Gan là một cơ quan lớn có vai trò rất quan trọng với quá trình trao đổi chất cũng như hệ thống miễn dịch của cơ thể. Vì vậy, trong nghiên cứu này gan cá được lựa chọn là bào quan để quan sát sự thay đổi về cấu trúc, hình thái khi cho cá medaka phơi nhiễm với hóa chất BVTV DDTs ở nồng độ 1 g/L sau 24 giờ. Kết quả chụp TEM mẫu gan cá trước và sau khi phơi nhiễm với DDTs thể hiện trong Hình 3.36 dưới đây. Ảnh TEM gan cá medaka trong mẫu đối chứng ở Hình 3.36 cho thấy, gan có cấu trúc và hình thái điển hình: tĩnh mạch cửa, động mạch gan và ống mật nằm độc lập, các tế bào gan được sắp xếp trong các tấm ngăn cách bởi một lưới hình sin (Hình 3.36b, mũi tên đỏ), các hạt lipit, nhân tế bào gan và hạt nhân cũng như các hạt lysosome được nhìn thấy rõ ràng (Hình 3.36a, b, c, d mũi tên trắng). Phân bố của các lipit có thể được nhìn thấy
trên toàn bộ gan, tỷ lệ hạt nhân cao so với tế bào chất. Ngược lại, ảnh TEM trong mẫu thử nghiệm ở Hình 3.37 cho thấy rằng cấu tạo tế bào gan bị ảnh hưởng nghiêm trọng dưới tác động của DDT. Nhân tế bào méo mó, xuất hiện nhiều hạt lipit rỗng, các tấm lưới hình sin bị co cụm, đứt đoạn; lysosome không còn nguyên vẹn, xuất hiện nhiều bong bóng thoái hóa.
Hình 3. 36. Cấu trúc tế bào gan cá medaka đối chứng (không phơi nhiễm với DDTs 1 g/L) sau 24 giờ
ờ Hình 3. 37. Cấu trúc tế bào gan cá medaka thử nghiệm (phơi nhiễm với DDTs 1 g/L)
sau 24 giờ; nu – hạt nhân; hn – nhân hepatocyte s; ly – lysosome
Kết quả chụp TEM gan cá medaka đồng nhất với kết quả đánh giá độc tính mà nghiên cứu đã khảo sát và tương tự như một số dữ liệu đã công bố trước đây. Mức độ ảnh hưởng bởi phơi nhiễm với DDTs thay đổi đa dạng theo loài và theo vị trí [161]. Klumpp và cộng sự đã khảo sát sự ảnh hưởng của các hoạt chất hóa chất BVTV OCPs và OPPs trong mô và gan của bốn loài cá (Lateolabrax japonicus, Pagrasomus major, Miichthys miiuy và Epinephalus awoara) và vẹm xanh Perna viridis nuôi ở Hạ Môn, Trung Quốc [161]. Kết quả cho thấy DDTs tích tụ trong gan của tất cả các mẫu cá từ 0,15 đến 2,2 g/g và trong mô vẹm là 0,05 đến 0,15 g/g trọng lượng ướt, nhưng trong mô cơ hàm lượng DDTs lại thấp hơn và đồng phân p,p’-DDT chiếm tỷ lệ cao nhất (cá 30-45%; vẹm 40-65%) tùy thuộc vào vị trí lấy lấy mẫu là ngay bến cảng hay cách xa bờ, các hoạt chất OCPs và OPPs còn lại đều không phát hiện trong cả mô cá và vẹm ngoại trừ dieldrin trong một mẫu gan cá là 0,07 g/g trọng lượng ướt. Sự biến đổi mô gan trong 4 loài cá khảo sát đã cho thấy DDTs nguyên nhân chính phá hủy tế bào gan của các loài cá, gây tử vong cho các cá thể trong loài [161].
Kết quả nghiên cứu của Sun và cộng sự cho thấy o, p′-DDT tích tụ trong gan cá medaka đực cao hơn p, p'-DDE, tỷ lệ vitellogenin trong gan tăng đột biến và làm cản trở quá trình sinh sản của cá [178]. Độc tính cấp tính của α-endosulfan trên O. latipes sau 96 giờ phơi nhiễm có giá trị tương ứng 13,72, 16,18 và 22,18 g/L cũng ghi nhận những tổn thương trong gan cá medaka, hàm lượng vitellogenin và protein trong máu và gan cá tăng cao làm phì đại tuyến sinh dục của cá [179]. Matsumoto và cộng sự cũng chỉ ra rằng gan cá medaka không chỉ nhạy cảm và biến đối bởi hóa chất BVTV OCPs mà còn bị tác động bởi một số độc tố khác như chất béo hoặc chất độc đường mật [180]. Kết quả chụp ảnh SEM, TEM bào quan gan cá medaka khi phơi nhiễm với chất độc đường mật a-naphthylisothiocyanate (ANIT) trong 6 giờ đã làm sưng tế bào biểu mô tuyến mật, sau 96 giờ làm đổi màu túi mật, biến đổi nghiêm trọng tế bào gan [180].
Nhận xét: Kết quả đánh giá độc tính của DDTs cho thấy DDTs trong môi
trường nước và trầm tích ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ sống sót của phôi và ấu trùng hàu Thái Bình Dương dù chỉ là nồng độ nhỏ. Cho đến nay, khả năng tích tụ và tác động của DDT đối với các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ vẫn đang tồn tại nhiều tranh luận. Ngoài ra, DDT đã ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ sống sót và cấu trúc bào quan cá medaka. Kết quả này cho thấy, DDTs không những gây độc cho nhóm sinh vật nhuyễn thể hai mảnh vỏ là những loài ăn lọc và sống ở tầng đáy mà còn gây độc đối với những loài sinh vật lớn hơn sống ở tầng giữa và tầng mặt. Kết quả quan sát hình thái, cấu trúc gan cá medaka thông qua TEM cho thấy rằng cấu tạo tế bào gan bị ảnh hưởng nghiêm trọng dưới tác động của hóa chất BVTV DDTs. Bên cạnh đó, chế độ ăn, môi trường sống cũng ảnh hưởng đến hình thái gan cá medaka quan sát.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trên cơ sở khảo sát, nghiên cứu và phân tích ảnh hưởng của thuốc trừ sâu gốc OCPs đến môi trường nước, trầm tích và sinh vật, luận án rút ra một số kết luận như sau:
1. Đã phát hiện sáu OCPs với các nồng độ khác nhau trong nước và trầm tích của cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai vào thời điểm mùa mưa cao hơn mùa khô. DDTs được phát hiện ở các mẫu nước trong thời điểm cả hai mùa với nồng độ cao nhất; giá trị DDTs, HCHs, aldrin, heptachlor, dieldrin, và endrin lần lượt là 0,137 µg/L; 0,107; 0,008; 0,009; 0,007 và 0,019 µg/L (thời điểm mùa khô) và là 0,301; 0,292; 0,067; 0,040; 0,024 và 0,027 µg/L (thời điểm mùa mưa). Nồng độ trong mẫu nước của nhóm 1 cao hơn nhiều so với nhóm 2 lần lượt là 0,139; 0,151; 0,029; 0,018 và 0,008 µg/L. Đối với trầm tích, nồng độ DDTs, HCHs, aldrin, heptachlor, dieldrin, và endrin trong thời điểm mùa khô là 3,49; 2,29; 0,40; 1,01; 0,54 và 0,97 µg/kg và thời điểm mùa mưa lần lượt là 8,04; 4,51; 1,52; 3,58; 0,32 và 1,40 µg/kg. OCPs xuất hiện ở hạ lưu sông có nguồn gốc chính từ phía thượng lưu và khu vực xung quanh thông qua các hoạt động xả thải của khu công nghiệp và dân cư.
2. Đã ghi nhận OCPs trong cá và các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. OCPs trong sò huyết có giá trị cao nhất so với các loài còn lại có giá trị trung bình 34,108 µg/kg, tiếp theo là cá bống bớp > trai > vẹm xanh > ngao > hàu có giá trị lần lượt là 19,519 µg/kg; 19,212 µg/kg; 14,320 µg/kg; 12,376 µg/kg và 9,297 µg/kg. Nồng độ DDTs có giá trị cao nhất, tiếp theo là HCH và các OCPs khác. Nồng độ trung bình của tổng DDTs trên sông phụ cao hơn nhiều so với sông chính lần
lượt là 8,94 µg/kg và 2,81 µg/kg.
3. Kết quả đánh giá độc tính cho thấy với nồng độ DDTs khảo sát từ 0; 0,1; 1; 10 và 100 g/L trong môi trường nước và 0; 0,01; 0,05; 0,1; 0,5; 1; 5 mg/kg trong môi trường trầm tích, ghi nhận giá trị LC50 tương ứng là 66,88 g/L và 1,1 mg/kg DDT; tỷ lệ phôi tử vong LC50 tương ứng là 4,62 g/L và 0,3 mg/kg DDTs. Với nồng độ DDTs từ 0; 0,04; 0,08; 0,12; 0,16; 0,2; 0,24 và 0,28 µg/L sau 24, 48, 72 và 96 giờ, hầu hết các phôi cá medaka thử nghiệm đều có tỷ lệ sống thấp. Giá trị LC50 tương ứng là: 0,1013309; 0,077217; 0,048594 và 0,0359373 g/L. Kết quả SEM, TEM mô sinh vật đã ghi nhận sự ảnh hưởng của DDTs đến cấu trúc hình thái phôi, ấu trùng hàu và cá
medaka cũng như biến đổi sinh học phân tử của gen cá medaka với ba gen thử nghiệm là p53, rara1 và wnt. Từ cơ sở đánh giá độc cấp tính của DDTs (24, 48, 72 và 96 giờ) đối với phôi ở nghiên cứu hiện tại, tôi đề xuất nên đánh giá độc mãn tính của DDT nhằm quan sát tính độc, ảnh hưởng đến sự sống, khả năng sinh sản và những thay đổi hình thái trong quá trình phơi nhiễm kéo dài.
Nhìn chung nghiên cứu hiện tại đánh giá toàn diện và thiết thực về tình trạng và tính cấp bách để tiến hành các nghiên cứu chi tiết hơn và đánh giá tác động sinh thái học của các chất gây ô nhiễm trong hệ sinh thái dưới nước ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hạn chế trong nghiên cứu sàng lọc ban đầu này, do đó việc theo dõi liên tục các OCPs và các chất gây ô nhiễm khác cần thiết để giảm thiểu tác động đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Nguyen Xuan Tong, Tran Thi Thu Huong , Duong Thi Thuy, Mai Huong , Duong Trong Khang, Huynh Cong Luc, Pham Thi Loan, Le Thi Phuong Quynh (2018),
Bioaccumulation of organochlorine pesticides (OCPs) in molluscs and fish at the Sai Gon - Dong Nai estuary, Journal of Vietnamese Environment, page 248 – 254, DOI: 10.13141/jve.vol9.no5.pp248-254
2. Nguyen Xuan Tong, Tran Thi Thu Huong, Mai Huong, Duong Thi Thuy (2018), Determination of the bioaccumulation factors of organochlorine pesticides (OCPs) at some species of bivalve mollusks in Soai Rap estuary-Ho Chi Minh city, Journal of marine science and technology, page 433 – 442, DOI: 10.15625/1859- 3097/18/4/13186
3. Nguyễn Xuân Tòng, Trần Thị Thu Hương, Mai Hương, Dương Thị Thủy, Huỳnh Công Lực (2019), Đánh giá sự tích lũy hóa chất bảo vệ thực vật OCPs ở cá bớp Bostrychus Sinensis sinh trưởng tại cửa sông Soài Rạp, Tp. Hồ Chí Minh, Tạp chí Sinh học, T41(1) trang 129 – 140, DOI: 10.15625/0866-7160/v41n1.13358
4. Trần Thị Thu Hương, Nguyễn Xuân Tòng, Nguyễn Thanh Bình, Lê Hùng Anh, Đặng Thị Bích Hồng (2019), Đánh giá độc tính của thuốc trừ sâu o,p’- DDT đến sự phát triển của phôi cá sóc Oryzias curvinotus, Tạp chí Sinh học, T41(2se1&2se2) trang 337–344, DOI: 10.15625/0866-160/v41n2se1&2se2.14181 5. Nguyen Xuan Tong, Nguyen Thanh Binh, Tran Thi Thu Huong, Mai Huong, Duong
Thi Thuy, Bach Vu Quang (2019), Seasonal, Spatial Variation, and Potential Sources of Organochlorine Pesticides in Water and Sediment in the Lower Reaches of the Dong Nai River System in Vietnam, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, page 514–526, DOI: 10.1007/s00244-019-00653-6
6. Nguyễn Xuân Tòng, Trần Thị Thu Hương, Mai Hương, Dương Thị Thủy, Nguyễn Hoàng Thụy Vy (2020), Đánh giá độc tính cấp tính và xác định giá trị LC50 của o,p’- DDT đối với phôi cá Medaka Oryzias latipes, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển, T20(1) trang 73 – 81, DOI: https://doi.org/10.15625/1859-097/20/1/14023
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. A. Mishra, J. Kumar, and J.S. Melo, An optical microplate biosensor for the detection of methyl parathion pesticide using a biohybrid of Sphingomonas sp. cells-silica nanoparticles, Biosensors and Bioelectronics, 2017, 87, 332–338.
2. F.P. Carvalho, Pesticides, environment, and food safety, Food and Energy Security, 2017, 6 (2), 48-60.
3. Paolo Montuori, Sara Aurino, Fatima Garzonio, et al., Polychlorinated biphenyls and organochlorine pesticides in Tiber River and estuary: occurrence, distribution and ecological risk, Science of the Total Environment,2016, 571, 1001–1016.
4. N.H. Minh, T.B. Minh, H. Iwata, et al., Persistent organic pollutants in sediments from Sai Gon-Dong Nai River basin, Vietnam: levels and temporal trends, Arch Environ Contam Toxicol, 2007, 52 (4), 458-65.
5. P.M. Hoai, N.T. Ngoc, N.H. Minh, et al., Recent levels of organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls in sediments of the sewer system in Hanoi, Vietnam, Environment Pollution, 2010, 158, 913–920.
6. M.N. Chinh, ed. Cẩm nang thuốc bảo vệ thực vật. 2012, NXB Nông Nghiệp: Hà Nội.
7. Bolognesi C., Pesticides: Human Health Effect, Elsevier B.V, National Cancer Research Institute, Genoa, Italy, 2011, 438-453.
8. Quốc hội, Luật số 41/2013/QH13 ngày 25/11/2013 của Chủ tịch Quốc hội nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ nghĩa Việt Nam về Luật Bảo vệ và Kiểm dịch thực vật, 2013.
9. M.-H. Yu, Environmental Toxicology: Biological and Health Effects of Pollutants, 2 ed, 2005, Boca Raton London New York Washington, D.C.: CRC Press LLC.
10. G.W. Ware, The pesticide book, 5th ed, 1999, USA: Freeman & Company, W. H.
11. Akron, The Chemical Database The Department of Chemistry at the University of Akron, 2009.
12. S.H. Safe, Polychlorinated biphenyls (PCBs): environmental impact, biochemical and toxic responses, and implications for risk assessment, Crit. Rev. Toxicol, 1994, 24, 87-149.
13. E.R. United State Environmental Protection Agency (USEPA). National characteristics of drinking water systems serving populations under 10,
National characteristics of drinking water systems serving populations under 10,000. EPA816R99010, 1999.
14. S. Budavari, M.J. O’Neil, and A. Smith, The Merck index, 11th ed. Rahway, NJ: Merck & Co., Inc., 1989, 223, 490.
15. R.J.S. Lewis, Hawley’s condensed chemical dictionary, 12thed. New York, NY:
Van Nostrand Reinhold Company, 1993, 32,387.
16. WHO, The world health report 2004 - changing history, 2004.
17. W.H.O. WHO, Cadmium. Environmental Health Criteria 134, World Health Organisation, International Programme on Chemical Safety (IPCS), Geneva, Switzerland, 1992a.
18. European Food Safety Authority (EFSA), The 2013 European Union report on pesticide residues in food. Parma, Italy, The EFSA Journal 2015, 2015, 169. 19. T. Osman and T. Cemile, The fate of pesticide in the environment, Journal of
Biological and Environmental Sciences, 2010, 4 (10), 29-38.
20. Z. Magga, D.N. Tzovolou, and M.A. Theodoropoulou, Combining experimental techniques with non-linear numerical models to assess the sorption of pesticides on soils, Journal of Contaminant Hydrology, 2012, 129-130, 62–69.
21. D. Serdar and B. Era-Miller, DDT contamination and transport in the lower Mission Creek Basin, Chelan County, total maximum daily load assessment,
Olympia, Washington: Washington State Department of Ecology, 2004.
22. P.K. Maurya, D.S. Malik, and A. Sharma, Impacts of pesticide application on aquatic environments and fish diversity, in Contaminants in Agriculture and Environment: Health Risks and Remediation, 2019, 111-128.
23. Environmental Protection Agency (EPA), Pesticides industry sales and usage,
2016.
24. H. van den Berg, G. Manuweera, and F. Konradsen, Global trends in the production and use of DDT for control of malaria and other vector-borne diseases, Malaria Journal,, 2017, 16 (1), 401.
25. Y. Wang, S. Zhang, W. Cui, et al., Polycyclic aromatic hydrocarbons and organochlorine pesticides in surface water from the Yongding River basin, China: seasonal distribution, source apportionment, and potential risk assessment, Science of the Total Environment, 2018, 618, 419–429.
26. M. Ya, Y.-L. Wu, S. Wu, et al., Impacts of Seasonal Variation on Organochlorine Pesticides in the East China Sea and Northern South China Sea, Environmental Science & Technology, 2019.
27. G.C. Adeyinka, B. Moodley, G. Birungi, et al., Evaluation of organochlorinated pesticide (OCP) residues in soil, sediment and water from the Msunduzi River in South Africa, Environmental Earth Sciences, 2019, 78 (6).
28. J.K. Nyaundi, A.M. Getabu, F. Kengara, et al., Assessment of organochlorine pesticides (OCPs) contamination in relation to physico-chemical parameters in the Upper River Kuja Catchment, Kenya (East Africa), International Journal ofFisheries and Aquatic Studies, 2019, 7 (1), 172-179.
29. T.A. Hashmi, R. Qureshi, D. Tipre, et al., Investigation of pesticide residues in water, sediments and fish samples from Tapi River, India as a case study and its forensic significance, Environmental Forensics, 2019, 1–10.
30. A. Qadeer, S. Liu, M. Liu, et al., Historically linked residues profile of OCPs and PCBs in surface sediments of typical urban river networks, Shanghai: Ecotoxicological state and sources, Journal of Cleaner Production, 2019.
31. J.P. Unyimadu, O. Osibanjo, ,, and J.O. Babayemi, Concentration and Distribution of Organochlorine Pesticides in Sediments of the Niger River, Nigeria, Journal of Health & Pollution, 2019, 9 (22).
32. N.A. Naggar, L.A. Mohamed, A.A. Halim, et al., Environmental Characteristics of the Egyptian Mediterranean Coast, Egyptian Journal of Aquatic Biology & Fisheries Zoology Department, Faculty of Science, Ain Shams University, Cairo, Egypt, 2019, 23 (2), 475 – 490.
33. V.Y. Tsygankov, Organochlorine pesticides in marine ecosystems of the Far Eastern Seas of Russia (2000–2017), Water Research, 2019, 161 (2019), 43-53.
34. C. Olisah, O.O. Okoh, and A.I. Okoh, Distribution of organochlorine pesticides in fresh fish carcasses from selected estuaries in Eastern Cape Province, South Africa, and the associated health risk assessment, Marine Pollution Bulletin,2019, 149, 110605.
35. J.P. Unyimadu, O. Osibanjo, and J.O. Babayemi, Levels of Organochlorine Pesticides in Brackish Water Fish from Niger River, Nigeria, Journal of Environmental and Public Health, 2018, 2018, 1–9.
36. O. Bajt, A. Ramšak, V. Milun, et al., Assessing chemical contamination in the coastal waters of the Adriatic Sea using active mussel biomonitoring with Mytilus galloprovincialis, Marine Pollution Bulletin, 2019, 141, 283–298. 37. D.C. Firth, B. O’Neill, K. Salie, et al., Monitoring of organic pollutants in
Choromytilus meridionalis and Mytilus galloprovincialis from aquaculture