49 Mẫu Vị trí LD50 24h (%) LD50 48h (%) COD (g/l) SS (g/l) pH 5 Đấu nối >100 >100 44,80 92 8,34 6 Đấu nối >100 >100 41,60 82 8,43 7 Đấu nối >100 >100 47,20 87 8,37 8 Đấu nối >100 >100 39,40 91 8,25 Giá trị trung bình >100 >100 43,25 88 8,35 Phương sai 3,44 4,35 0,07
Hình 4.3 thể hiện sự tương quan giữa khả năng gây chết sinh vật thử nghiệm và tỉ lệ pha loãng của nước thải trước và khi xử lý theo thời gian tiếp xúc. Kết quả này có thể được nhà máy hoặc cơ quan chức năng áp dụng để tính tốn lưu lượng thải hoặc hạn mức thải ra mơi trường với mục đích giảm tối đa tác động đến hệ sinh thái môi trường nước. Biểu thức được tính tốn dựa trên giá trị trung bình thể hiện sự tương quan giữa tỉ lệ chết sinh vật thử nghiệm (trục Y) và tỉ lệ % nước thải (trục X). Các phương trình sau đây thể hiện sự tương quan theo tính chất và thời gian thử nghiệm của nước thải sản xuất Bia.
-Nước thải trước xử lý và khả năng gây chết sau 24 giờ: Y=0,4173X+1,1071 (r2=0,9633)
-Nước thải trước xử lý và khả năng gây chết sau 48 giờ: Y=0,583X+7,2143 (r2=0,9078)
-Nước thải sau xử lý và khả năng gây chết sau 24 giờ: Y=0,1152X - 0,1786 (r2=0,9516)
50
Hình 4. 4. Sự tương quan giữa tỉ lệ nước thải sản xuất Bia trước và sau xử lý trên tỉ lệ chết của Daphnia magna theo thời gian
Kết quả khảo sát cịn cho thấy có sự liên quan giữa khả năng gây chết sinh vật thử nghiệm và chỉ số COD của mẫu nước thải giết mổ. Khả năng gây chết Daphnia magna cao hơn ở những mẫu nước chưa qua xử lý với giá trị COD cao (1554,50 ±
105,80 g/l) trong khi đó tỉ lệ gây chết Daphnia magna thấp hơn ở mẫu nước đã qua xử lý là mẫu có giá trị COD thấp (43,25±3,44g/l) (Bảng 4.8). Sự liên hệ giữa chỉ số COD và độc tính của nước thải giết mổ có thể được sử dụng để đánh giá tác động về độc tính của nước thải đến hệ sinh thái môi trường nước.
4.2.3. Kết quả thử nghiệm trên nước thải chế biến tinh bột khoai mì
Kết quả thử nghiệm trong bảng 4.9 cho thấy nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì trước và sau khi qua hệ thống xử lý đều ít nhiều có tác động đến khả năng chết Daphnia magna là một sinh vật trong chuỗi thực phẩm của mội trường nước.
Với nước trước xử lý chúng tôi phải pha lỗng thêm 4 nồng độ để đánh giá chính xác hơn. Như vậy, để có thể an tồn thải ra mơi trường nhà máy phải thường xuyên theo dõi và vận hành hệ thống xử lý nước thải nhằm tránh tổn hại đến hệ sinh thái môi trường nguồn nước tiếp nhận.
Bảng 4. 9. Tỉ lệ % sinh vật thí nghiệm thử nghiệm chết theo thời gian và nồng độ nước thải nước thải Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8 ĐC 24h 0 0 0 0 0 0 5 0 48h 0 0 0 0 5 5 5 5 0,39% 24h 0 5 5 5 0 0 0 0 48h 5 5 5 5 0 0 0 0
51 0,78% 24h 0 5 5 5 0 0 0 0 48h 5 5 5 20 0 0 0 0 1,56% 24h 5 10 5 10 0 0 0 0 48h 5 15 5 20 0 0 0 0 3,12% 24h 15 15 15 25 0 0 0 0 48h 15 25 15 25 0 0 0 0 6,25% 24h 25 30 30 50 10 10 5 0 48h 25 40 40 55 20 25 15 10 12,5% 24h 100 100 100 100 15 15 15 0 48h 100 100 100 100 25 30 30 10 25% 24h 100 100 100 100 25 25 20 0 48h 100 100 100 100 40 30 35 20 50% 24h 100 100 100 100 40 35 25 5 48h 100 100 100 100 55 60 40 25 100% 24h 100 100 100 100 60 60 40 10 48h 100 100 100 100 90 85 55 45
Hình 4.5 thể hiện tỉ lệ gây chết trung bình của nước thải sản xuất tinh bột khoai mì trước và sau khi qua hệ thống xử lý với thời gian khảo sát: 24 giờ và 48 giờ
Hình 4. 5.Tỉ lệ gây chết của nước thải sản xuất Bia trước và sau xử lý theo nồng độ
và thời gian (T: nước thải trước xử lý; S: nước thải sau xử lý)
Ở cả hai giá trị thời gian thử nghiệm, nước thải sản xuất tinh bột khoai mì trước xử lý đều gây chết sinh vật thử nghiệm. Kết quả thử nghiệm độc tính trên nước thải chưa qua xử lý ở thời điểm 24 giờ và 48 giờ có giá trị LD50 lần lượt là 7,66 0,95% và 7,18 1,04% (Bảng 4.9). Như vậy nước thải sản xuất tinh bột khoai mì nếu thải thẳng ra nguồn tiếp nhận mà chưa qua xử lý sẽ gây tổn hại đến hệ sinh thái môi trường nước thông qua việc làm giảm số lượng sinh vật trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái thuỷ sinh.
Bảng 4. 10. Các thơng mẫu nước thải sản xuất tinh bột khoai mì trước xử lý
Mẫu Vị trí LD50 24h (%) LD50 48h (%) COD (g/l) SS (g/l) pH 1 Bể thu 6,12 5,80 9750 2260 4,10 2 Bể thu 8,04 7,29 9600 2200 4,13
52
3 Bể thu 8,04 7,29 10250 3192 4,08
4 Bể thu 8,33 8,33 9800 2968 4,14
Giá trị trung bình 7,66 7,18 9850 2655 4,11
Phương sai 0,95 1,04 279,88 499,79 0,03
Khi thử nghiệm trên mẫu nước thải sản xuất tinh bột khoai mì mặc dù có các chỉ số hóa lý khá tốt nhưng vẫn có khả năng gây tổn hại đến hệ sinh thái, kết quả cho thấy rằng nước thải sau xử lý có khả năng gây chết lên đến 90% sinh vật thử nghiệm ở nồng độ 100% sau 48 giờ khảo sát. Bảng 4.11 cho thấy nước thải sản xuất tinh bột khoai mì có khả năng gây chết 50% Daphnia magna ở nồng độ 41,67% - 83,33% ảnh hưởng đến hệ sinh thái mơi trường nước. Vì thế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì cần phải ln duy trì chế độ vận hành và cải tiến để có thể giảm tác động lên hệ sinh thái một cách thấp nhất
Bảng 4. 11. Các thông mẫu nước thải sản xuất tinh bột khoai mì sau xử lý
Mẫu Vị trí LD50 24h (%) LD50 48h (%) COD (g/l) SS (g/l) pH 5 Đấu nối 80,00 41,67 52 764 7,34 6 Đấu nối 75,00 41,67 60 932 7,43 7 Đấu nối >100 83,33 57 792 7,37 8 Đấu nối >100 >100 62 912 7,25 Giá trị trung bình 88,75 66,67 57,75 850 7,35 Phương sai 13,15 29,66 4,35 84,12 0,07
Hình 4.19 thể hiện sự tương quan giữa khả năng gây chết sinh vật thử nghiệm và tỉ lệ pha loãng của nước thải trước và khi xử lý theo thời gian tiếp xúc. Kết quả này có thể được nhà máy hoặc cơ quan chức năng áp dụng để tính tốn lưu lượng thải hoặc hạn mức thải ra mơi trường với mục đích giảm tối đa tác động đến hệ sinh thái mơi trường nước. Biểu thức được tính tốn dựa trên giá trị trung bình thể hiện sự tương quan giữa tỉ lệ chết sinh vật thử nghiệm (trục Y) và tỉ lệ % nước thải (trục X). Các phương trình sau đây thể hiện sự tương quan theo tính chất và thời gian thử nghiệm của nước thải sản xuất tinh bột khoai mì.
-Nước thải trước xử lý và khả năng gây chết sau 24 giờ: Y=0,9652X+3,7969 (r2=0,9978)
-Nước thải trước xử lý và khả năng gây chết sau 48 giờ: Y=0,9538X+5,2273 (r2=0,9908)
-Nước thải sau xử lý và khả năng gây chết sau 24 giờ: Y=0,9684X - 0,3776 (r2=0,9952)
53
(r2=0,9976)
Hình 4. 6. Sự tương quan giữa tỉ lệ nước thải sản xuất tinh bột khoai mì trước và sau xử lý trên tỉ lệ chết của Daphnia magna theo thời gian
Kết quả khảo sát cịn cho thấy có sự liên quan giữa khả năng gây chết sinh vật thử nghiệm và chỉ số COD của mẫu nước thải giết mổ. Khả năng gây chết Daphnia magna cao hơn ở những mẫu nước chưa qua xử lý với giá trị COD cao (709 ±
41,46 g/l) trong khi đó tỉ lệ gây chết Daphnia magna thấp hơn ở mẫu nước đã qua
xử lý là mẫu có giá trị COD thấp (26,00± 5,35g/l) (Bảng 4.10; Bảng 4.11). Sự liên hệ giữa chỉ số COD và độc tính của nước thải giết mổ có thể được sử dụng để đánh giá tác động về độc tính của nước thải đến hệ sinh thái môi trường nước.
54
4.3. Hoàn thiện quy trình thử nghiệm kít thử độc tính trong nước thải
4.3.1. Bài thí nghiệm độc tính nước thải với Daphnia magna
4.3.1.1 Giới thiệu test và sinh vật chỉ thị
Thử nghiệm sinh trắc sàng lọc với các lồi Daphnia được phát triển bởi các nhóm nghiên cứu của Giáo sư Tiến sĩ G. Persoone tại Phịng thí nghiệm Nghiên cứu Độc học môi trường và sinh thái thuỷ sản thuộc Đại học Ghent Bỉ.
Hình 4. 7.Vật liệu bộ kít thử nghiệm độc tính nước thải
Bộ kít thử nghiệm độc tố chứa toàn bộ những vật liệu cần thiết để thực hiện thử nghiệm độc tính một cách đơn giản, nhanh chóng, nhạy cảm với chi phí thấp. Thử nghiệm độc tính đặc biệt phù hợp cho độc chất thường hiện diện trong nước thải và hoá chất của ngành chế biến thủy sản cũng như một số ngành chế biến thực phẩm khác.
Ưu điểm chính của bộ thử nghiệm là sinh vật thử nghiệm được đưa vào bộ dụng cụ dưới dạng bất hoạt và chúng có thể được kích hoạt khi sử dụng. Điều này giúp giảm chi phí cho q trình duy trì sinh vật thử nghiệm ln trong trạng thái hoạt động. Kích thước bộ thử nghiệm và khơng gian cần thiết để tiến hành thử nghiệm khơng lớn giúp giảm chi phí và đễ dàng thao tác đối với đơn vị sử dụng
55
Sinh vật sử dụng trong thử nghiệm đã được áp dụngrộng rãi để thử nghiệm độc tính.là động vật giáp xác Daphnia sử dụng dưới dạng trứng (ephippia). Những quả trứng được bảo vệ trong một lớp vỏ kitin gọi ephippium, và có thể được lưu trữ trong thời gian dài mà không bị mất khả năng tồn tại. Khi ephippia được đặt trong điều kiện môi trường phù hợp sẽ phát triển trong khoảng 3 ngày và sau đó có thể được sử dụng ngay lập tức cho các thử nghiệm độc tính.
Nguyên tắc thử nghiệm: Thử nghiệm dựa trên nguyên tắc tĩnh không lập lại để xác định giá trị EC50 hoặc LC50 sau 24- 48 giờ phơi nhiễm trên đối tượng sinh vật thử nghiệm là con non cùng một độ tuổi
Trứng sinh vật thử nghiệm (Ephippia) phải được lưu trữ tối ở nhiệt độ 5°C (± 2°C) để bảo đảm khả năng tồn tại.
Vật liệu bao gồm trong bộ thử nghiệm
- Trứng Daphnia dạng bất hoạt (ephippia): 10 ống nhựa 1 ml bao phủ bằng nhôm lá mỏng chứa ephippia của Daphnia magna. Trứng được lưu trữ trong tủ lạnh ở nhiệt độ 5°C (±
2°C) cho đến khi sử dụng. Số lượng trứng từ mỗi lọ có khả năng tạo số con non đủ cho một thử nghiệm độc tính.
-Hố chất pha nước sử dụng trong thử nghiệm: 5 bộ hố chất mỗi bộ gồm có 4 ống nhựa để tạo thành 2 lít nước ấp trứng và pha lỗng dùng trong thử nghiệm.
Lọ 1: NaHCO3 (129,5 mg - hòa tan trong 2l = 67,75 mg/l) Lọ 2: CaCl2.2H2O (588 mg - hòa tan trong 2l = 294 mg/l)
Lọ 3: MgSO4.7H2O (246,5 mg - hòa tan trong 2l = 123,25 mg/l) Lọ 4: KCl (11,5 mg - hòa tan trong 2l = 5,75 mg/l)
-Dĩa petri nhựa đường kính 5cm: 10 cặp để sử dụng ấp trứng
-Plate nhựa: 5 Plate nhựa có nắp mỗi plate có số giếng đủ sử dụng cho 2 thử nghiệm độc tính nước thải
-Bột tảo Spirulina: 1 lọ nhỏ chứa bột tảo Spirulina dùng làm thức ăn cho con non trước khi thử nghiệm sau khi được ấp từ trứng.
-Ống nhỏ giọt nhựa: 10 ống nhỏ giọt nhựa sử dụng để chuyển sinh vật vào giếng thử nghiệm
56
-Giấy ghi kết quả thí nghiệm: 10 tờ giấy để ghi kết quả thí nghiệm -Giấy hướng dẫn sử dụng: 1 bản
-Tất cả những vật liệu và hóa chất sử dụng được chứa trong thùng mốp
Hình 4. 8. Thùng chứa 10 kít thử nghiệm độc tính nước thải
4.3.1.2. Chuẩn bị nước sử dụng trong thử nghiệm
Nước sử dụng trong thử nghiệm là nước ngọt tiêu chuẩn (The Standard Freshwater) theo tiêu chuẩn ISO 6341 được tạo thành bằng cách bổ sung một số loại muối trong nước cất hoặc nước loại ion. Nước ngọt tiêu chuẩn được sử dụng trong quá trình ấp trứng và q trình pha lỗng mẫu
Cách tiến hành 2 lít nước ngọt tiêu chuẩn: -Cho 1 lít nước cất vào bình định mực 2 lít
-Tháo nắp lọ chứa NaHCO3 chuyển tồn bộ lượng muối vào bình định mức
-Lần lượt chuyển tồn bộ lượng hố chất trong những lọ cịn lại theo thứ tự CaCl2.2H2O, MgSO4.7H2O và KCl vào bình định mức
-Điền đầy bình định mức đến vạch 2000 ml với nước cất. Đậy nắp và lắc với mục đích đồng nhất.
Hai lít nước ngọt tiêu chuẩn đủ để thực hiện 3 thử nghiệm sinh. Nước ngọt tiêu chuẩn có thể lưu trữ được vài ngày trong tủ lạnh và tránh ánh sáng. Lưu ý trước khi sử dụng phải đưa nước ngọt tiêu chuẩn về nhiệt độ phòng
57
Bình chứa nước cất Bình định mức 2 L
Bước 1: Cho khoảng 1 lít nước cất vào bình định mức 2 lít
1 2 3 4 Các lọ chứa hố chất
Bình định mức 2 L
Bước 2: Cho lần lượt theo thứ tự các lọ 1,2,3,4 vào bình định mức. Bảo đảm tồn bộ hố chất trong các lọ thuỷ tinh được chuyển vào bình và theo thứ tự
Bình tia chứa nước cất Bình định mức 2 L
Bước 3: Làm đầy bình định mức đến vạch với nước cất; Đậy nắp và lắc đều để đồng nhất
Hình 4. 9. Các bước tiến hành pha dung dịch nước ngọt tiêu chuẩn sử dụng trong thử nghiệm thử nghiệm
58
4.3.1.3. Lưu trữ hoá chất và vật liệu sử dụng trong thí nghiệm
Tất cả vật liệu và hoá chất sử dụng trong thử nghiệm đều được lưu trữ trong tủ lạnh và tránh ánh sáng. Lưu ý trước khi sử dụng phải đưa nước ngọt tiêu chuẩn về nhiệt độ phòng
4.3.1.4. Làm thoáng nước sử dụng trong thử nghiệm
Nước ngọt tiêu chuẩn sử dụng trong thử nghiệm cần phải được làm thống bằng cách sục khí ít nhất là 15 phút trước khi sử dụng. Nước đã sục khí được sử dụng cho cho q trình ấp trứng và pha lỗng nước thải (độc chất). Q trình sục khí có thể thực hiện bằng máy bơm khơng khí sử dụng cho hồ cá
4.3.1.5. Ấp sinh vật chỉ thị sử dụng trong thử nghiệm
Việc tiến hành ấp trứng cần phải thực hiện trước khi thực hiện thử nghiệm ít nhất 72 giờ Cách tiến hành:
- Chuyển toàn bộ trứng (ephippia) trong lọ trứng vào phễu lọc. - Rửa sạch trứng bằng nước máy để loại bỏ tất cả môi trường lưu trữ.
- Chuyển trứng đã rửa sạch vào đĩa petri 10 cm có chứa 50 ml nước ngọt tiêu chuẩn đã làm thoáng
- Đậy nắp hộp lồng petri và ủ 72h, ở nhiệt độ 20-22°C trong điều kiện chiếu sáng liên tục với cường độ sáng tối thiểu là 6000 lux (Nguồn sáng đặt phía trên hộp lồng petri).
Lưu ý:
Sự phát triển phôi mất khoảng 3 ngày (72 giờ) trong điều kiện tối ưu ánh sáng 6.000 lux và nhiệt độ 20-22°C. Trong điều kiện này các con non có thể nở trước 72h nhưng tỉ lệ nở lớn nhất sẽ xảy ra trong thời gian từ 72h đến 80h. Thử nghiệm cần tối thiểu 120 con non có tuổi khơng lớn hơn 24h sẽ cho kết quả chính xác nhất. Vì thế chúng ta nên tiến hành thử nghiệm (cho sinh vật thử nghiệm phơi nhiễm với độc tố) vào giờ thứ 90 kể từ lúc ủ.
59
Hình 4. 10. Các bước tiến hành ấp trứng Daphnia
4.3.1.6. Chuẩn bị mẫu nước thải thử nghiệm
Một dãy nồng độ pha loãng của nước thải với tỉ lệ 100% - 50% - 25% - 12,5% và 6,25%
Chuyển toàn bộ trứng trong lọ chứa trứng vào rây nhựa Bước 1
Bước 2
Rửa hoàn toàn dung dịch bảo quả trứng với nước cất hoặc nước máy
Nước ngọt tiêu chuẩn 50 ml
Đĩa petri chứa trứng Bước 3
Rửa toàn bộ trứng trong rây chuyển vào đĩa petri với 50 ml nước ngọt tiêu chuẩn đã làm thống khí
Bước 4
6000 lux 20- 22oC
72 h
Ủ trứng trong điều kiện chiếu sáng liên tục với cường độ sáng 6000 lux; Nhiệt độ 20- 22oC; Thời gian 72 giờ
60
được chuẩn bị bằng cách pha loãng liên tục theo tỉ lệ 1: 1 pha loãng với nước ngọt tiêu chuẩn.
Cách tiến hành:
Bước 1: Chuẩn bị 1 dãy 4 bình định mức 100ml được đánh số từ 2 đến 5 và có chứa mỗi