C mơ àng áo
1.2.2.4 Mơ hình bài tiết kim loại nặng
1.2.2.4 Mơ hình bài tiết kim loại nặng
Trong mơ hình DEB, phần biến đổi nồng độ kim loại nặng bài tiết ra ngồi theo thời gian đƣợc tính theo cơng thức [41]:
W V C r dt dC ad f G f 3 / 2 . . 3 (1.22)
Hằng số tốc độ bài tiết ke (1/ngày): WV r ke ad 3 / 2 . (1.23) ad
r (g/cm2/ngày) là hằng số; V2/3 (cm2) là diện tích bề mặt mơ và W (g)
thể. Từ công thức (1.23) cho thấy hằng số tốc độ bài tiết cũng phụ thuộc và tổng diện tích mơ và khối lƣợng mơ.
Trong mơ hình DEB có tính đến ngun nhân pha loãng do sự sinh trƣởng làm giảm nồng độ kim loại nặng tích luỹ đƣợc. Hiệu ứng pha lỗng này đƣợc tính theo công thức:
dt dW W C dt dC f Growth f (1.24)
Kết hợp các công thức (1.11), (1.21), (1.22) và (1.24), mơ hình DEB
đƣa ra hàm vi phân nồng độ kim loại nặng Cf (mg/kg) theo khối lƣợng mô biến đổi theo thời gian nhƣ sau:
dt dW W C W V C r W V C f r C r dt dCf da. d pa. . p. 2/3 ad. f. 2/3 f (1.25)
Các nhà khoa học Pháp đã mơ hình hố sự tích luỹ kim loại vết Hg và Pb trong lồi trai Địa Trung Hải Mytilus galloprovincialis sử dụng mơ hình
DEB, trong đó có đƣa ra mơ hình vi phân (1.25). Các thực nghiệm tại hiện trƣờng đƣợc xắp đặt để đo động học hấp thu và loại bỏ 2 kim loại trên tại 3 vị trí vùng Địa Trung Hải (vịnh Lazaret, đầm phá Bages và Công viên Quốc gia
Port-Cost).
Tất cả các con trai với kích thƣớc vỏ 60 mm lấy từ khu nuôi trồng thuỷ sản tại vị trí mở, sạch trên bờ biển đƣợc đặt vào trong những cái lồng lƣới làm bằng vật liệu polyethylene. Lồng đƣợc ngâm ở độ sâu 10-12 m và treo trên những kết cấu nuôi cố định. Trai đƣợc vận chuyển từ vùng sạch đến vùng ơ nhiễm mạnh, sau đó chuyển ngƣợc lại vị trí sạch. Các thực nghiệm đƣợc thiết kế để khảo sát động học nồng độ kim loại Hg trong trai với việc đo đồng thời nồng độ kim loại trong nƣớc, trong hạt lơ lửng và thực hiện các phép đo sinh trắc học trai. Thực nghiệm nhƣ vậy cho phép quan sát đồng thời cả sự tích luỹ và những thay đổi sinh lý trong sinh vật. Đối với các thực nghiệm về sự tích luỹ trong môi trƣờng ô nhiễm, trai đƣợc vận chuyển đến ni trong 6 tháng tại 2 vị trí bị ơ nhiễm (vịnh Lazaret và đầm phá Bages). Vào thời điểm cuối của
những thực nghiệm này, các lồng nuôi đƣợc vận chuyển trong thùng lạnh đến
vị trí sạch là đảo Port Cost để khảo sát động học bài tiết ô nhiễm trong 3 -
tháng.
Thiết kế thực nghiệm bao gồm 4 mức độ tƣơng đƣơng 4 tệp dữ liệu: mức một đƣợc đặt ở Bages trong 6 tháng, sau đó ở Port-Cost trong 3 tháng,
mức hai đặt ở Bages trong 3 tháng, sau đó ở Port Cost trong 3 tháng, mức ba -
đặt ở Larazet trong 6 tháng, sau đó ở Port Cost trong 3 tháng và mức bốn đặt -
ở Larazet trong 3 tháng, sau đó ở Port-Cost 3 tháng.
Bốn tệp dữ liệu sử dụng chuẩn ba hằng số với các kết quả: rda 4,92 l/cm2/ngày ; rpa 9.10 4 g/cm2/ngày ; và rad 0,0156 g/cm2/ngày đối với Hg,
73, , 1
da
r l/cm2/ngày ; rpa 1,6.103 g/cm2/ngày ; và rad 0,0256 g/cm2/ngày đối với
Pb [41].
Cũng với phƣơng pháp thực nghiệm nhƣ trên, các nhà khoa học Bồ Đào Nha đã xây dựng mơ hình vi phân bậc nhất mơ tả nồng độ Cd tích luỹ trong lồi trai Ruditapes decussatus. Mơ hình biểu diễn qua cân bằng giữa quá trình hấp thu và q trình bài tiết có dạng nhƣ sau [50]:
t k d e u f C e e k k C 1 . (1.26)
Trong đó Cf ( g/g) là nồng độ Cd trong mơ tích lũy đƣợc sau thời gian t (ngày), Cd ( g/l) là nồng độ Cd trong nƣớc, ku(l/g/ngày) là hằng số tốc độ hấp thu, ke(1/ngày) là hằng số tốc độ bài tiết. Các hằng số kuvà ke đƣợc đánh
giá qua phân tích tƣơng quan phi tuyến. Theo cơng thức này thì khơng có sự phân biệt giữa hằng số tốc độ hấp thu kim loại từ pha hoà tan và hằng số tốc độ hấp thu kim loại từ pha hạt, mà chỉ có một hằng số tốc độ hấp thu chung ku.
Trong giai đoạn loại bỏ ô nhiễm khỏi mô (Cd = 0), mô hình này trở thành dạng [50]: t k f f C e e C 2 1. . (1.27)
Với Cf1là nồng độ Cd ban đầu trong giai đoạn loại bỏ ô nhiễm khỏi mô. Thực chất khi kết hợp công thức (1.22) và (1.23) cùng một vài biến đổi toán học đơn giản sẽ thu đƣợc công thức này.
Thực nghiệm đƣợc triển khai nhƣ sau: các cá thể trai R. Decussatus
trƣởng thành với độ dài vỏ trong khoảng 30 35 mm lấy từ một vị trí mơi -
trƣờng trong sạch, không bị ô nhiễm kim loại của đầm phá Ria Formosa (phía nam Bồ Đào Nha) đƣợc chuyển về phịng thí nghiệm, đƣợc làm sạch trong nƣớc biển có sục khí trong 7 ngày. Sau giai đoạn này trai đƣợc nuôi trong hai mơi trƣờng có nồng độ Cd tƣơng ứng là 4 g/l và 40 g/l trong 40 ngày. 9 nhóm mỗi nhóm 60 cá thể đặt trong bình chứa 10 lít nƣớc biển, trong đó có 3
nhóm sử dụng làm mẫu kiểm sốt, 3 nhóm phơi nhiễm trong môi trƣờng 4 g/l Cd (Cd chuẩn đƣợc pha từ CdCl2.H2O), và 3 nhóm cịn lại phơi nhiễm trong môi trƣờng 40 g/l Cd. Sau giai đoạn phơi nhiễm này, các cá thể trai đƣợc sang nuôi trong môi trƣờng nƣớc biển sạch trong 50 ngày (giai đoạn loại bỏ ô nhiễm trong mơ) [50].
Trong q trình triển khai thực nghiệm nƣớc đƣợc thay 2 ngày một lần và mức nồng độ Cd phơi nhiễm liên tục đƣợc xác lập lại trong giai đoạn tích
luỹ. Các thông số môi trƣờng nƣớc ni đƣợc kiểm sốt gồm nhiệt độ, độ muối, pH, tỷ lệ phần trăm oxy bão hoà. Nồng độ Cd đƣợc đo trong suốt quá trình làm thực nghiệm trƣớc và sau mỗi lần thay nƣớc. Nƣớc sử dụng trong thực nghiệm lấy từ vị trí khơng bị ơ nhiễm trong đầm phá Ria Formosa, đƣợc lọc qua lƣới lọc kích thƣớc lỗ 200 m, theo cách này nƣớc vẫn giữ lại đƣợc vi sinh vật phù du là nguồn dinh dƣỡng của trai trong khi loại bỏ đƣợc các vật liệu rắn kích thƣớc lớn khác.
Để có số liệu phục vụ xử lý tính tốn các thơng số mơ hình, tại mỗi một trong 3 bình ni (bình kiểm sốt, bình phơi nhiễm nồng độ Cd 4 g/l và bình phơi nhiễm nồng độ Cd 40 g/l) một số cá thể đƣợc lấy ra để xác định nồng độ Cd trong mô vào các ngày thứ 0, 7, 14, 21, 30 và 40 (trong giai đoạn tích
luỹ) và vào các ngày thứ 50, 60, 75 và 90 (trong giai đoạn loại bỏ ô nhiễm
kim loại khỏi mô) [50].