Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.3. Động vật đáy và sự tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy (hến, trùng trục)
1.3.1. Tổng quan về động vật đáy
Động vật đáykhông xương sống cỡ lớn dùng để chỉ những sinh vật sống dưới đáy của các vực nước ngọt như sông, suối, ao, hồ.
Do ánh sáng không thể xuyên xuống vùng nước dưới sâu, nguồn năng lượng của hệ sinh thái dưới đáy sâu thường là các vật chất hữu cơ chìm xuống từ tầng mặt.
Những vật chất phân hủy này duy trì chuỗi thức thức ăn dưới 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 nước, nhiệt độ, độ mặn và kiểu vật liệu nền đáy tất cả đều ảnh hưởng đến loài động vật đáy có mặt ở đó [21].
Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy không xương sống cỡ lớn (hến, trùng trục): Động vật đáy nói chung và loài hến (Corbicula sp.) và trùng trục nói riêng có khả năng tích tụ các kim loại vết nhƣ Cd, Cu, Pb,... với hàm lƣợng lớn hơn so với khả năng đó ở cá và tảo. Hến (Corbicula sp.) và trùng trục (Lanceolaria sp.) có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm lƣợng cao hơn 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy trong môi trường xung quanh. Các KLN tích lũy trong bộ phận cơ thể các loài này được hấp thụ từ bùn đáy, nước và thức ăn nên chúng có thể phản ánh được mức độ và sự tác động của ô nhiễm KLN đến môi trường và hệ sinh thái [11, 21].
Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy phụ thuộc vào nồng độ kim loại, thời gian tiếp xúc, điều kiện môi trường và đặc tính của động vật đáy (loài, tuổi, thói quen ăn uống). Các bộ phận khác nhau cũng tích lũy các kim loại khác nhau.
Hầu hết các kim loại được tích lũy trong gan, thận và mang. Cơ của chúng thường có nồng độ kim loại thấp hơn so với các bộ phận khác [20].
Các động vật thủy sinh phơi nhiễm với kim loại nặng qua các con đường chính là nước, trầm tích và thức ăn. Sinh vật có thể tích lũy kim loại từ môi trường nước qua mang hoặc hấp phụ lên cơ thể ở các động vật có xương sống. Kim loại nặng cũng có thểđƣợc động vật đáytích lũy từ các nguồn thức ăn bao gồm con mồi, trầm tích và vật chất hữu cơ qua đường tiêu hóa. Sự tích lũy kim loại ở động vật không xương sống có thể rất khác nhau giữa các loài, kích thước cơ thể. Hấp phụ là một cơ chế tích lũy quan trọng đối với một số kim loại vì tỷ lệ bề mặt so với khối lƣợng tăng từ các sinh vật lớn hơn đến nhỏ hơn [11].
1.3.2. Tổng quan về loài hến (Corbicula sp.) và loài trùng trục (Lanceolaria sp.) Giới thiệu 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 nước lợ (cửa sông) và nước ngọt.
Hến (Corbicula sp.) chỉ nhỉnh hơn đầu ngón tay, 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 trước 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 thả ấu trùng đã nở bên trong vỏ vào các vùng nước 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 dưới lớp vỏ là áo hến, mặt trong áo tạo thành khoang áo là môi trường dinh dưỡng của hến, có ống hút và ống thoát nước. 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 [18].
Hình 1.2. Hình ảnh Hến (Corbicula sp.) tại vị trí lấy mẫu b. Giới thiệu về loài trùng trục (Lanceolaria sp.)
Trùng trục thuộc họđộng vật thân mềm, lớp thân mềm hai mảnh vỏ (Bivalvia). Có tới 80 chi, gần 1000 loài, đƣợc chia thành 6 họ, phân bố rộng rãi trên thế giới, nhƣng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Á. Chi trùng trục Lanceolaria ở Việt Nam có 4 loài, trong đấy trùng trục có khía (Lanceolaria fruhstorferi) là loài đặc hữu của Việt Nam và loài thường gặp là L.grayi. Loài trùng trục (Lanceolaria sp.) thường có vỏ hẹp, dài , hình mũi giáo, chiều dài gấp 4-5 lần chiều rộng; đuôi vỏ thon dần; mặt vỏ có nhiều nốt sần xếp thành hình chữ chi ở lớp đầu và đỉnh vỏ, xen lẫn các gờ lƣng bụng chạy dọc ở khoảng giữa vỏ; cạnh lƣng vỏ thẳng ngang. Các nốt sần và gờ lƣng bụng mất dần đi ở con lớn. Có màu trắng ngà hay ngà vàng.
Động vật hai mảnh thường được dùng để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng vì chúng đã được định loại rõ ràng; dễ nhận dạng; có kích thước phù hợp; số lượng nhiều; dễ tích tụ chất ô nhiễm; đời sống tĩnh; khả năng sống dài; phân bố rộng; việc lấy mẫu tương đối dễ dàng. Loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ như trùng trục thích hợp để làm chỉ thị sinh học phân tích xác định hàm lƣợng kim loại. Theo một số nghiên cứu, động vật nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng tích tụ hàm lƣợng Cd trong mô
cao gấp 100000 lần so với môi trường xung quanh. Các kim loại nặng tích lũy trong bộ phận cơ thể trùng trục được hấp thụ từ bùn đáy, nước và thức ăn nên chúng có thể phản ánh đƣợc mức độ và sự tác động của ô nhiễm kim loại nặng đến môi trường và hệ sinh thái [11].
Các yếu tố kích thước, lượng thịt, mùa sinh sản, nhiệt độ, pH của môi trường là những yếu tố ảnh hưởng tới sự tích tụ chất ô nhiễm trong cơ thể chúng.
Hình 1.3. Hình ảnh của loài trùng trục (Lanceolaria sp.) ở vị trí lấy mẫu
1.3.3. Một số nghiên cứu về sự tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy trên thế giới và ở Việt Nam
Trên thế giới:
Loài động vật không xương sống cỡ lớn là một thành phần quan trọng của hệ sinh vật đáy có đời sống tĩnh, phân bố rộng, kích thước tương đối lớn, việc lấy mẫu dễdàng. Các KLN tích lũy trong bộ phận cơ thể được hấp thụ từbùn đáy, nước và thức ăn, nên chúng có thể phản ánh đƣợc mức độ và sự tác động của ô nhiễm KLN đến môi trường và hệ sinh thái.
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 khả năng 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)
Nghiên cứu của El – Sikaily A và cộng sự ở 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:
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 xương sống cỡ lớn và chất lượng nước sinh học nền đáy tại sông Vàm Cỏ Đông, 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 sự đã công bố kết quả nghiên cứu đa dạng sinh học quần xã ĐVĐ không xương 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 sự tích 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.) tương quan thuận với khối lượng và kích thước cơ thể [18].
Năm 2010, Nguyễn Văn Khánh và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu sử dụng chỉ thị sinh học ĐVĐ không xương sống cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước ở các hồ của thành phố Đà Nẵng.
Năm 2016, Phạm Huyền Trang đã công bố kết quả nghiên cứu sử dụng ĐVĐ không xương sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lượng nước 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 [13].
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 chưa có sự đánh giá sự ảnh hưởng của thời gian sống, môi trường đến khả năng tích lũy của các loài nhuyễn thể không
Hiện nay, có một số công trình nghiên cứu về mối quan hệ 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, Võ 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 lượng Cd trong trầm tích và trong mô cơ loài Hến có mối tương quan chặt với hệ số r = 0,81; hàm lượng Pb có mối tương quan cao với r = 0,67 [24].
Năm 2014, Hoàng Thị Hoa đã công bố kết quả nghiên cứu đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong nước, trầm tích và khả năng tích lũy trong động vật nhuyễn thể hai mảnh vỏ tại một số sông, hồở khu vực Hà Nội [12].
Việc phân tích tương quan để đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố này đến khả năng tích lũy KLN là vấn đề cần thiết vì nó có ý nghĩa lớn đối với khả năng sử dụng loài động vật không xương sống cỡ lớn đểđánh giá ô nhiễm KLN.
Năm 2018, nghiên cứu của Lê Đăng Ngọc và nhóm nghiên cứu, đã xác định đƣợc mức độ tích lũy kim loại Cu, Pb và Cd trong trầm tích sông Cầu, trong loài loài ốc vặn (Sinotaia reevei fischer), loài hến (Corbicula sp.) và xác định mối tương quan giữa 3 kim loại Cu, Pb và Cd trong loài ốc cạn (Sinotaia reevei fischer), loài hến (Corbicula sp.) và trầm tích sông Cầu [23].