3.1. Khỏi niệm về dõy chuyền thực phẩm
Dõy chuyền thực phẩm là con đường truyền năng lượng (chất dinh dưỡng) từ cơ
thể sinh vật này đến cơ thể sinh vật khỏc. Nếu trong cơ thể sinh vật trong một mắc xớch
của dõy chuyền cú chất độc thỡ chất độc này được truyền sang cho sinh vật khỏc cú bậc
dinh dưỡng cao hơn, kế sau nú, trong dõy chuyền thực phẩm. Vớ dụ: trong hệ sinh thỏi
nước, một dõy chuyền thực phẩm được bắt đầu bằng sinh vật sản xuất bậc nhất. Đõy là
Bài giảng độc học mụi trường: Biến đổi và vận chuyển chất độc trong mụi trường
dinh dưỡng trong nước để tổng hợp cỏc chất vụ cơ thành tổ chức sống. Sinh vật sản
xuất là nguồn cung cấp năng lượng và dinh dưỡng cho sinh vật tiờu thụ bậc nhất (cỏc
loài phiờu sinh động vật). Cỏc loài sinh vật tiờu thụ bậc nhất này lại là nguồn thức ăn
cho cỏc loài sinh vật tiờu thụ bậc hai (loài ăn động vật). Sinh vật tiờu thụ bậc hai lại là
nguồn thức ăn cho sinh vật lớn hơn (sinh vật tiờu thụ bậc ba)...Một dõy chuyền thực
phẩm trong hệ sinh thỏi nước được trỡnh bày trong hỡnh 5
3.2. Sự khuyếch đại sinh học (biomagnification) của chất độc qua dõy chuyền thực phẩm thực phẩm
Hỡnh 7: Sơ đồ biểu diễn sự tớch lũy và khuyếch đại sinh học của DDT trong mạng lưới thức ăn (nồng độ tỡnh bằng ppm)
Bài giảng độc học mụi trường: Biến đổi và vận chuyển chất độc trong mụi trường Chim ưng Cỏ lớn (ăn cỏ nhỏ) Chuột đồng Cỏ nhỏ Lỳa mỡ Cỏ, rong bốo Đất+Nước
Mụi trường nước...dinh dưỡng
5 a. Nồng độ D DT chuyển theo dõy Mất do hụ hấp và bài tiết
chuyền thực phẩm trong hệ sinh thỏi cạn
5 b. Nồng độ D DT chuyển theo dõy chuyền
thực phẩm trong hệ sinh thỏi nước
Hỡnh 5 : Sơđồ biểu diễn sự chuyển húa của cỏc chất độc qua dõy chuyền thực phẩm
Theo sơ đồ ở hỡnh 5 a ta thấy rằng, mặc dự lỳa mỳ là sinh vật sản xuất và trực
tiếp nhận thuốc trừ sõu DDT nhưng cú hàm lượng DDT thấp nhất vỡ đặc tớnh sinh học
của nú một phần DDT bị đào thải vào đất. Chuột đồng (sinh vật tiờu thụ bậc nhất) là
loài ăn lỳa mỳ tớch lũy DDT trong cơ thể nú. DDT từ chuột chuyển sang chim ưng
(sinh vật tiờu thụ bậc hai) là loài ăn chuột. Nồng độ trong chim ưng cao nhất vỡ chim ưng cú khả năng tớch lũy DDT trong mỡ của nú, lượng DDT bị bài tiết ra ớt. Cỏch giải
thớch này tượng tự cho sơđồở hỡnh 5 b.
Thụng thường cơ thể sinh vật cú thể bị nhiễm độc bởi chất độc tồn tại trong mụi
trường (đất, nước khụng khớ); tuy nhiờn cũng cú nhiều trường hợp sinh vật bị nhiễm độc thụng qua chuổi thức ăn hoặc mạng lưới thức ăn. Cỏc thực vật và động vật (bậc
thấp, bậc cao) kể cả con người khi tiếp xỳc với chất độc đều cú thể bị nhiễm độc. Phần
lớn cỏc chất độc được sinh vật đào thải ra ngoài, một phần chất độc cú khả năng tồn
lưu trong cơ thể sinh vật. Theo lưới thức ăn và quy luật vật chủ, con mồi, cỏc chất độc
tồn lưu đú cú thểđược vận chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khỏc và được tớch lũy
bằng những hàm lượng độc chất cao hơn theo bậc dinh dưỡng và thời gian sinh sống.
Như thế, thụng qua lưới thực phẩm chất độc được phúng đại lờn và người ta thường gọi quỏ
trỡnh này là sự khuyếch đại sinh học của chất độc trong cơ thể sinh vật. Vậy, sự khuyếch đại sinh học của chất độc là sự lan truyền chất độc qua thức ăn trong hệ sinh thỏi.
Bài giảng độc học mụi trường: Biến đổi và vận chuyển chất độc trong mụi trường
Hỡnh 6. Sự lan truyền thủy ngõn theo mắc xớch thức ăn
Áp dụng khỏi niệm khuyếch đại sinh học của chất độc trong cơ thể sinh vật ta
cú thể lý giải vụ nhiễm độc thủy ngõn ở vịnh Minamata làm chục ngàn người Nhật bản
bị nhiễm độc thủy ngõn qua việc ăn cỏc loài hải sản đỏnh bắt từ vinh Minamata cú
nguồn nước bị ụ nhiễm do thủy ngõn từ nước thải nhà mỏy húa chất đổ vào vịnh, hậu
quả trờn 1000 người chết trong vũng hơn 10 năm (1958-1968). Sự biến đổi và lan
truyền của thủy ngõn ở vịnh Minamata được giải thớch như sau:
Nhà mỏy húa chất Minamata thải thủy ngõn vào vịnh Minamata nhưng cỏ trong
vịnh lại được được tỡm thấy cú chứa CH3Hg+
. Lý do là thủy ngõn hoặc muối của nú cú
thể được chuyển húa thành methyl thủy ngõn bởi vi khuẩn yếm khớ tổng hợp metan
trong nước. Sự chuyển húa này được thỳc đẩy bởi Co(III) chứa coenzym vitamin B12.
Nhúm CH3-liờn kết với Co(III) trong coenzym được chuyển vị enzym bởi methyl
coban amin tới Hg2+
, tạo thành CH3Hg+
hoặc (CH3)2Hg. Mụi trường axit thỳc đẩy sự
chuyển húa của dimethyl thủy ngõn thành methyl thủy ngõn tan trong nước. Chớnh
methyl thủy ngõn đó tham gia vào dõy chuyền thực phẩm thụng qua sinh vật trụi nổi
và được tập trung ở cỏ với nồng độ lớn gấp khoảng 103
lần hoặc hơn so với lỳc đầu.
(hỡnh 6). Quỏ trỡnh khuyếch đại sinh học của chất độc trong cơ thể sinh vật cú ý nghĩa quan
trọng trong việc giỏm sỏt, quản lý chất độc và nghiờn cứu độc học mụi trường.
Và qua sự khuyếch đại sinh học, ta cũng hiểu được vỡ sao người dõn ở nhiều
vựng khụng dựng húa chất bảo vệ thực vật (BVTV)vẫn cú khả năng bị nhiễm độc do
húa chất BVTV nếu ăn thực phẩm (rau, cỏ thịt) từ vựng bị phun thuốc BVTV.
Hg2+
CH3Hg+
Sinh vật trụi nổi
Sõu bọ Cỏ nhỏ
Bài giảng độc học mụi trường: Biến đổi và vận chuyển chất độc trong mụi trường
Hỡnh 8:Dẫn xuất của DDT (DDT + DDD + DDE: ppm) ở những mức độ khỏc nhau theo dõy chuyền thực phẩm cửa sụng và cỏc đầm lầy mặn ở quần đảo Long, New York
Ánh sỏng mặt trời
Thực vật bậc thấp Thực vật bậc cao
(vi tảo...) (rau, cỏ...)
Động vật phự du Động vật ăn cỏ Động vật nuụi....
Cỏ nhỏ
Cỏ lớn Con người
Hỡnh 9: Một dõy chuyền thực phẩm tổng quỏt
Chim ăn cỏ 3,15 - 75,5 Cỏ 0,17 - 2,07 Tụm 0,16 Ốc sờn bựn 0,26 Trai (hến) 0,26 Cụn trựng 0,23 - 0,3 Mónh hữu sinh 0,3 - 0,13 Sinh vật hữu sinh 0,03 Phiờu sinh 0,03 Thực vật vựng đầm lầy biển
Bài giảng độc học mụi trường: Biến đổi và vận chuyển chất độc trong mụi trường