [9] Tham Chung Hoang (2004): “Influence of water quality and age on Nickel toxicity to fathead minnows (Pimephales Promelas)”, Environmental Toxicology and Chemistry, Vol 23 [10] Thanh Son Dao (2017): “Sensitivity of a tropical micro-crutacean (Daphnia lumholtzi) to trace metals tested in natural water of Mekong River”, Science of the Total Environment [11] Thanh Son Dao (2017): “Sensitivity of a tropical micro-crustacean (Daphnia lumholtzi) to trace metals tested in natural water of the Mekong River”, Science of the Total Environment [12] Tham Chung Hoang Test Protocol: “96-hour acute toxicity test with topsmelt (Athernops affnis) under static conditions”, Loyola University Chicago, Chicago, Illinois, USA 67 [13] Trịnh Thị Thanh (2000): “Độc học môi trường sức khỏe người”, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội [14] Trương Quốc Phú (2015): “Chỉ thị sinh học quan trắc chất lượng nước biện pháp sinh học”, Hội thảo quan trắc quản lí chất lượng nước phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững [15] Vu Nam Le and Thanh Son Dao (2016): “Highly potent toxicity of Nickel in river water to Daphnia Lumholtzi”, International Journal of Development Research [16] OECD guideline for testing of chemicals, (1984) Fish, Acute Toxicity Test [17] OECD guideline for testing of chemicals (Draft revised version), (2014) Fish, Acute Toxicity Test, September PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MÂU NƯỚC SƠNG ĐỒNG NAI NĂM 2015 – 2016 PHỤ LỤC II: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC SƠNG 2017 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TRÊN DAPPHNIA CARINATA PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Các bước tiến hành chạy phần mềm CETISv1.8.8 mức ảnh hưởng Canxi đến tính độc Ni lên sinh vật Daphnia Carinata sau 48 làm thí nghiệm Khởi động phần mềm CETIS Giao diện cài đặt thơng số tính tốn Giao diện cài đặt số nồng độ Giao diện nhập số lượng sinh vật trước thí nghiệm Giao diện nhập kết số lượng sinh vật sau thí nghiệm Giao diện tính tốn phần mềm CETIS Giao diện tổng hợp kết ... ================== LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CANXI ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN SINH VẬT DAPHNIA CARINATA TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI PHÙNG CÔNG HƯNG CHUYÊN NGÀNH : KHOA... lượng nước sông giai đoạn năm 2015 2016 41 3.1.2 Đánh giá chất lượng nước sông năm 2017 45 3.2 Kết đánh giá ảnh hưởng Canxi lên độc tính Niken đến Daphnia Carinata mẫu nước sông Đồng Nai. .. trường nước sông Đồng Nai mức Canxi khoảng thời gian 48 - Đánh giá ảnh hưởng Canxi đến độc tính Niken lên sinh vật Daphnia Carinata môi trường nước sơng Đồng Nai phịng thí nghiệm Nội dung nghiên