Để tìm các hệ số mô hình tiến hành thay các giá trị của hệ số phương trình thực nghiệm Ri = ai/bi (trong đó ai, bi lần lượt là hệ số góc và hệ số tự do của phương trình dạng y=ai * x+bi của các phương trình (3.1), (3.2), (3.3), (3.4), 3.5. Ta có như sau: RH = 900; RCa = 233; RMg = 500; RNa = 200; RK = 233. Thay vào phương trình (2.20) và biến đổi ta có hệ phương trình 5 ẩn 5 phương trình sau:
4 3 4 3 4 3 1 0,026 0,137 0,076 0,077*10 0,233 10 0,038 0,298 0,164 0,16*10 K 0,5 10 0,0226 0,0238 1 0,0116 0,067*10 0,2 10 0,0216 CaBL MgBL NaBL KBL HBL CaBL MgBL NaBL KBL HBL CaBL MgBL NaBL KBL HBL CaB K K K K K x K K K K x K K K K K x K 4 2 2 0,069 0,14 1 0,078*10 0,23 10 0,078 0,109 0,536 0,0567 1 0.9 10 L MgBL NaBL KBL HBL CaBL MgBL NaBL KBL HBL K K K K x K K K K K x
Giải phương trình trên ta có: KCaBL = 0,304x103;
KMgBL = 0,630x103; KNaBL = 0,225x103; KKBL = 0,314x103; KHBL = 1,069x103
So sánh các hệ số KCaBL, KMgBL KNaBL KKBL KHBL nghiên cứu đối với M. dubia và với các hệ số mô hình của các sinh vật khác như Daphnia Magna (bảng 3.14)
Bảng 3.14 So sánh hệ số mô hình của M.dubia ( trong nghiên cứu này) với hệ số của mô hình de Schamphelaere và cộng sự [132] và Heijerick và cộng sự([150]
Giá trị Log K (Log cơ số 10)
Hệ số mô hình
Moina dubia (đối
tượng nghiên cứu với Pb)
Daphnia Magna
(kim loại nghiên cứu với Cu) [118]
Daphnia Magna
(kim loại nghiên cứu với Cu) [134]
Log KCaBL 2,48 3,47 3,34
LogKMgBL 2,8 3,58 3,12
LogKNaBL 2,352 3,19 2,37
LogKKBL 2,49 - -
Log KHBL 3,026 5,4 6,83
Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ số giá trị Log KHBL = 3,026 cao nhất đối với thí nghiệm của H+ cho thấy H+ có ảnh hưởng lớn tới độc tính của chì trên M. dubia.
85
Hệ số này thấp hơn so với LogK của đồng tác động lên Daphnia, Karel De Schamphelaere và cộng sự [118] và Heijerick và cộng sự [150]. Trong khi đó các giá trị Log KCaBL, Log KMgBL, Log KNaBL nhỏ hơn các hệ số tương ứng của đồng với
D. Magna. Điều này chứng tỏ các ion cation Ca2+, Mg2+, Na+ có vai trò làm giảm tính độc của chì lên M. dubia ít hơn là đối với đồng trên D. Magna. Trong các
cation này, hệ số của cation Mg+ và Ca+ có giá trị cao đặc biệt hơn so với Na2+ điều này cũng chứng tỏ Ca+ và Mg+ có tác động tới sự cạnh tranh với ion chì treen bề mặt M. dubia. Na+ và K+ có hệ số ảnh hưởng tương đương nhau trong việc cản trở chì xâm nhập vào cơ thể. Phát hiện trên cũng trùng với kết quả nghiên cứu của các nghiên cứu trước đó của Karel De Schamphelaere[132]. Một trong những ảnh hưởng của Na+ tới cơ thể sinh vật được các nghiên cứu trước để cập đó là việc tăng nồng độ cation Na+ sẽ làm mất điện tích của tế bào chất trong tế bào khi đó sẽ gây ra tác động độc cộng hưởng với tác động của chì lên M.dubia[151]. Trong nghiên cứu này đã đưa thêm ảnh hưởng của K tới độc tính của chì tới M. dubia trong khi các nghiên cứu khác chưa đưa giá trị K trong ảnh hưởng của cation tới độc tính của chị tới M. dubia. Ngoài tác động cạnh tranh như một cation đối với chì trên bề mặt phối tử, kali còn có tác động tới cơ chế hoạt động sinh lý của cơ thể M. dubia.
Các hệ số cân bằng đã xác định được đưa vào phương trình tính toán EC50 với công thức chung:
50 2 2 50 50 . 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (1 PbBL).K CaBL MgBL NaBL KBL HBL PbBL PbBL f EC K Ca K Mg K Na K K K H f
Trong đó: các hệ số được xác đình bằng thực nghiệm như sau: KCaBL = 0,304x103;
KMgBL = 0,630x103; KNaBL = 0,225x103; KKBL = 0,314x103; KHBL = 1,069x103
86
Hình 3.16 Mối quan hệ giữa f và R2
R2 tối đa đạt được ở giá trị f=0,34 với R2 = 0,7916 (hình 3.13)
Các hệ số liên kết giữa phối tử và các ion trong nước (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+) ở loài M.dubia là một thông số quan trọng của mô hình để tính toán chính xác kết quả EC50. Các nghiên cứu về bộ số liệu về các hệ số liên kết độc học trong các nghiên cứu trước đó được thực hiện phần lớn trên các động vật nổi ôn đới. Hơn thế nữa, các nghiên cứu sau này tại các vùng nhiệt đới thường xác định gián tiếp các hệ số liên kết thông qua việc tính toán tương đối.
Kết quả nghiên cứu đã xác định các giá trị các hệ số liên kết phối tử sinh học là hệ số đặc trưng cho loài M.dubia nhiệt đới trực tiếp từ các thí nghiệm độc học. Các hệ số liên kết là đăc trưng của từng loài. Trên thực tế các dữ liệu độc học của từng loài càng phong phú, việc tính toán ngưỡng chịu tải cho hệ sinh thái bằng mô hình BLM càng trở lên chính xác.
87
Hình 3.17 Mối quan hệ giữa giá trị EC50 từ thí nghiệm với nước nền nhân tạo và từ tính toán mô hình
Hệ số giải thích được của mô hình (coeffecient determination) mô tả khả năng giải thích của mô hình là 79,16%, nói lên việc sử dụng mô hình sẽ xác định 79,16% sự thay đổi của EC50, phần còn lại là các yếu tố môi trường khác không kiểm soát được bằng mô hình. Khi sử dụng mô hình để xác định giá trị EC50, sai số Mape (Mean absolute percentage error – sai số phần trăm tuyệt đối) là 10,2%, nghĩa là mô hình tính toán có sai số trung bình tương đối 10,2 %. Như vậy, mô hình có thể tính toán giá trị độc cấp tính của chì đối với Moina dubia ở với độ chính xác cao (Hình 3.14).
88
Bảng 3.15 So sánh giá trị EC50Pb2+tính toán từ mô hình và giá tri EC50Pb2+từ thực nghiệm
H+ (mol/L) Ca2+ (mol/L) Mg2+ (mol/L) Na+ (mol/L) K+ (mol/L) EC50-Pb2+ thí nghiệm (x10-7) M EC50-Pb2+ mô hình (x10-7) M
8,34E-05 1,14E-04 5,96E-04 3,48E-04 3,29E-08 2,85 2,86 3,47E-04 1,15E-04 5,96E-04 3,38E-04 3,32E-08 3,21 3,03 6,93E-04 1,15E-04 5,96E-04 3,30E-04 3,35E-08 3,77 3,25 1,44E-03 1,13E-04 5,96E-04 3,20E-04 3,39E-08 4,19 3,73 2,86E-03 1,13E-04 5,96E-04 3,20E-04 3,44E-08 4,88 4,65 7,72E-05 1,22E-04 5,96E-04 3,33E-04 3,07E-08 2,66 2,86 7,49E-05 4,67E-04 5,96E-04 3,38E-04 3,11E-08 3,06 3,32 7,57E-05 1,83E-03 5,96E-04 3,27E-04 3,33E-08 3,84 5,15 7,65E-05 1,90E-03 5,96E-04 3,27E-04 3,19E-08 4,20 5,24 7,58E-05 2,34E-03 5,96E-04 3,17E-04 3,29E-08 4,85 5,83 7,43E-05 2,92E-03 5,96E-04 3,07E-04 3,38E-08 5,90 6,61 1,14E-04 1,19E-04 1,52E-04 5,83E-05 3,37E-08 2,53 2,48 1,14E-04 1,19E-04 5,96E-04 5,83E-05 3,34E-08 2,59 2,69 1,12E-04 1,19E-04 1,17E-03 5,83E-05 3,33E-08 2,79 2,97 1,12E-04 1,19E-04 1,56E-03 5,83E-05 3,37E-08 3,05 3,16 1,12E-04 1,19E-04 2,64E-03 5,83E-05 3,38E-08 3,49 3,67 1,12E-04 1,19E-04 3,22E-03 5,83E-05 3,38E-08 3,58 3,95
Đối với các dự đoán cho các thay đổi thí nghiệm thay đổi kali và canxi thì kết quả tính toán của mô hình và thí nghiệm có sự sai khác lớn hơn đối với các thí nghiệm thay đổi các cation khác. Giá trị EC50 tính toán từ mô hình lớn hơn so với giá trị EC50 thí nghiệm. Nguyên nhân là do trong quá trình thí nghiệm, ngoài các cation kim loại chính được tính toán trong mô hình, còn có các cation khác có vai trò trong sự phát triển của M. dubia ví dụ như Cu, Co, Mn, Se và các anion trong dung dịch Cl-, PO42-, CO32-, SO42. Các cation này và anion này hiện chưa được đưa vào mô hình tính toán. Nên có sự sai khác giữa kết quả tính toán và kết quả thực nghiệm. Ngoài ra các ảnh hưởng sinh lý của canxi và kali gây tác động tới M. dubia ngoài các tác động cạnh tranh với chì trong quá trình sinh vật hấp thu chì vào cơ thể chưa được đưa vào mô hình để tính toán. Tuy nhiên số liệu cho thấy, các sai khác này nhỏ và trong phạm vi sai số cho phép của mô hình.
89