Phần 4 Kết quả và thảo luận
4.2. Nghiên cứu sự ức chế của một số hóa chất độc hại đến sự phát quang của
4.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kim loại nặng
4.2.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ As5+ tới cường độ phát quang của Vibrio fischeri và ngưỡng độc tính
Điều kiện thí nghiệm được trình bày trong mục 3.5.2.3 a. Kết quả được dẫn ra trên Hình 4.7.
Hình 4.7. Sự ảnh hưởng của As5+ đến cường độ phát quang của
Vibrio fischeri
Từ đồ thị trên nhận thấy, ở mỗi khoảng thời gian tiếp xúc (5, 15, 30 và 45 phút) khi nồng độ ion As5+ tăng thì cường độ phát quang giảm dần đều theo thời gian, các khoảng nồng độ khác nhau có sự tăng giảm cường độ đồng đều cho thấy độ độc của As5+ tăng dần đều theo nồng độ và thời gian tiếp xúc. Đồng thời, ảnh hưởng của kim loại nặng tới cường độ phát quang của vi khuẩn được theo dõi qua 4 khoảng thời gian tiếp xúc trên để xác định các ngưỡng độc tính (thơng qua EC10, EC50 và EC90) với nồng độ kim loại khảo sát.
Với thời gian tiếp xúc 5 phút: Ở nồng độ 0,8mg/l As5+, cường độ phát quang lớn hơn 100% chứng tỏ với nồng độ kim loại thấp đã kích thích khả năng phát quang. Hiện tượng này được lí giải nhờ vào mơ hình B của Ting và cộng sự (Ting W, 2016) cho rằng trong điều kiện đẩy đủ O2 chất độc có khả năng dư thừa H+ để cung cấp cho q trình sản xuất FMNH2 và thế điện hóa trong mơi trường khơng ơxi hóa chất độc nên chất độc sẽ trở thành chất kích thích sản xuất FMNH2 thúc đẩy phản ứng phát quang sinh học. Từ nồng độ 1,6 mg/l đến 102,4 mg/l, cường độ phát quang giảm dần. Giá trị EC10 được xác định nằm trong khoảng là 1 ± 0,2 mg/l. Đồng thời, hai giá trị EC50 nằm trong khoảng 5 ± 1 mg/l và EC90 không xác định được trong dãy nồng độ As5+ khảo sát, tức là > 102,4 mg/l. Như vậy, trong thời gian 5 phút tiếp xúc As5+ gây độc trung bình
Với thời gian tiếp xúc 15 phút: khi nồng độ kim loại tăng, cường độ phát quang của Vibrio fischeri giảm mạnh hơn so với thời điểm 5 phút. Nhìn vào đồ thị xác định được các nồng độ ảnh hưởng đến 10%, 50% và 90% khả năng phát quang của vi khuẩn như sau: EC10 là < 0,8 mg/l, EC50 là 3 ± 0,2 mg/ và EC90 là 25 ± 1 mg/l. Như vậy, sau 15 phút tiếp xúc độc tính của As5+ với vi khuẩn tại thời điểm này đã tăng mạnh.
Với thời gian tiếp xúc 30 phút: khi nồng độ kim loại tăng, cường độ phát quang của Vibrio fischeri giảm hơn nữa so với thời điểm 15 phút. Nhìn vào đồ thị xác định được các khoảng nồng độ ảnh hưởng (EC) như sau: EC10 là < 0,8 mg/l, EC50 là 2± 0,2 mg/l, EC90 là 20 ± 2 mg/l. Như vậy, sau 30 phút tiếp xúc, độc tính của As5+ với vi khuẩn tiếp tục tăng và thể hiện độc tính cao ở các nồng độ trên 8 mg/l.
Thời gian tiếp xúc 45 phút: Khi nồng độ kim loại tăng, cường độ phát quang của vi khuẩn suy giảm mạnh. Nhìn vào đồ thị, xác định được các khoảng nồng độ ảnh hưởng như sau: EC10 < 1,8 mg/l, EC50 khoảng 1,2 ± 0,2 mg/l và EC90 5 ± 1 mg/l. Như vậy, sau thời gian 45 phút tiếp xúc độc tính của As5+ tới vi khuẩn Vibrio fischeri được xác định là rất độc.
Độc tính của As5+ đối với vi khuẩn Vibrio fischeri tỉ lệ thuận với nồng độ kim loại và thời gian tiếp xúc. Ngưỡng độc tính được đánh giá qua các khoảng giá trị EC như sau: tại 5 phút có EC10 1 ± 0,2 mg/l mg/l, EC50 5 ± 1 mg/ và EC90 > 102,4 mg/l, tại 15 phút có EC10 < 0,8 mg/l, EC50 3 ± 0,2 mg/l và EC90 25 ± 1 mg/l, tại 30 phút có EC10 < 0,8 mg/l, EC50 khoảng 2 ± 0,2 mg/l, EC90 20 ± 2 mg/l; tại 45 phút có EC10 < 0,8 mg/l, EC50 khoảng 1,2 mg/l ± 0,2 mg/l và EC90 5 ± 1 mg/l.
Ở nồng độ thấp và thời gian tiếp xúc ngắn, As5+ có thể kích thích khả năng phát quang khiến cho lượng ánh sáng phát ra từ vi khuẩn tăng cao hơn so với mẫu đối chứng.
4.2.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ Pb2+ tới cường độ phát quang của Vibrio
fischeri và ngưỡng độc tính
Tương tự như đối với Pb2+, đã tiến hành xác định ảnh hưởng nồng độ Pb2+ tới cường độ phát quang của Vibrio fischeri, kết quả được dẫn ra trên Hình 4.8.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0.003 0.006 0.03 0.06 0.125 0.25 0.5 0.75 C ư ờ n g đ ộ ph át q ua ng (% ) Nồng độ Pb2+(mg/l) 5' 15' 30' 45'
Hình 4.8. Sự ảnh hưởng của Pb2+ đến cường độ phát quang của
Vibrio fischeri Từ đồ thị Hình 4.8, nhận thấy:
Các đường đồ thị cường độ phát quang của vi khuẩn tại các thời điểm 5, 15, 30, 45 phút có chiều hướng thay đổi tương đối giống nhau và khoảng cách giữa các đường hẹp cho thấy tại cùng nồng độ, cường độ phát quang có sự chênh lệch khơng lớn giữa các khoảng thời gian. Tuy nhiên, cường độ phát quang có sự giảm mạnh ở khoảng nồng độ 0,006-0,06mg/l. Có thể thấy, cường độ phát quang của Vibrio fischeri trong trường hợp này chịu ảnh hưởng nhiều do nồng độ hơn là khoảng thời gian tiếp xúc.
Qua đồ thị xác định được các giá trị nồng độ ảnh hưởng như sau: EC10, EC50, và EC90 tương ứng là 0,003 ± 0,001mg/l; 0,03 ± 0,01mg/l; 0,25 ± 0,1mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc là 5 phút; < 0,003 mg/l; 0,025 ± 0,01mg/l; 0,11 ± 0,02mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc 15 phút.
Với thời gian tiếp xúc lớn hơn 30 phút, cường độ phát quang của Vibrio
fischeri giảm mạnh khi tăng nồng độ của Pb2+. Các giá trị EC10, EC50 và EC90 lần
lượt là < 0,003 mg/l; 0,02 ± 0,01mg/l; 0,09 ± 0,01mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc 30 phút, < 0,003mg/l, 0,015 ± 0,01mg/l, 0,055 ± 0,01mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc là 45 phút.
4.2.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ Hg2+ tới cường độ phát quang của Vibrio fischeri và ngưỡng độc tính
Tương tự, đã tiến hành xác định ảnh hưởng nồng độ Hg2+ tới cường độ phát quang của Vibrio fischeri, kết quả được dẫn ra trên Hình 4.9.
Hình 4.9. Sự ảnh hưởng của Hg2+ đến cường độ phát quang của
Vibrio fischeri Từ đồ thị Hình 4.9, nhận thấy:
Các đường đồ thị cường độ phát quang của vi khuẩn tại các thời điểm 5, 15, 30, 45 phút có chiều hướng thay đổi tương đối giống nhau và đồ thị cường độ phát quang tại các thời điểm có sự giảm nhỏ tại các khoảng nồng độ 0,0012-0,01 mg/l, nhưng tạo độ dốc lớn, đột ngột trong khoảng nồng độ từ 0,01 - 0,08 mg/l. Điều này cho thấy cường độ phát quang giảm mạnh ở khoảng nồng độ này và sự tăng giảm ít hơn ở các khoảng nồng độ nghiên cứu còn lại. Sự giảm nhanh chóng mức ánh sáng của vi khuẩn trong phạm vi nồng độ Hg (II) hẹp đã được báo cáo trước đây bởi Ribo´và cộng sự (Ribo´, 1989). Kết quả này có thể là do với ái lực rất cao của Hg (II) cho nhóm -SH như những nhóm có mặt trong glutathione và cysteine, thành phần tham gia vào cơ chế bảo vệ tế bào (Gaubin, 2000) hoặc do
thực tế chúng hoạt động mạnh trên màng tế bào gây thay đổi cả chức năng và khả năng ổn định tế bào (Repetto, 1993).
Qua đồ thị xác định được các giá trị nồng độ ảnh hưởng như sau: EC10, EC50, và EC90 tương ứng là 0,01 ± 0,01mg/l; 0,045 ± 0,01mg/l; 0,12 ± 0,01mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc là 5 phút; 0,007 ± 0,001mg/l; 0,03 ± 0,002mg/l; 0,06 ± 0,01mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc 15 phút.
Với thời gian tiếp xúc lớn hơn, cường độ phát quang của Vibrio fischeri giảm mạnh khi tăng nồng độ của Hg2+. Các giá trị EC10, EC50 và EC90 lần lượt là 0,005 ± 0,001mg/l; 0,019 ± 0,001mg/l; 0,04 ± 0,01mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc 30 phút, 0,0025 ± 0,001mg/l; 0,015 ± 0,01mg/l, 0,035 ± 0,002 mg/l, ứng với thời gian tiếp xúc là 45 phút.
Mối quan hệ giữa nồng độ kim loại nặng (As5+, Pb2+, Hg2+) và độ phát quang của Vibrio fischeri đã được thế hiện trên hình 4.7, 4.8, 4.9. Nhìn chung, kết quả này có sự sai khác đối với nghiên cứu trước đây và chênh lệch hạn chế nhất được so sánh với nghiên cứu của Fulladosa, 2004. So với nghiên cứu của Fulladosa, 2005, Pb2+, Hg2+ có khoảng phát hiện nhỏ hơn, sự sai khác khơng lớn, trong khi As5+ lại có khoảng phát hiện hẹp hơn nghiên cứu của ơng. Cụ thể khoảng phát hiện trong nghiên cứu này đối với As5+ là 0,8-102,4 mg/L; Pb2+ là 0,003-0,75 mg/L; Hg2+ là 0,0012-0,16 mg/L, trong nghiên cứu của Fulladosa, các giá trị này lần lượt là 0,44-3600 mg/L; 0,15-1,35 mg/L; 0,01- 0,72 mg/L. Khoảng phát hiện có sự chênh lệch so với nghiên cứu của Fulladosa, tuy nhiên mức độ xếp hạng độc tính lại đưa ra kết quả tương đồng: As5+< Pb2+< Hg2+ (mức độc tính tăng dần), thứ tự này cũng là kết quả được đưa ra của Chi-Ying, 2004.
Các sự khác biệt trong giá trị phát hiện ngồi yếu tố chính là chủng Vibrio fischeri được phân lập, có thể là do sự khác biệt về độ pH trong các xét nghiệm (giá trị pH là đôi khi không đề cập) như báo cáo trước đó (Ghosh, 1996;. Villaescusa, 1997; Fulladosa, 2005). Sự khác biệt quan trọng hơn được quan sát thấy khi sử dụng phương pháp pha loãng vi khuẩn khác nhau, đối với giao thức thử nghiệm cơ bản sử dụng trong Microtox là 2% NaCl. Đó là trường hợp của McCloskey et al., 1996 liên quan đến các bài kiểm tra thực hiện giải pháp NaNO3 3,02% và kết quả báo cáo của Ghosh et al., 1996 đã thử nghiệm trong 2,5% NaCl.