7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.1.4.2. Ảnh hưởng tiêu cực
Thuỷ vực giàu dinh dưỡng gây nguy hại cho hệ thuỷ sinh và tác động xấu đến chất lượng nguồn nước sử dụng trong sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và vui chơi giải trí [22]. Môi trường nước có chứa quá nhiều chất dinh dưỡng nitơ và phốtpho sẽ làm cho thực vật phù du phát triển mạnh, tăng sinh khối, đặc biệt là tảo que (filamentous algae), tảo xanh nở hoa (green algal bloom) và nhiều loại tảo độc khác (như microcystis). Hàm lượng chất diệp lục cũng tăng lên đáng kể và khi bị thối rữa, phân hủy dẫn đến làm giảm nghiêm trọng hàm lượng oxi hòa tan trong nước, yếu tố cơ bản của quá trình tự làm sạch của môi trường nước, đặc biệt là ở những nơi có độ sâu đáng kể. Sự phân hủy của tảo là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự thiếu oxi nghiêm trọng trong nước. Quá trình này xảy ra theo phương trình (1.2):
CH2O106(NH3)16H3PO4 + 138O2
106CO2 + 122H2O + 16HNO3 + H3PO4 (1.2) Từ phản ứng (1.2), cho thấy cứ 1 phân tử thực vật phù du thì sử dụng 276 nguyên tử oxi để tiến hành phản ứng phân hủy, đồng thời giải phóng một lượng đáng kể CO2 và axit vào trong môi trường làm giảm pH của nước, làm cho nước bị nhiễm bẩn, có mùi hôi thối, cá chết hàng loạt. Đặc biệt là thải ra một số chất chứa độc tố có hại ảnh hưởng đến các thực vật thuỷ sinh và nguy hại đến sức khoẻ của con người.
Quá trình phú dưỡng làm thay đổi thành phần quần thể tảo trong thủy vực, làm bùng phát sự phát triển của loài tảo lam (hoặc vi khuẩn lam) là một loài có thể sản sinh ra độc tố microcystin. Đây là một loại độc tố gây tổn thương gan, chúng chứa những vòng peptit với hợp chất phổ biến là Microcystin. Hợp chất này được
tách ra đầu tiên từ loài vi khuẩn lam Microcystis aeruginosa, ngoài ra còn được tạo bởi những loài khác như Anaebaena, Nostoc, Osillatoria, Anaebaenopsis và
Hapalosiphon. Các loại này có heptapeptit mạch vòng chứa 1 aminoaxit đặc hiệu
(ADDA) chuỗi bên. Cho đến nay, đây là những dạng cấu trúc đặc hiệu chỉ gặp ở
microcystin và nodularin - một loại pentapeptit vòng của vi khuẩn lam ở trong nước
lợ [31].
Cơ chế gây độc của microcystin ở mức độ phân tử là ức chế hepatocyte protein photphat PP1 và PP2A. Từ đó gây ra siêu phosphoryl hoá cytokeratin và dẫn đến sự phá vỡ các vi sợi, thoát dịch tế bào và chảy máu gan động vật. Sự tiếp xúc lâu dài với nồng độ microcystin thấp trong nước uống là nhân tố gây ra ung thư gan ở người. Các nghiên cứu cơ chế độc học tế bào đã cho biết microcystin ảnh hưởng đến các cấu trúc tế bào, quá trình nguyên phân và điều này giúp giải thích khả năng kích thích gây ung thư của chúng [29]. Độc tố cũng gây ảnh hưởng xấu đến hai loại emzyme là serine-photphatase và threonin-photphatase liên quan đến sự điều hoà phát triển các tế bào nhân thật (Eukaryote). Photphatase có chức năng điều khiển sự hoạt động của tế bào động thực vật trong quá trình phân chia, sinh trưởng, trao đổi chất, sao chép AND và sự biểu hiện các tính trạng có liên quan. Điều đó cho thấy
microcystin có thể ảnh hưởng đến các chức năng của tế bào nhân thật ở mức độ
phân tử và từ đó có thể ảnh hưởng tới các động thực vật thuỷ sinh sống trong môi trường có sự tiếp xúc với loại độc tố này [31, 82].
Cụ thể, một số tác động tiêu cực của việc phú dưỡng thủy vực như sau: - Phá vỡ hệ thủy sinh thái (che sáng, ngăn cản oxi không khí hòa tan vào nước, giải phóng chất độc, tiêu tốn oxi khi phân hủy, gây chết thủy sinh vật,…).
- Tác động trực tiếp đến con người, gây nhiễm độc tảo ở người, rối loạn đường ruột, đường hô hấp. Về mức độ độc của tảo lam, nghiên cứu thế giới cho thấy nó độc gấp 50 – 100 lần so với hợp chất xyanua.
- Gây nên nạn thủy triều đỏ, nhiễm độc cá da trơn và phát triển sán lá.
- Tác động đến động vật bậc cao như gây ngộ độc động vật liên quan đến sự nở hoa của tảo, các độc tố gây bệnh cho chim nước.
- Tác động đến giá trị sử dụng thủy vực cho các mục đích sinh hoạt, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản và giải trí du lịch nghỉ dưỡng. Giảm chất lượng đầu vào cho nguồn nước uống và nước sinh hoạt. Gây tắc nghẽn bộ lọc trong các nhà máy, xí nghiệp. Gây mất thẩm mỹ, gây mùi khó chịu do tảo phát triển, chết đi và bị phân hủy tạo ra các khí độc như H2S, CH4,…
Sự phú dưỡng nước hồ đô thị và các dòng sông, kênh dẫn nước thải gần các thành phố lớn đã trở thành hiện tượng phổ biến và là vấn đề bức xúc ở hầu hết các nước trên thế giới (Úc, Trung Quốc, Nam Phi, Mỹ,…) [54]. Phú dưỡng thủy vực tác động tiêu cực tới hoạt động văn hoá của dân cư đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái nước hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của đô thị.