L ỜI CẢM ƠN
1.3. Động vật đáy không xƣơng sống cỡ lớn và sự tíchlũy KLN vào động vật đáy
1.3.1.Tổng quan về động vật đáy không xương sống cỡ lớn
Động vật đáykhông xƣơng sống cỡ lớn dùng để chỉ những sinh vật sống dƣới đáy của các vực nƣớc ngọt nhƣ sông, suối, ao, hồ.
Do ánh sáng không thể xuyên xuống vùng nƣớc dƣới sâu, nguồn năng lƣợng của hệsinh thái dƣới đáy sâu thƣờng là các vật chất hữu cơ chìm xuống từ tầng mặt. Những vật chất phân hủy này duy trì chuỗi thức thức ăn dƣới sâu (hầu hết sinh vật tầng đáy là các sinh vật ăn xác thối và chất hữu cơ tích lũy ở tầng đáy). Độ sâu nƣớc, nhiệt độ, độ mặn và kiểu vật liệu nền đáy tất cảđều ảnh hƣởng đến loài động vật đáy có mặt ởđó [17].
1.3.2. Tổng quan về loài Hến (Corbicula sp.) và loài Ốc vặn (Sinotaia reevei
fischer)
Tổng quan về loài Hến (Corbicula sp.):
Loài Hến (Corbicula sp.) thuộc họ Corbiculidae, bộ Mang tấm (Eulamellibranchia), lớp Hai mảnh vỏ (Bivalvia), ngành động vật Thân mềm (Mollusca) là một họ gồm các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ thuộc bộ Veneroida, có vỏ cứng hình tròn, sống ởcùng nƣớc lợ (cửa sông) và nƣớc ngọt.
Hến (Corbicula sp.) chỉ nhỉnh hơn đầu ngón tay út, có vỏ hình bầu dục hay tam giác, có khi gần tròn, cân đối, phồng to và dày. Vùng đỉnh vỏ nhô cao. Phần đầu và đuôi gần bằng nhau. Cạnh trƣớc hay sau đều tròn, cạnh bụng cong nhiều hơn. Mặt ngoài vỏ nhẵn và bóng, màu vàng xanh hay vàng đen. Mặt trong màu trắng hay xám. Hến (Corbicula sp.) sinh sản bằng cách thảấu trùng đã nở bên trong vỏvào các vùng nƣớc quanh nơi sinh sống. Sự thụ tinh xảy ra bên trong vỏ. Ở Việt Nam, màu sắc của Hến (Corbicula sp.) cũng có khác nhau. Lúc ở rạch vỏ màu sáng, xuống sông có sậm hơn, đến khi lên cồn lại chuyển màu xanh óng ánh nhƣ màu thép.
Cấu tạo của Hến (Corbicula sp.):
Vỏ Hến: Gồm 2 mảnh đƣợc gắn với nhau nhờ dây chằng ở bản lề phía trong. Hai cơ khép vỏ bám chắc vào mặt trong của vỏ, giúp điều chỉnh hoạt động đóng, mở của vỏ. Cấu tạo vỏ Hến gồm 3 lớp: lớp sừng, lớp đá vôi và lớp xà cừ óng ánh phía trong.
Cơ thể Hến: Bên ngoài dƣới lớp vỏ là áo Hến, mặt trong áo tạo thành khoang áo là môi trƣờng dinh dƣỡng của Hến, có ống hút và ống thoát nƣớc. Ở giữa là tấm mang. Trung tâm cơ thể phía trong là thân Hến, phía ngoài là chân Hến hình lƣỡi rìu. Phần đầu của Hến tiêu giảm do thích nghi lâu dài với lối sống ít hoạt động [14].
Hình 1.1. Hình ảnh Hến (Corbicula sp.) tại vị trí lấy mẫu
Tổng quan về loài Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer):
Loài Ốc vặn có tên khoa học là Sinotaia reevei fischer, thuộc ngành thân mềm. Ốc vặn sinh sống chủ yếu trong nƣớc ngọt. Ốc vặn là động vật lƣỡng tính, đẻ con và sinh sống chủ yếu trong các vùng ao hồ, đầm lầy hay các con sông. Hình thức hô hấp của Ốc vặn đƣợc thực hiện qua mang của nó.
Hình dạng, cấu tạo của Ốc vặn:
phần vỏ. Phần vỏ có một van duy nhất không phân khoang. Ốc có vỏ cứng bằng đá vôi tạo thành ống rỗng là nơi ra vào của con vật. Nắp miệng có cấu tạo kiểu cửa bẫy giúp ốc có thểđóng kín khi gặp môi trƣờng nƣớc không thích hợp. Phần thân mềm bên trong có màu vàng nhạt và hơi dẹt bao gồm phần đầu, phần chân và ống tiêu hóa [11].
Hình 1.2. Hình ảnh của Ốc vặn
1.3.3. Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến)
Động vật đáy không xƣơng sống cỡ lớn nói chung và loài Ốc vặn, Hến (Corbicula sp.) nói riêng có khảnăng tích tụ các kim loại vết nhƣ Cd, Cu, Pb,... với hàm lƣợng lớn hơn so với khảnăng đó ở cá và tảo. Hến (Corbicula sp.) và Ốc vặn có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm lƣợng cao hơn 100.000 lần mức hàm lƣợng tìm thấy trong môi trƣờng xung quanh. Các KLN tích lũy trong bộ phận cơ thểcác loài này đƣợc hấp thụ từ bùn đáy, nƣớc và thức ăn nên chúng có thể phản ánh đƣợc mức độ và sự tác động của ô nhiễm KLN đến môi trƣờng và hệ sinh thái [17].
Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy phụ thuộc vào nồng độ kim loại, ờ ếp xúc, điề ện môi trƣờng và đặ ủa độ ậ đáy ổ
thói quen ăn uống). Các bộ phận khác nhau cũng tích lũy các kim loại khác nhau. Hầu hết các kim loại đƣợc tích lũy trong gan, thận và mang. Cơ của chúng thƣờng có nồng độ kim loại thấp hơn so với các bộ phận khác [16].
1.3.4. Một số nghiên cứu về sự tích lũy KLN trong ĐVĐ không xương sống cỡ
lớn trên thế giới và ở Việt Nam Trên thế giới:
Loài động vật không xƣơng sống cỡ lớn là một thành phần quan trọng của hệ sinh vật đáy có đời sống tĩnh, phân bố rộng, kích thƣớc tƣơng đối lớn, việc lấy mẫu dễdàng. Các KLN tích lũy trong bộ phận cơ thể đƣợc hấp thụ từbùn đáy, nƣớc và thức ăn, nên chúng có thể phản ánh đƣợc mức độ và sựtác động của ô nhiễm KLN đến môi trƣờng và hệ sinh thái.
Đứng trƣớc hiện trạng tốc độ đô thị hoá và công nghiệp hoá nhanh ở các nƣớc trên thế giới, đặc biệt là các nƣớc đang phát triển. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc nói chung và nƣớc sông nói riêng do các kim loại nặng đang là vấn đề đƣợc các nhà khoa học, các nhà quản lý hết sức quan tâm, bởi ảnh hƣởng của nó đến nền kinh tế, sức khoẻ cộng đồng cũng nhƣ những hệ lu lâu dài đến các hệ sinh thái thu sinh. Ô nhiễm môi trƣờng bởi kim loại nặng trong động vật đáy đƣợc các nhà khoa học trên thế giới tại rất nhiều các quốc gia nhƣ Trung Quốc, Pakistan, A-rập, Hàn Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Tuy-ni-di, Indonesia, Malaysia, Pháp, Pakistan, Morocco, Thổ Nhĩ Kỳ, Iran, Phần Lan, Hà Lan, Croatia, Canada,… nghiên cứu đánh giá và công bố trong nhiều báo cáo khoa học [35].
Các nghiên cứu đã đƣa ra nguồn gốc phát sinh của các kim loại nặng do hai nguồn cơ bản, đó là nguồn gốc từ quá trình khoáng hoá các loại đá trong tự nhiên và nguồn gốc phát sinh từ các hoạt động của con ngƣời. Các hoạt động của con ngƣời nhƣ: nƣớc thải từ các khu công nghiệp hoá dầu, in ấn, luyện kim, công nghiệp điện tử, nƣớc thải đô thị, các chế phẩm phân bón, thuốc trừ sâu sử dụng trong nông nghiệp đổ vào hệ thống thoát nƣớc chung nhƣ kênh, mƣơng, sông và cuối cùng đổ ra biển. Vùng mà bị ảnh hƣởng lớn nhất đó là các vùng cửa sông ven biển, đây cũng
là vùng đƣợc các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến sự tích luỹ của các kim loại nặng.
Từ những năm 40 của thế k XX, đã có những nghiên cứu về sự tích lũy của KLN trong mô của các loài động vật thân mềm. Sự tập trung cao của hàm lƣợng dạng vết của các KLN đƣợc tìm thấy trong một vài loài nhuyễn thể không xƣơng sống. Nghiên cứu của Goldberg (1975) và Phillips (1976), loài Trai Địa Tung Hải (Mytilus Galloprovicialis) đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ sinh vật chỉ thị ô nhiễm ở các khu vực ven biển dựa trên khảnăng tích lũy các KLN nhƣ Hg, Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, Mn, Cr. Nghiên cứu của Aysun Turkmen và cộng sự ở vịnh Iskenderun, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy có sự tích lũy khá cao các kim loại nhƣ Zn, Ni, Cd, Fe, Cu, Cd, Mn, Cr, Co ở loài Hàu (Ostrea Stentina) [34].
Nghiên cứu của El – Sikaily A và cộng sựở một số vùng duyên hải Địa Trung Hải và duyên hải biển Đỏ thuộc Ai Cập, cho thấy rằng Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb và Zn đƣợc tích lũy khá cao trong Modiolus Auriculatus và Donax Trunculu.
Ở Việt Nam:
Trong những năm gần đây đã có rất nhiều bài báo, luận văn, nghiên cứu đánh giá sựđa dạng của quần xã ĐVĐ không xƣơng sống cỡ lớn và chất lƣợng kim loại nặng trong ĐVĐ không xƣơng sống cỡ lớn nhƣ:
Tại hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 5, Lê Văn Thọ và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu đa dạng sinh học động vật đáy không xƣơng sống cỡ lớn và chất lƣợng nƣớc sinh học nền đáy tại sông Vàm CỏĐông, tỉnh Long An.
Tại hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 7, Trần Thành Thái và cộng sựđã công bố kết quả nghiên cứu đa dạng sinh học quần xã ĐVĐ không xƣơng sống cỡ lớn trong các ao nuôi tôm sinh thái huyện Năm Căn tỉnh Cà Mau.
Năm 2009, Nguyễn Văn Khánh và Phạm Văn Hiệp đã công bố kết quả nghiên cứu sựtích lũy Cd và Pb của loài Hến (Corbicula sp.) vùng cửa sông Cu Đê ở thành phốĐà Nẵng. Cụ thể, hàm lƣợng trung bình Pb ở loài Hến (Corbicula sp.) cùng cửa
sông Hàn ở mức 0,37 ± 0,27 ppm, tại cửa sông Cu Đê ở mức 0,5 ± 0,25 ppm, Cd là 1,67 ± 1,35 ppm. Mức độ tích lũy Pb và Cd trong mô của loài Hến (Corbicula sp.) tƣơng quanthuận với khối lƣợng và kích thƣớc cơ thể [8].
Năm 2010, Nguyễn Văn Khánh và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu sử dụng chỉ thị sinh học ĐVĐ không xƣơng sống cỡ lớn để đánh giá chất lƣợng nƣớc ở các hồ của thành phốĐà Nẵng.
Năm 2016, Phạm Huyền Trang đã công bố kết quả nghiên cứu sử dụng ĐVĐ không xƣơng sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lƣợng nƣớc tại suối Quân Boong thuộc trạm đa dạng sinh học Mê Linh.
Ở miền Trung một số tác giả nhƣ Lê Thị Mùi, Ngô Văn Tứ, Nguyễn Kim Quốc Việt, Hoàng Thanh Hải và Đoàn Thị Thắm đã có một số nghiên cứu về khả năng tích lũy KLN của một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ [8],[11].
Tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ dừng lại ở việc phân tích lý hóa hàm lƣợng KLN có trong cơ thể các loài nhuyễn thể, mà chƣa có sựđánh giá sựảnh hƣởng của thời gian sống, môi trƣờng đến khả năng tích lũy của các loài nhuyễn thể không xƣơng sống.
Hiện nay, chƣa có nhiều công trình nghiên cứu về mối tƣơng quan giữa hàm lƣợng các KLN tích lũy trong ĐVĐ và trong trầm tích, nổi bật có các nghiên cứu nhƣ:
Năm 2013, Nguyễn Văn Khánh và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu hàm lƣợng cadimi (Cd) và chì (Pb) trong trầm tích và trong sinh vật (vẹm xanh
Perna viridis Linnaeus và hàu Crassostrea gigas thunberg) tại Vũng Thùng, Đà Nẵng.
Năm 2014, V Văn minh và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu hàm lƣợng Cd, Pb, Cr và Hg trong trầm tích và trong loài Hến (Corbicula subsulcata) ở một số cửa sông khu vực miền Trung, Việt Nam. Cụ thể nghiên cứu cho thấy hàm lƣợng Cd trong trầm tích và trong mô cơ loài Hến có mối tƣơng quan chặt với hệ số r = 0,81; hàm lƣợng Pb có mối tƣơng quan cao với r = 0,67 [19].
Năm 2014, Hoàng Thị Hoa đã công bố kết quả nghiên cứu đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc, trầm tích và khả năng tích lũy trong động vật nhuyễn thể hai mảnh vỏ tại một số sông, hồở khu vực Hà Nội [8].
Việc phân tích tƣơng quan để đánh giá sự ảnh hƣởng của các yếu tố này đến khả năng tích lũy KLN là vấn đề cần thiết vì nó có ý nghĩa lớn đối với khảnăng sử dụng loài động vật không xƣơng sống cỡ lớn đểđánh giá ô nhiễm KLN.
1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.4.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Cầu
Điều kiện tự nhiên:
Lƣu vực sông Cầu là một trong những lƣu vực sông lớn ở Việt Nam, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú vềtài nguyên cũng nhƣ lịch sử phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh nằm trong lƣu vực của nó. Sông Cầu có diện tích lƣu vực khoảng 6.030 km² là một phần của lƣu vực sông Hồng – Thái Bình (chiếm khoảng 8% diện tích lƣu vực sông Hồng – Thái Bình trong lãnh thổ Việt Nam).
Lƣu vực sông Cầu có dòng chính là sông Cầu với chiều dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Văn Ôn (Vạn On) ở độ cao 1.175 m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng và đổ vào sông Thái Bình ở thị xã Phả Lại tỉnh Hải Dƣơng. Lƣu vực bao gồm gần nhƣ toàn bộ các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên và một phần các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hải Dƣơng và Hà Nội (huyện Đông Anh, Sóc Sơn).
Độ cao bình quân lƣu vực là 190 m, độ dốc bình quân 16,1%, chiều rộng lƣu vực trung bình là 31 km, mật độ lƣới sông 0,95 km/km² và hệ số uốn khúc 2,02. Trong lƣu vực sông Cầu có tới 26 phụ lƣu cấp một với tổng chiều dài 670 km và 41 phụ lƣu cấp hai với tổng chiều dài 645 km và hàng trăm km sông cấp ba, bốn và các sông suối ngắn dƣới 10 km. Lƣu vực sông Cầu nằm trong vùng mƣa lớn (1.500- 2.700 mm/năm) của các tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyên. Tổng lƣu lƣợng nƣớc hàng năm đạt đến 4,2 t m³. Sông Cầu đƣợc điều tiết bằng hồ Núi Cốc trên sông Công (một chi lƣu của nó) với dung tích hàng trăm triệu m³ [5].
Nhìn chung địa hình lƣu vực sông Cầu thấp dần theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam và có thể chia ra làm 3 vùng: miền núi, trung du và đồng bằng. Mạng lƣới sông suối trong lƣu vực sông Cầu tƣơng đối phát triển. Các nhánh sông chính phân bố tƣơng đối đều dọc theo dòng chính, nhƣng các sông nhánh tƣơng đối lớn đều nằm ở phía hữu ngạn lƣu vực, nhƣ các sông: ChợChu, Đu, Cà Lồ,…
Tổng lƣợng nƣớc trên lƣu vực sông Cầu khoảng 4,5 t m3/năm. Chế độ thu văn của các sông trong lƣu vực sông Cầu đƣợc chia thành 2 mùa r rệt là mùa lũ và mùa khô:
-Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70 - 80% tổng lƣu lƣợng dòng chảy trong năm.
-Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20 - 30% tổng lƣu lƣợng dòng chảy của năm.
Lƣu lƣợng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nƣớc cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5 - 6 m.
Trong lƣu vực có vƣờn quốc gia Ba Bể và vƣờn quốc gia Tam Đảo, khu bảo tồn thiên nhiên Kim H và các khu văn hóa – lịch sử môi trƣờng với giá trị sinh thái cao. Lƣu vực sông Cầu khá giàu các nguồn tài nguyên thiên nhiên: tài nguyên rừng đa dạng, tài nguyên nƣớc dồi dào, tài nguyên khoáng sản phong phú,… Độ che phủ của rừng trong lƣu vực sông Cầu đƣợc đánh giá là trung bình, đạt khoảng 45%. Tuy nhiên, rừng bị phá hủy mạnh mẽ cùng những hoạt động phát triển kinh tế, xã hội khác nhƣ công nghiệp, khai thác mỏ, làng nghề thủ công và hoạt động nông nghiệp gây áp lực lớn lên môi trƣờng trong lƣu vực [3].
Hình 1.3. Khu vực nghiên cứu
Điều kiện kinh tế - xã hội:
Lƣu vực sông Cầu là một vùng tập trung khá đông dân cƣ với tổng dân số trên lƣu vực sông Cầu là 2.939.838 ngƣời thuộc 44 dân tộc khác nhau, trong đó đông nhất là dân tộc Kinh. Mật độ dân số bình quân trên lƣu vực 487 ngƣời/km2. Số dân ở nông thôn chiếm t lệ rất lớn 80,01% (2.354.543 ngƣời) trong khi đó dân thành thị chỉ khoảng 585,3 nghìn ngƣời chiếm 19,91%. Dân số tập trung đông ở vùng đồng bằng.
Với các thế mạnh vềđiều kiện tự nhiên, các hoạt động sản xuất kinh tếtrên địa bàn các tỉnh thuộc lƣu vực sông Cầu diễn ra rất mạnh mẽ trên các lĩnh vực nông – lâm – ngƣ nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và làng nghề. Những hoạt
động sản xuất và sinh hoạt này đã gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng lƣu vực sông [5].
Hoạt động phát triển kinh tế - xã hội trên lƣu vực sông Cầu đã tác động rất lớn đến chất lƣợng nƣớc và trầm tích sông. Cơ cấu kinh tếlƣu vực sông Cầu có sự khác biệt giữa các tỉnh vùng núi, trung du và đồng bằng trong lƣu vực. Vùng trung và hạ