C mơ àng áo
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 CÁC BƢỚC NGHIÊN CỨU
2.7 PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỐNG KÊ
Có nhiều yếu tố tác động lên nồng độ kim loại tích luỹ trong mơ nghêu, những yếu tố có mức độ tác động đáng kể hơn cả là nồng độ kim loại hoà tan trong nƣớc, thời gian sinh trƣởng, khối lƣợng mô, tốc độ cấp dinh dƣỡng, tần số hô hấp..... So với trong môi trƣờng tự nhiên có nhiều biến động, nghiên cứu trong phịng thí nghiệm cho phép ổn định đƣợc nhiều yếu tố khó kiểm sốt nhƣ: tốc độ trộn, nồng độ oxy hoà tan, tốc độ cấp dinh dƣỡng. Ngoài ra nghiên cứu trong phịng thí nghiệm cịn khống chế đƣợc những thay đổi nồng độ chất ô nhiễm hoặc thay đổi hoạt tính tích lũy trong quá trình nghiên cứu, ổn định
đƣợc một hoặc chỉ một số nhất định con đƣờng hấp thu, tích luỹ. Đây đều là những yếu tố ảnh hƣởng đến trạng thái hấp thu, tích luỹ ổn định của nhuyễn thể. Trên cơ sở yêu cầu đặt ra đối với các biến đƣợc lựa chọn xây dựng ma trận thực nghiệm là các thơng số có thể đo được và điều khiển được độc lập , điều chỉnh được và có ảnh hưởng rõ nét đến hàm mục tiêu, cộng với khả năng nuôi thành công động vật nhuyễn thể nghêu Meretrix Lyrata trong phạm vi phịng thí nghiệm đã đƣợc hiện thực hố. Các yếu tố đầu vào đƣợc lựa chọn để xây dựng mơ hình bao gồm:
Yếu tố thứ nhất là khối lƣợng mô nghêu khô vào thời điểm bắt đầu nuôi Z1: 0,2 0,5 g (tƣơng ứng khối lƣợng mô nghêu tƣơi trong khoảng 1,096 2,687 g và khối lƣợng toàn bộ cá thể trong khoảng 6,92 14,6 g). Giữa khối lƣợng mô và các thơng số khác nhƣ tổng diện tích bề mặt mơ, tốc độ tiêu thụ dinh dƣỡng, tốc độ tiêu thụ oxy, lƣu lƣợng nƣớc qua mang,.... là có mối quan hệ qua lại lẫn nhau. Các cá thể lớn (khối lƣợng mơ cao hơn) đều có giá trị của các thông số đề cập trên lớn hơn so với cá thể nhỏ (khối lƣợng mô thấp hơn). Việc lựa chọn một trong các yếu tố đầu vào là khối lƣợng mô bắt buộc các yếu tố có quan hệ với nó khơng đƣợc lựa chọn do sự thay đổi giá trị của khối lƣợng mô theo các mức quy hoạch kéo theo sự thay đổi bắt buộc của các yếu tố liên quan (không đáp ứng yêu cầu là biến độc lập điều chỉnh đƣợc). Tuy nhiên, yếu tố đầu vào khối lƣợng mô đại diện đƣợc cho sự tác động từ tất cả các thơng số có quan hệ với nó và nhƣ vậy rõ ràng nó là yếu tố có ảnh hƣởng đáng kể đến nồng độ kim loại tích lũy đƣợc theo thời gian.
Yếu tố thứ hai là thời gian nuôi Z2: 4 28 ngày. Hiển nhiên thời gian sinh trƣởng có liên quan đến nồng độ kim loại tích lũy đƣợc trong mơ. Thời gian kéo dài, lƣợng kim loại tích lũy đƣợc sẽ tăng lên cho đến khi đạt đƣợc trạng thái ổn định. Sự thay đổi giá trị của yếu tố khối lƣợng mô nghêu ban đầu Z1 theo mức quy hoạch nêu trên không phụ thuộc và kéo theo sự thay đổi đối
với giá trị mức quy hoạch của yếu tố thời gian Z2 cũng nhƣ ngƣợc lại. Ở đây yếu tố Z1 là khối lƣợng của cá thể nghêu lúc bắt đầu đƣa vào ni theo thí
nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm, khơng phải là giá trị khối lƣợng gia tăng trong một khoảng thời gian sinh trƣởng nhất định nên giá trị lựa chọn theo mức quy hoạch của nó và giá trị lựa chọn theo mức quy hoạch của yếu tố Z2 không phụ thuộc nhau.
Yếu tố thứ ba là nồng độ ion kim loại hòa tan trong nƣớc Z3 : Cd 4 20 g/l; As 25 50 g/l; Cu 20 50 g/l.
Các yếu tố tại tâm kế hoạch Z10 = 0,35 g khối lƣợng khơ (tƣơng ứng khối lƣợng tồn bộ cá thể 10,78 g), Z20 = 16 ngày và Z30 = 12 g/l đối với
Cd, Z30 = 37,5 g/l đối với As và Z30 = 35 g/l đối với Cu.
Căn cứ lựa chọn mức cho yếu tố đầu vào dựa trên các thông tin khảo sát thực tế và thông tin tiên nghiệm. Yếu tố Z1 dựa trên khảo sát thực tế về dải khối lƣợng mô (bao gồm cả khối lƣợng mô tƣơi và khối lƣợng mô khô tƣơng ứng) từ các cá thể sống trong giai đoạn phát triển mạnh nhất trong môi trƣờng
tự nhiên (từ tháng 3 đến tháng 5). Các cá thể nghêu đƣa vào ni trong phịng thí nghiệm lấy từ nguồn nuôi trồng tự nhiên và vào thời điểm đầu tháng 3. Lựa chọn nghêu giai đoạn này đƣa vào nuôi để đảm bảo các cá thể có sức sống tốt nhất, sức đề kháng cao nhất, có thể sống đƣợc trong mơi trƣờng phịng thí nghiệm với thời gian dài nhất. Khảo sát sơ bộ cho thấy vào đầu giai đoạn 3 tháng nghêu phát triển mạnh này khối lƣợng mô khô nằm trong dải từ 0,2 g đến 0,5 g. Trong khi đó khối lƣợng mô khô vào cuối tháng 5, thời điểm nghêu ngừng sinh trƣởng vào khoảng 0,9 g đến 1,1 g.
Mức quy hoạch yếu tố Z2dựa trên thông tin thực tế về thời gian sống tối đa cho phép của động vật nhuyễn thể nói chung [ ] và lồi nghêu 25
Meretrix Lyrata nói riêng trong điều kiện phịng thí nghiệm [4].
Mức quy hoạch yếu tố Z3 dựa trên tiêu chuẩn cho phép trong Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc biển ven bờ, các mức lựa chọn cho yếu tố đầu vào đều hoặc cao hơn nồng độ cho phép hoặc nằm trong dải các mức nồng độ cho phép của Quy chuẩn. Cụ thể Quy chuẩn áp dụng cho nƣớc biển nuôi trồng thuỷ sản, nƣớc khu vực bãi tắm và nƣớc các khu vực
khác tƣơng ứng với Cd đều là 5 g/l, đối với As là 10 g/l, 40 g/l, 50 g/l,
đối với Cu là 30 g/l, 500 g/l và 1000 g/l [13]. Việc lựa chọn mức nồng độ
kim loại nặng hòa tan nhƣ vậy cho yếu tố đầu vào Z3là để bảo đảm cho các mơ hình thu đƣợc có ý nghĩa và có thể sử dụng đƣợc trong dự báo ô nhiễm.
Các yếu tố đầu vào trên đều có thể đo và khống chế đƣợc. Trong đó chỉ có yếu tố Z1 địi hỏi có sự khảo sát và lựa chọn cẩn thận mẫu nghêu sống đƣa vào ni đảm bảo có độ đồng đều cao nhất giữa các cá thể (kích thƣớc và khối lƣợng). Tuy nhiên qua nghiên cứu khảo sát hàng loạt mẫu mô nghêu để đánh giá mối quan hệ qua lại giữa 3 yếu tố là khối lƣợng toàn bộ cá thể (bao gồm khối lƣợng phần vỏ hai mảnh và khối lƣợng phần mô tƣơi bên trong), phần khối lƣợng mô tƣơi và khối lƣợng mô khô cho thấy các cặp đại lƣợng này có quan hệ bậc nhất với hệ số tƣơng quan cao. Yếu tố Z3 đƣợc đảm bảo
nhờ đo nồng độ Cd, As, Cu có trong nguồn nƣớc ni tự nhiên, sau đó bổ sung bằng cách pha chất chuẩn trực tiếp vào nguồn nƣớc dƣới dạng chất chuẩn rắn cho đến mức thí nghiệm yêu cầu trong sự điều chỉnh pH và nồng độ muối vẫn giữ ở giá trị môi trƣờng sống tự nhiên của nghêu. Trƣớc và sau mỗi thời điểm thay nƣớc hàng ngày đều có kiểm tra nồng độ kim loại hòa tan trong nƣớc, bổ sung chất chuẩn đến mức quy hoạch.
Yếu tố ra hay nói cách khác là hàm hồi quy bậc nhất là nồng độ Cd, As,
Cu ( g/g khối lƣợng khơ) trong nghêu Meretrix Lyrata tích luỹ đƣợc sau khi đã trừ đi phần tích luỹ tự nhiên trƣớc đó (sị đƣa vào ni trong thực nghiệm khơng phải là loại con giống ban đầu). Các điều kiện ni giống nhƣ đã trình bày trong bảng (2.3). Đây là trƣờng hợp có ba hàm mục tiêu đƣợc nghiên cứu cùng lúc trên một ma trận thực nghiệm với các yếu tố ảnh hƣởng ban đầu Z1, Z2 nhƣ nhau, chỉ khác nhau mức Z3. Mỗi một thí nghiệm trong 8 thí nghiệm của ma trận thực nghiệm và 3 thí nghiệm ở tâm kế hoạch đều đƣợc xác định đồng thời nồng độ cả ba kim loại trong cùng một cá thể nghêu.
Đáp ứng một trong các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm là phức tạp dần mơ hình tốn học, hàm hồi quy thực nghiệm đƣợc lựa chọn xây dựng là hàm hồi quy bậc một:
32 2 1 123 3 2 23 3 1 13 2 1 12 3 3 2 2 1 1 0 ˆy b bx b x bx b xx b xx b xx b xxx
Trong đó x1, x2 và x3 là biến mã hoá tƣơng ứng của các yếu tố đầu vào Z1, Z2, Z3và tính theo cơng thức sau:
ZZ Z Z x 0 (2.3) Với 2 max min 0 Z Z Z và 2 min max Z Z Z
Các yếu tố đầu vào triển khai thực nghiệm theo ma trận kế hoạch thực nghiệm cụ thể nhƣ sau:
+ Với Cd: Z1min = 0,2 g; Z1max = 0,5 g; Z2min = 4 ngày; Z2max = 28 ngày; Z3min = 4 g/l; Z3max = 20 g/l
+ Với As: Z1min = 0,2 g; Z1max = 0,5 g; Z2min = 4 ngày; Z2max = 28 ngày; Z3min = 25 g/l; Z3max = 50 g/l
+ Với Cu: Z1min = 0,2 g; Z1max = 0,5 g; Z2min = 4 ngày; Z2max = 28 ngày; Z3min = 20 g/l; Z3max = 50 g/l
Xây dựng ma trận thực nghiệm bậc một hai mức tối ƣu bao gồm 8 thí nghiệm ( = 8) với các điều kiện thí nghiệm đƣợc mô tả trong bảng (2.6).N
Bảng 2.6: Ma trận kế hoạch thực nghiệm xây dựng mơ hình thống kê
TT Biếnthực Biến mã yi
Z1 Z2 Z3 x0 x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 x1x2x3