PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Ý nghĩa của đề tài- 123docz.net

3. Ý nghĩa của đề tài

2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Phƣơng pháp hồi cứu tài liệu

Thu thập và tổng hợp thông tin từ các nguồn tài liệu về sinh vật cảnh báo, phƣơng pháp thử nghiệm độc học cấp tính, phƣơng pháp giám sát sinh học, hệ thống cảnh báo sớm ô nhiễm nguồn nƣớc dựa trên hành vi phản ứng của sinh vật và các nghiên cứu về cá Ngựa vằn đƣợc sử dụng trong thử nghiệm.

2.3.2. Phƣơng pháp thí nghiệm độc học

a) Xác định khoảng gây độc cho cá

Thí nghiệm dựa trên ngƣỡng gây độc của NaOCl đối với cá ở một số nghiên cứu trƣớc. Xác định khoảng nồng độ gây chết cá từ 10 – 90%.

b) Thí nghiệm độc học LC50-24h

Sau khi xác định đƣợc khoảng gây độc cho cá, tiến hành thí nghiệm với dãy năm nồng độ natri hipoclorit (NaOCl) đối với cá Ngựa vằn: 33,33; 40; 51,67; 53,33; 58,33 mg/L và đối chứng (0 mg/L). Với mỗi nồng độ lặp lại 4 lô, mỗi lô có 10 con cá/3lít nƣớc. Thí nghiệm đƣợc thực hiện theo phƣơng pháp tĩnh trong 24h, sục khí thƣờng xuyên. Thí nghiệm đƣợc theo dõi và ghi nhận số cá chết thƣờng xuyên sau khi bố trí. Khi phát hiện cá chết, ghi nhận

17 số liệu rồi vớt cá ra để hạn chế ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc. Hình 2.2: Bố trí thí nghiệm LC50- 24h Hình 2.3: Cá Ngựa vằn trong thí nghiệm LC50

Nhiệt độ, oxy hòa tan, pH đƣợc đo vào lúc bắt đầu và kết thúc thí nghiệm, để theo dõi sự ảnh hƣởng của các yếu tố đến kết quả thí nghiệm.

Thí nghiệm đƣợc thực hiện theo hƣớng dẫn của OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) về hóa chất và cá trong thí nghiệm độc tính cấp tính.

2.3.3. Phƣơng pháp thí nghiệm theo dõi sự thay đổi hành vi của cá

Dựa trên kết quả LC50-24h của cá, tiến hành thí nghiệm theo dõi sự thay đổi hành vi với các mẫu nƣớc sau: nƣớc cấp, nƣớc sông, nƣớc sông chứa 10% LC50-24h, 20% LC50-24h , 30% LC50-24h, 40% LC50-24h với tần suất lặp lại 3 lần cho mỗi thí nghiệm.

Bể thí nghiệm là bể hồi lƣu, đƣợc làm bằng kính với dung tích 9 lít. Bóng đèn huỳnh quang đƣợc gắn phía trên mỗi bể để duy trì ánh sang cần thiết. Cá đƣợc thích nghi trong môi trƣờng nƣớc 1 giờ trƣớc khi tiến hành thí

nghiệm giám sát hành vi trong 5 giờ. Không cho cá ăn trong vòng 24h trƣớc khi thực hiện thí nghiệm để tránh hiện tƣợng nƣớc bị ô nhiễm do chất thải từ cá. Hoạt động bơi của cá sẽ đƣợc ghi lại bằng hai camera gắn ở phía trên và mặt bên của bể và truyền trực tiếp đến máy tính trung tâm, dữ liệu đƣợc xử lý bằng phần mềm Matlab và xuất dữ liệu trên phần mềm Microsolf Excel để phân tích. Hoạt động bơi của cá Ngựa vằn đƣợc xác định bằng cách theo dõi quãng đƣờng di chuyển của cá trong bể thử nghiệm mỗi 5 phút và theo dõi liên tục trong 5 giờ.

Theo dõi nhiệt độ, pH, DO trong quá trình tiến hành thí nghiệm.

Hình 2.4: Sơ đồ thí nghiệm giám sát hành vi cá Ngựa Vằn

2.3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu

 Xử lý số liệu thống kê và vẽ biểu đồ bằng phần mền Excel.

 So sánh các giá trị trung bình bằng phƣơng pháp phân tích ANOVA và kiểm tra LSD với mức ý nghĩa α = 0,05.

 Phân tích và vẽ biểu so sánh hành vi của cá bằng phần mềm Origin version 6.0.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. KẾT QUẢ LC50-24h

3.1.1. Nhiệt độ, pH, DO trong thời gian làm thí nghiệm

Sau khi tiến hành đo đạt các yếu tố vật lí, hóa học nhƣ nhiệt độ, oxy hòa tan, pH vào lúc bắt đầu tiến hành thí nghiệm và thời điểm kết thúc thí nghiệm, nhằm theo dõi sự ảnh hƣởng của các yếu tố này đến kết quả thí nghiệm, thu đƣợc các kết quả nhƣ sau:

Bảng 3.1. Nhiệt độ, pH và oxy hòa tan trong thời gian làm thí nghiệm LC50

Chỉ tiêu Lô

Oxy hòa tan (mg/L) Nhiệt độ (o

C) pH

Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra

Đối chứng 7,03±0,21 7,13±0,17 26,25±0,96 27,00±1,15 6,98±0,11 7,06±0,19 NV1 6,90±0,14 6,95±0,13 27,00±0,82 27,25±0,96 7,07±0,21 7,25±0,15 NV2 6,95±0,13 7,00±0,22 26,50±1,29 27,25±1,71 7,26±0,07 7,25±0,23 NV3 6,90±0,18 7,05±0,13 27,00±0,82 27,50±1,29 7,36±0,16 7,40±0,12 NV4 7,00±0,18 7,08±0,13 27,50±1,29 27,50±0,58 7,41±0,19 7,53±0,18 NV5 6,95±0,13 6,85±0,26 26,50±1,29 27,50±1,00 7,51±0,13 7,57±0,17

Trong thời gian thí nghiệm, các yếu tố nhiệt độ, pH, oxy hòa tan không có sự thay đổi có ý nghĩa về mặt thống kê (α = 0,05) ở thời điểm bắt đầu và kết thúc thí nghiệm. Các giá trị trên đều nằm trong giới hạn sinh thái của cá Ngựa vằn.

3.1.2. Giá trị LC50 -24h của NaOCl đối với cá Ngựa vằn

Sau 24h tiếp xúc với hóa chất, ở nghiệm thức đối chứng không có cá chết, nồng độ thấp nhất (33,33 mg/L) cá chết khoảng 2,5%. Tỷ lệ cá chết tăng dần theo nồng độ NaOCl theo trình tự nồng độ càng cao tỷ lệ cá chết càng nhiều (Bảng 3.2) và cá chết cao nhất ở nồng độ cao nhất (58,33 mg/L) là 57,5% .

Bảng 3.2. Tỷ lệ cá Ngựa vằn chết theo nồng độ NaOCl và giá trị LC50

Nồng độ (mg/L) ĐC 33,33 40,00 51,67 53,33 58,33 Tỷ lệ cá chết (%) 0 2,50 10,00 22,50 30,00 57,50

LC50-24h (mg/L) 57,02

Sự tƣơng quan giữa nồng độ NaOCl và tỉ lệ cá chết (%) đƣợc thể hiện ở hình 3.1.

Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự tương quan giữa phần trăm cá Ngựa vằn chết phụ thuộc vào nồng độ NaOCl trong 24h

Kết quả tính toán cho thấy nồng độ gây chết 50% của NaOCl lên cá Ngựa vằn sau 24h là 57,02 mg/L.

3.2. KẾT QUẢ THEO DÕI HÀNH VI BƠI CỦA CÁ NGỰA VẰN TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC CẤP VÀ NƢỚC SÔNG TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC CẤP VÀ NƢỚC SÔNG

3.2.1. Nhiệt độ, pH, DO trong thời gian làm thí nghiệm

Bảng 3.3. Thông số đầu vào và đầu ra của thí nghiệm

Mẫu DO (mg/L) (n=3) pH (n=3) Nhiệt độ (oC) (n=3) Độ mặn (o/oo) Nƣớc cấp Đầu vào 5,9±0,15 6,6±0,1 31,0±1,0 0,0 Đầu ra 5,8±0,15 6,7±0,05 32,5±0,3 0,0 Nƣớc sông Đầu vào 5,3±0,10 6,9±0,1 30,8±1,0 0,01

Đầu ra 5,0±0,15 6,8±0,1 32,3±0,5 0,01 Các thông số vật lý - hóa học từ lúc tiến hành thí nghiệm đến khi thí nghiệm kết thúc không có sự sai khác khi tiến hành phân tích ANOVA và so sánh LSD với mức ý nghĩa α = 0,05.

3.2.2. Hành vi bơi của cá trong thời gian làm thí nghiệm

Để thực hiện việc xác định sự thay đổi hành vi của cá đối với các môi trƣờng nƣớc khác nhau cần thiết lập giới hạn thay đổi bình thƣờng của cá trong môi trƣờng chuẩn (ở đây là môi trƣờng nƣớc cấp). Tuy nhiên, trong quá trình thí nghiệm, xét thấy hoạt động bơi của cá có xu hƣớng giảm theo thời gian tiếp xúc với chất độc, điều này có thể gây ảnh hƣởng đến quá trình so sánh hoạt động bơi của cá trong các môi trƣờng khác nhau, do đó các giới hạn (95%) đã đƣợc thành lập (Hình 3.2.) theo linear fit bằng phần mềm Origin 6.0.

Hình 3.2. Quãng đường di chuyển và khoảng giới hạn của cá Ngựa vằn trong môi trường nước cấp

Sự di chuyển của cá ở môi trƣờng nƣớc cấp và nƣớc sông trong thời gian thí nghiệm đƣợc thể hiện ở hình 3.3. Hành vi bơi của cá trong môi trƣờng nƣớc sông không có sự sai khác so với hành vi bơi trong môi trƣờng nƣớc cấp. Cụ thể, 96,7% khoảng thời gian thí nghiệm với nƣớc sông, quãng đƣờng di chuyển của cá nằm trong mức giới hạn 95% của nƣớc cấp.

Hình 3.3. So sánh quãng đường di chuyển của cá trong môi trường nước cấp - nước sông

Kết quả thí nghiệm cho thấy, quãng đƣờng di chuyển của cá trong môi trƣờng nƣớc cấp và môi trƣờng nƣớc sông không có sự sai khác về mặt thống kê khi phân tích ANOVA và so sánh LSD với mức ý nghĩa α = 0,05 (Bảng 3.3). Điều này chứng tỏ môi trƣờng nƣớc sông ở khu vực Cầu Đỏ tại thời điểm tiến hành thí nghiệm không có sự ô nhiễm dẫn đến việc thay đổi hành vi bơi ở cá Ngựa vằn. Do đó, có thể sử dụng nƣớc sông làm môi trƣờng chuẩn để thực hiện việc so sánh hành vi bơi của cá Ngựa vằn trong các môi trƣờng nƣớc sông chứa 10%, 20%, 30% và 40% LC50-24h.

Bảng 3.4. Kết quả quãng đường di chuyển của cá trong 5h

Nhóm Tổng quãng đƣờng trong 5 giờ (m) (n=3) Trung bình quãng đƣờng trong 5 phút (m) (n=3) Nƣớc cấp 2074,09±211,32a 34,57±3,52a Nƣớc sông 2045,24±359,46a 34,09±5,99a Nƣớc sông chứa 10% LC50 3017,41±96,84b 50,29±1,61b Nƣớc sông chứa 20% LC50 1590,02±80,59c 26,50±1,34c Nƣớc sông chứa 30% LC50 799,64±226,32d 13,33±3,77d Nƣớc sông chứa 40% LC50 701,66±327,41d 11,69±5,46d

Ghi chú: Các giá trị trung bình có cùng chữ cái a, b, c, d ở cùng một cột không có sự khác nhau có ý nghĩa (α=0,05).

3.3. KẾT QUẢ THEO DÕI HÀNH VI BƠI CỦA CÁ NGỰA VẰN TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC SÔNG CHỨA 10%, 20%, 30% VÀ TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC SÔNG CHỨA 10%, 20%, 30% VÀ 40% LC50-24h

3.3.1. Nhiệt độ, pH, DO trong thời gian làm thí nghiệm

Bảng 3.5. thể hiện các giá trị pH, oxy hòa tan, nhiệt độ và độ mặn tại thời điểm bắt đầu và kết thúc thí nghiệm theo dõi sự thay đổi hành vi của cá ở môi trƣờng nƣớc sông có chất ô nhiễm.

Bảng 3.5. Thông số đầu vào và đầu ra của thí nghiệm

Mẫu DO (mg/L) (n=3) pH (n=3) Nhiệt độ (o C) (n=3) Độ mặn Nƣớc sông Đầu vào 5,3±0,10 6,9±0,1 30,8±1,0 0,01

Đầu ra 5,0±0,15 6,8±0,1 32,3±0,5 0,01 10% LC50-24h Đầu vào 6,2±0,15 7,1±0,1 31,0±1,5 0,01 Đầu ra 6,0±0,11 6,9±0,1 32,5±1,5 0,01 20%LC50-24h Đầu vào 6,3±0,10 7,0±0,1 32,3±0,5 0,01 Đầu ra 6,1±0,10 6,8±0,05 33,6±0,5 0,01 30% LC50-24h Đầu vào 6,2±0,15 7,2±0,1 31,0±1,5 0,01 Đầu ra 6,0±0,11 6,9±0,1 32,5±1,5 0,01 40%LC50-24h Đầu vào 6,3±0,10 7,0±0,1 32,3±0,5 0,01 Đầu ra 6,1±0,10 6,9±0,05 33,6±0,5 0,01 Các thông số vật lý - hóa học từ lúc tiến hành thí nghiệm đến khi thí nghiệm kết thúc không có sự sai khác khi tiến hành so sánh ANOVA và phân tích LSD với mức ý nghĩa α = 0,05.

Độ pH có sự thay đổi không đáng kể ở thí nghiệm với 10%, 20%, 30% và 40% LC50-24h. Điều này đảm bảo rằng những thay đổi hành vi quan sát đƣợc chỉ dẫn do các tác động của natri hypoclorit [17].

3.3.2. Hành vi bơi của cá trong thời gian làm thí nghiệm

Thử nghiệm độc tính cấp tính đã xác định LC50-24h NaOCl đối với cá Ngựa vằn là 57,02 mg/L (Hình 3.1). Dựa trên kết quả này, thành lập nồng độ để đánh giá ảnh hƣởng của LC50-24h đối với hoạt động bơi của cá Ngựa vằn: 10% (5,7 mg/L), 20% (11,4 mg/L), 30% (17,1 mg/L), 40% (22,8 mg/L).

Khoảng giới hạn 95% hoạt động của cá với môi trƣờng nƣớc sông đƣợc xác định theo linear fit bằng phần mềm Origin6.0 tƣơng tự nhƣ trong môi trƣờng nƣớc cấp.

Hình 3.4. Quãng đường di chuyển và khoảng giới hạn của cá Ngựa vằn trong môi trường nước sông

Dựa vào bảng 3.4. nhận thấy, quãng đƣờng di chuyển của cá Ngựa vằn tăng cao khi ở nồng độ 10% LC50 sau đó giảm dần theo sự gia tăng nồng độ chất ô nhiễm. Kết quả tƣơng tự cũng đƣợc quan sát thấy ở nghiên cứu của Little và cs (1989) [22], hoạt động bơi của cá suy giảm khi cá tiếp xúc với DEF (photpho hữu cơ làm rụng lá) hay 2,4-DMA ở nồng độ cao (5 - 50% LC50), một nghiên cứu khác ở cá vƣợt mặt trời (Bluegill) cũng đã chứng minh điều tƣơng tự, chuyển động của toàn bộ cơ thể cá suy giảm khi có sự gia tăng nồng độ chất ô nhiễm [18].

Hình 3.5. Quãng đường di chuyển của cá trong môi trường nước sông và nước sông chứa 10% LC50

Ở môi trƣờng nƣớc sông chứa 10% LC50-24h hành vi bơi của cá tăng lên đáng kể, điều này có thể coi là một trạng thái tăng động của cá – tác nhân gây stress[17]. Cá có xu hƣớng chạy trốn khi môi trƣờng bị ô nhiễm.

Hình 3.6. Quãng đường di chuyển của cá trong môi trường nước sông và nước sông chứa 20% LC50

Quãng đƣờng di chuyển của cá Ngựa vằn giảm dần khi chất ô nhiễm trong môi trƣờng gia tăng. Khi so sánh quãng đƣờng di chuyển mỗi 5 phút của cá ở môi trƣờng này đối với môi trƣờng nƣớc sông thấy có sự sai khác rõ rệt (α = 0,05). Cụ thể, ở 20% LC50-24h quãng đƣờng di chuyển của cá là 1590,02±80,59 m, trong khi quãng đƣờng di chuyển của cá ở môi trƣờng nƣớc sông là 2045,24±359,46 m.

Hình 3.7. Quãng đường di chuyển của cá trong môi trường nước sông và nước sông chứa 30% LC50

Sự thay đổi hành vi bơi cũng đƣợc quan sát thấy ở nhóm thí nghiệm 30% ngay khi tiến hành thí nghiệm, cá bơi chậm hơn, quãng đƣờng di chuyển ngắn hơn, chủ yếu là đứng yên tại chỗ.

Thực hiện so sánh ANOVA và phân tích LSD với mức ý nghĩa α = 0,05 cho thấy quãng đƣờng di chuyển mỗi 5 phút của cá ở môi trƣờng chứa 30% LC50-24h thấp hơn ở môi trƣờng nƣớc sông và thấp hơn cả môi trƣờng nƣớc sông chứa 20% LC50-24h. Chứng tỏ tốc độ bơi của cá chậm lại khi ô nhiễm tăng lên ở mức 30% LC50-24h.

Hình 3.8. Quãng đường di chuyển của cá trong môi trường nước sông và nước sông chứa 40% LC50

Theo hình 3.8. cho thấy quãng đƣờng di chuyển của cá Ngựa vằn ở môi trƣờng nƣớc sông chứa 40% LC50-24h có sự suy giảm so với quãng đƣờng di chuyển trong môi trƣờng đối chứng (môi trƣờng nƣớc sông). So sánh quãng đƣờng di chuyển của cá trong môi trƣờng chứa 40% LC50-24h với môi trƣờng chứa 30% LC50-24h thì không thấy sự khác biệt về ý nghĩa ( α = 0,05) (bảng 3.3).

Các kết quả trên cho thấy tốc độ di chuyển của cá giảm ở nồng độ 20% LC50-24h trở lên. Việc suy giảm hành vi bơi có thể là một hành vi thích ứng về mặt sinh lý làm giảm hoạt động trao đổi chất cân bằng nội môi từ đó giảm nguy cơ tử vong [23], [24].

LC50-24h hoạt động bơi của cá gia tăng đáng kể, mức độ ô nhiễm từ 20% LC50-24h trở lên, hoạt động bơi giảm dần. Khi tiến hành so sánh ANOVA và phân tích LSD với mức ý nghĩa α = 0,05 nhận thấy quãng đƣờng di chuyển của cá đã có sự sai khác rõ rệt so với môi trƣờng nƣớc sông. Do đó, cá Ngựa vằn có thể phát hiện chất ô nhiễm ở nồng độ 10% LC50-24h với sự thay đổi hành vi là gia tăng hoạt động bơi và suy giảm dần ở nồng độ 20% LC50-24h trở lên so với hoạt động ở môi trƣờng nƣớc bình thƣờng.

CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. KẾT LUẬN

1. Thí nghiệm đã xác định đƣợc LC50-24h của NaOCl đối với cá Ngựa vằn là 57,02 mg/L.

2. Hành vi của cá Ngựa vằn không có sự khác nhau về ý nghĩa thống kê giữa môi trƣờng nƣớc cấp và nƣớc sông. Chứng tỏ môi trƣờng nƣớc sông tại thời điểm thực hiện thí nghiệm không bị ô nhiễm quá mức làm ảnh hƣởng đến hành vi của cá. Do đó có thể chọn môi trƣờng nƣớc sông làm môi trƣờng chuẩn khi thực hiện giám sát nguồn nƣớc tại khu vực.

3. Cá Ngựa vằn có thể cảnh báo ô nhiễm từ mức độ 10% LC50-24h với sự thay đổi hành vi là gia tăng hoạt động bơi và suy giảm dần ở nồng độ 20% LC50-24h trở lên.

4.2. KIẾN NGHỊ

Cần hạn chế hơn nữa các yếu tố có thể ảnh hƣởng đến độ chính xác của kết quả thí nghiệm nhƣ: kích thƣớc bể thí nghiệm, nhiệt độ, hàm lƣợng oxy hòa tan, ánh sáng, tiếng ồn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt

[1] Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường, NXB Đại học quốc gia TP HCM.

[2] Phạm Thị Hồng Hà, Nguyễn Văn Khánh, Lê Thị Quế (2009). Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng chì (Pb) và cadmium (Cd) ở loài Sò lông (Anadara subcrenata Linnaeus) và Ngao dầu (Meretrix meretrix Linnaeus) vùng cửa sông, TP. Đà Nẵng. Tạp chí sinh học số 2-2009.

[3] Hồ Thanh Hải, Phan Văn Mạch (1997) Một số kết quả nuôi thực nghiệm loài giáp xác râu ngành Daphnia casinata và thử nghiệm độc tố trên đối tƣợng này, Tạp chí Sinh học.

[4] Đào Lệ Hằng (2006), Cục Chăn nuôi – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, “Môi trường nông thôn và một số biện pháp đơn giản giảm thiểu ô nhiễm”, Tạp chí Tài nguyên và Môi trƣờng, tháng 8/2006, trang 24 – 27. [5] Nguyễn Văn Khánh, Phạm Thị Hồng Hà, Đàm Minh Anh (2010), đánh giá chất lƣợng nƣớc sông Cầu Đỏ -Túy Loan ở TP.Đà Nẵng bằng hệ thống BMWPVIET.

[6] Nguyen Van Khanh, Vo Van Minh, Kieu Thi Kinh, Tran Duy Vinh, Phan Thi Hien (2012),Use of BMWPVIET and ASPT indices as bioindicators