Tài liệu Nghiên cứu khả năng tích lũy và đào thải cadimi (cd), chì (pb) trong mô hến (corbicula sp.) ở điều kiện phòng thí nghiệm (2)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG KHOA ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY VÀ ĐÀO THẢI CADIMI (Cd), CHÌ (Pb) TRONG MÔ HẾN (Corbicula sp.) Ở ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Huy MSSV: 0150100016 Khóa: 01ĐH - ĐCMT TP.HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG KHOA ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY VÀ ĐÀO THẢI CADIMI (Cd), CHÌ (Pb) TRONG MÔ HẾN (Corbicula sp.) Ở ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Huy MSSV: 0150100016 Khóa: 01ĐH - ĐCMT Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Thanh Lưu TPHCM, ngày 06 tháng 12 năm 2016 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập và làm đồ án tốt nghiệp vừa qua em đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng tận tình của khoa Địa chất Khoáng sản, gia đình và bạn bè. Trước hết em xin chân thành cảm ơn đến Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM và Khoa Địa chất Khoáng sản đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho em hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Thanh Lưu đã hết lòng tận tụy hướng dẫn em trong thời gian em thực tập và làm đồ án tốt nghiệp, đồng thời em xin chân thành cảm ơn Thầy đã giúp đỡ, định hướng cho em để có thể hoàn thành báo cáo đồ án tốt nghiệp của mình một cách hoàn thiện nhất. Trong quá trình thực hiện hoàn thành đồ án tốt nghiệp sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế nhất định. Vì vậy, em rất mong nhận được sự nhận xét, chỉ bảo, đóng góp ý kiến của quý thầy cô hướng dẫn từ nhà trường để em có thể cải thiện, rèn luyện thêm. Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và cổ vũ em trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn! i MỤC LỤC TÓM TẮT ......................................................................................................................1 MỞ ĐẦU .........................................................................................................................2 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...................................................2 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..............................................................3 3. NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...........................................................3 3.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................3 3.2. Phạm vi nghiên cứu ..........................................................................................4 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................................................4 4.1. Phương pháp thu thập tài liệu và tham khảo tài liệu ........................................4 4.2. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..........................................................................................5 1.1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ...................5 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước .................................................................................5 1.1.2. Nghiên cứu trong nước ..................................................................................7 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGHIÊN CỨU .........................................................9 1.2.1. Các khái niệm chính ......................................................................................9 1.2.2. Độc tính của cadimi (Cd) và chì (Pb) đối với con người ..............................9 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................13 2.1. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP TÀI LIỆU VÀ THAM KHẢO TÀI LIỆU .......13 2.2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ...................................................................13 2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH – THÍ NGHIỆM ..............................................15 2.3.1. Phương pháp tách chiết ...............................................................................15 2.3.2. Phương pháp phân tích ................................................................................16 2.3.3. Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp phân tích .....................................16 2.4. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT, THĂM DÒ Ý KIẾN CỘNG ĐỒNG ...............17 2.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ..................................................................17 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..............................................................19 3.1. KẾT QUẢ ...........................................................................................................19 3.1.1. Độ tin cậy của kết quả nghiên cứu ..............................................................19 3.1.2. Tích lũy và đào thải Cd và Pb khi phơi nhiễm riêng lẻ ...............................20 ii 3.1.3. Tích lũy và đào thải Cd và Pb khi phơi nhiễm kết hợp ...............................22 3.1.4. Hệ số tích lũy sinh học - Bioconcentration factor (BCF) ............................23 3.1.5. Tốc độ tích lũy (CF), tốc độ đào thải (PR) của nghiên cứu ........................25 3.1.6. Kết quả khảo sát tình hình sử dụng hến ......................................................27 3.1.7. Đánh giá rủi ro lên sức khỏe con người ......................................................30 3.2. THẢO LUẬN .....................................................................................................39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................42 KẾT LUẬN ...............................................................................................................42 KIẾN NGHỊ ...............................................................................................................43 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................44 PHỤ LỤC .....................................................................................................................48 iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AAS Atomic absorption spectrometer BCF Bioconcentration Factor BYT Bộ Y tế CF Concentration Factor DW Trọng lượng khô EC Khối thành viên liên minh Châu Âu EDL Electrodeless discharge lamps EU Liên minh Châu Âu FW Trọng lượng tươi ICP - OES Inductively coupled plasma optical emission spectrometry KLN Kim loại nặng PR Percentages of metal reduction PTWI Provisional tolerable weekly intake QA Quality Assurance QC Quality Control QCVN Quy chuẩn Việt Nam RQ Risk Quotient SE Standard Error TP.HCM Thành phố Hồ Chí Minh WHO Tổ chức Y tế thế giới iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ chuyển hóa Cd và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người.........10 Hình 1.2. Sơ đồ chuyển hóa Pb và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người .........12 Hình 2.1. Sơ đồ tóm tắt quá trình nuôi giữ, phơi nhiễm và đào thải hến với KLN...... 14 Hình 2.2. Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý mẫu trước khi phân tích .................................15 Hình 2.3. Các bước tiến hành khảo sát, thăm dò ý kiến người sử dụng hến .................17 Hình 3.1. Biểu đồ hệ số tương quan của các mẫu đánh giá QA, QC ........................... 20 Hình 3.2. Kết quả tích lũy và đào thải Cd, Pb trong hến ở thí nghiệm riêng lẻ ............21 Hình 3.3. Kết quả tích lũy và đào thải Cd, Pb trong hến ở thí nghiệm kết hợp ............22 Hình 3.4. Hệ số tích lũy sinh học (BCF) của hến đối với Cd, Pb .................................23 Hình 3.5. Hệ số tích lũy sinh học (BCF) của hến đối với Cd, Pb .................................24 Hình 3.6. Tốc độ tích lũy (CF), tốc độ đào thải (PR) của Cd, Pb lên hến ở thí nghiệm riêng lẻ ...........................................................................................................................25 Hình 3.7. Tốc độ tích lũy (CF), tốc độ đào thải (PR) của Cd, Pb lên hến ở thí nghiệm kết hợp ...........................................................................................................................26 Hình 3.8. Biểu đồ biểu thị % các địa điểm mua hến của người tiêu dùng ....................27 Hình 3.9. Biểu đồ biểu thị % tần suất ăn hến/ tuần .......................................................27 Hình 3.10. Biểu đồ biểu thị % lượng tiêu thụ hến trong một bữa ăn/ người .................28 Hình 3.11. Biểu đồ biểu thị nguồn thông tin về KLN có trong hến ..............................29 Hình 3.12. Biểu đồ biểu thị ý kiến người tiêu dùng về độ an toàn khi ăn hến ..............29 Hình 3.13. Hàm lượng KLN của nghiên cứu so với QCVN 8-2: 2011/BYT ...............30 Hình 3.14. Hàm lượng KLN của nghiên cứu so với QCVN 8-2: 2011/BYT ...............31 Hình 3.15. Hàm lượng KLN của nghiên cứu so với giới hạn của EU ..........................32 Hình 3.16. Hàm lượng KLN của nghiên cứu so với giới hạn của EU ..........................33 Hình 3.17. PTWI Cd, Pb ăn vào hàng tuần đối với người trưởng thành .......................35 Hình 3.18. PTWI Cd, Pb ăn vào hàng tuần đối với trẻ em ............................................36 Hình 3.19. Kết quả rủi ro (RQ) ở thí nghiệm riêng lẻ ...................................................37 Hình 3.20. Giá trị (RQ) ở thí nghiệm kết hợp ...............................................................38 v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. PTWI Cd, Pb ở thí nghiệm riêng lẻ ............................................................. 34 Bảng 3.2. Giới hạn PTWI mà BYT đưa ra đối với Cd, Pb............................................34 Bảng 3.3. Sự tương quan giữa giá trị RQ và mức độ rủi ro ..........................................37 vi TÓM TẮT Đồ án này khảo sát quá trình tích lũy và đào thải cadimi (Cd) và chì (Pb) trong mô hến Corbicula sp. phơi nhiễm trong điều kiện phòng thí nghiệm. Hến Corbicula sp. được phơi nhiễm với hai kim loại nặng (KLN) Cd và Pb trong thời gian 10 ngày cho pha tích lũy và sau đó chuyển sang môi trường không KLN để nghiên cứu quá trình đào thải trong thời gian là 5 ngày. Thí nghiệm được chia thành thí nghiệm riêng lẻ từng kim loại với nồng độ (5,0 mg/L) và thí nghiệm kết hợp hai KLN với nồng độ Cd, Pb lần lượt là (6,0 mg/L và 4,5 mg/L). Hàm lượng Cd, Pb trong mẫu hến ở các ngày 1, 3, 5 và 10 (của pha tích lũy) và ngày 5 (của pha đào thải) được phân tích bằng phương pháp quang phổ phát xạ cảm ứng Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES). Kết quả của nghiên cứu cho thấy, hến có khả năng tích lũy và đào thải Cd, Pb trong cơ thể với hệ số tích lũy cao nhất là 0,258 mg/kg trọng lượng ướt (FW)/ngày và 0,336 mg/kg FW/ngày. Ở cả pha tích lũy và đào thải thì hàm lượng Cd, Pb có trong hến ở thí nghiệm riêng lẻ đều cao hơn hàm lượng Cd, Pb có trong hến ở thí nghiệm kết hợp. Hàm lượng Cd và Pb cao nhất ở pha tích lũy là 1,779 và 1,041 mg/kg FW ở thí nghiệm riêng lẻ và 1,116 và 0,798 mg/kg FW đối với thí nghiệm kết hợp. Tuy nhiên, nếu tính tổng nồng độ 2 KLN tích lũy trong hến thì thí nghiệm kết hợp có tổng nồng độ KLN cao hơn. Đặc biệt hơn đối với khả năng tích lũy và đào thải của hến đối với Cd diễn ra nhanh hơn so với khả năng tích lũy và đào thải của hến đối với Pb. Ở cuối pha đào thải hàm lượng Cd và Pb còn tích lũy trong hến thấp nhất lần lượt là 0,181 và 0,639 mg/kg FW ở thí nghiệm riêng lẻ và 0,167 và 0,431 mg/kg FW đối với thí nghiệm kết hợp. Dựa vào chỉ số mức độ rủi ro (RQ) và lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận được (PTWI) cho thấy với hàm lượng KLN tích lũy trong hến nằm ở mức độ rủi ro trung bình đến mức rủi ro cao tới sức khỏe người sử dụng. Từ khóa: Hến, kim loại nặng, chì và cadimi, tích lũy và đào thải 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm kim loại nặng (KLN) đang được xã hội quan tâm, đặc biệt ở các khu vực phát triển nhanh về công nghiệp như TP.HCM, Bình Dương, Đồng Nai... KLN thường được phát hiện rất nhiều ở trong trầm tích và môi trường nước đặc biệt là các kim loại như Cd, Pb. Chúng được đánh giá là các nguyên tố có tính độc ở nồng độ rất thấp (Paul và cs, 2014) và có thể gây ngộ độc tức thời hoặc ảnh hưởng lâu dài đến đời sống sinh vật và sức khỏe con người. Ví dụ theo kết quả nghiên cứu của hội bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam, nước kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Cầu Bông so với QCVN 08 - MT: 2015/ BTNMT có hàm lượng Cd gấp 16 lần, kẽm (Zn) gấp 90 lần, Pb gấp 700 lần. Hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích của kênh Nhiêu Lộc tại cầu Ông Tá: Pb (7460 ppm), Cd (189 ppm), Zn (2200 ppm)… cao hơn 50 - 80 lần so với QCVN 43: 2012/ BTNMT (Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích). Cadimi được biết có khả năng gây tổn hại đối thận và xương, gây đau nhức xương và làm xương trở nên giòn và dễ gãy. Còn đối với Pb khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042 - 1,0 mg/L sẽ xuất hiện triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người; ở nồng độ 0,18 mg/L có thể gây ngộ độc ở động vật máu nóng (Doãn Văn Kiệt, 2011). Hiện nay, bên cạnh việc quan trắc ô nhiễm KLN trực tiếp bằng các phương pháp lý hóa, việc sử dụng các sinh vật chỉ thị mà cụ thể là sử dụng các loài hai mảnh vỏ, đã được quan tâm nghiên cứu và mang lại nhiều thành tựu có ý nghĩa cho khoa học và thực tiễn. Từ thập niên trước đã có nhiều nghiên cứu về sự tích lũy cũng như độc tính của KLN đối với các loài động vật hai mảnh vỏ và sinh vật đáy, chẳng hạn như mức độ tích lũy các chất ô nhiễm trong mô động vật được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm ở môi trường sống (Al-Madfa và cs, 2008). Các loài sò, hến, vẹm, trai... được sử dụng rộng rãi để đánh giá cho mức độ ô nhiễm KLN (Victoria và cs, 2013). Các nghiên cứu trên thế giới về các loài trong giống hến Corbicula đều chỉ ra rằng, đây là những loài sống đáy ăn lọc và có khả năng tích lũy cao các KLN đặc biệt là Pb. Ngoài ra Cd cũng có tác động nhất định đến sinh vật đáy, đặc biệt độc đối với loài hến Corbicula sp. trong giai đoạn trưởng thành (Graney và cs, 2008). 2 Bên cạnh đó, hến Corbicula thường được sử dụng là nguồn thực phẩm trong đời sống thường nhật. Do đó khi nguồn thực phẩm bị ô nhiễm bởi tích lũy KLN sẽ tìm ẩn nhiều nguy cơ gây bệnh khi con người sử dụng nguồn thực phẩm này. Tuy nhiên ở Việt Nam, số lượng các nghiên cứu sử dụng các loài hai mảnh vỏ để đánh giá ô nhiễm KLN là không nhiều, đặc biệt chưa có nghiên cứu về khả năng tích lũy các KLN trong nhóm loài (Corbicula sp.) Một số ít nghiên cứu trước đây ở trong nước chỉ mới dừng lại ở mức phân tích về nồng độ KLN có trong sinh vật ở ngoài môi trường, chưa có nhiều nghiên cứu nói về khả năng phơi nhiễm và đào thải KLN trên sinh vật đặc biệt là hến. Vì vậy, nghiên cứu này được thực hiện để tìm hiểu “khả năng tích lũy và đào thải cadimi (Cd), chì (Pb) trong mô của hến (Corbicula sp.)”. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Xác định được mức độ hàm lượng tích lũy và đào thải của 2 KLN Cd và Pb trong mô hến (Corbicula sp.) ở điều kiện phòng thí nghiệm khi phơi nhiễm riêng lẻ và kết hợp. Ngoài ra, tốc độ tích lũy, tốc độ đào thải cũng như các rủi ro về sức khỏe khi sử dụng hến nhiễm KLN làm thực phẩm sẽ được tính toán dựa vào mức độ tích lũy và đào thải của 2 KLN Cd và Pb ở hến (Corbicula sp.). 3. NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1. Nội dung nghiên cứu Thu thập, tổng hợp tài liệu có liên quan đến sự tích lũy và đào thải Cd và Pb ở một số sinh vật đáy, đặc biệt là ở mô của hến (Corbicula sp.) trong và ngoài nước. Tìm hiểu tài liệu để chọn ra hàm lượng KLN dùng để phơi nhiễm và phương pháp xử lý mẫu trước khi phân tích. Thiết kế thí nghiệm để khảo sát khả năng tích lũy và đào thải Cd, Pb trong mô của hến (Corbicula sp.). Đánh giá rủi ro sức khỏe về KLN trong hến: đánh giá qua chỉ số lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận tạm thời PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake) và chỉ số rủi ro RQ (Risk Quotient). Tính toán, xử lí số liệu kết quả phân tích hàm lượng Cd và Pb có trong mô hến. 3 3.2. Phạm vi nghiên cứu Khảo sát khả năng phơi nhiễm và đào thải 2 KLN Cd, Pb trong mô của hến (Corbicula sp.) với quy mô mô hình phòng thí nghiệm. Theo nghiên cứu Rajesh và cs (2016) cho thấy phơi nhiễm KLN với sinh vật được phân làm 3 loại: cấp tính <15 ngày, dưới mãn tính 15 - 354 ngày và mãn tính là >365 ngày. Ở đây nghiên cứu này thuộc loại cấp tính với thời gian phơi nhiễm 10 ngày và thời gian đào thải 5 ngày. Thí nghiệm này phơi nhiễm hến với từng kim loại riêng lẻ (nồng độ 5,0 mg/L) và phơi nhiễm kết hợp 2 kim loại với (Cd nồng độ 6,0 mg/L và Pb nồng độ 4,5 mg/L). 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1. Phương pháp thu thập tài liệu và tham khảo tài liệu Các tài liệu được thu thập, tham khảo dựa trên internet, tạp chí khoa học, các bài báo có liên quan đến đề tài… 4.2. Phương pháp xử lý số liệu Kết quả phân tích được xử lý và thống kê bằng phần mềm Excel 2013. 4.3. Phương pháp thực nghiệm Thí nghiệm chia ra làm hai giai đoạn: Giai đoạn 1: Nuôi giữ hến trong phòng thí nghiệm khoảng 1 tháng (để hến làm sạch cơ thể và quen với điều kiện phòng thí nghiệm). Giai đoạn 2: Thí nghiệm phơi nhiễm và đào thải hến với Cd, Pb trong thời gian phơi nhiễm 10 ngày sau đó chuyển hến sang môi trường không KLN để nghiên cứu quá trình đào thải trong thời gian 5 ngày. 4.4. Phương pháp phân tích - thí nghiệm Hàm lượng KLN trong mô hến được phân tích bằng hệ thống quang phổ phát xạ cảm ứng ICP - OES (Inductively coupled plasma optical emission spectrometry). 4.5. Phương pháp khảo sát, thăm dò ý kiến cộng đồng Khảo sát về tình hình sử dụng và sự hiểu biết của người dân về rủi ro có thể gặp phải khi sử dụng hến. Việc khảo sát được thực hiện bằng cách phát phiếu điều tra, phỏng vấn để lấy ý kiến cộng đồng. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước Ô nhiễm KLN ở nhiều vùng cửa sông, ven biển trên thế giới đã được biết đến từ lâu bởi tính độc hại và đe dọa đến sự sống của sinh vật thủy sinh, gây nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Chính vì vậy, nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới liên quan đến ô nhiễm KLN trong môi trường nước cũng như trong các động vật thủy sinh đã được thực hiện. Jozep và Jan (2005) sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS để xác định Pb và Cd trong mẫu động vật thủy sinh ở vịnh Carpentaria cho hiệu suất thu hồi với Pb là 82,1% và Cd là 91,4%. Theo Yap và cs (2003b) nghiên cứu khả năng tích lũy của As và Pb đối với loài vẹm Perna viridis. Trong nghiên cứu này tác giả phơi nhiễm vẹm với KLN sau khi bắt về phòng thí nghiệm và làm sạch cơ thể trong nước sạch với thức ăn là tảo trong 7 ngày, sau đó cho phơi nhiễm As và Pb và lấy mẫu phân tích ở các ngày 5, 10, 15, 20. Kết quả phân tích cho thấy nồng độ As tích lũy trong Perna viridis là 0,24 mg/kg trọng lượng tươi (FW) và 0,38 mg/kg FW đối với Pb cao hơn 37% so với khả năng tích lũy của As. Mohamed (2008) đã phân tích mẫu động vật thân mềm vùng cửa sông bằng phương pháp ICP - MS, sau khi ly trích KLN bằng HNO3 60%. Kết quả cho thấy hàm lượng Pb tích lũy là 0,98 mg/kg FW và thủy ngân (Hg) là 0,06 mg/kg FW. Marcos và cs (2008) phân tích Pb, Cd, Zn và As trong thịt một số loài chim hoang dã ở vùng Galicia (Tây Bắc, Tây Ban Nha) bằng phương pháp ICP - MS. Kết quả cho thấy hàm lượng Zn tích lũy trong khoảng 1,47 - 2,98 mg/kg, hàm lượng As trong khoảng 1,21 đến 6,88 mg/kg. Đặc biệt hàm lượng Pb và Cd tích lũy trong mẫu tương đối cao, có mẫu lên tới trên 18 mg/kg Pb, và hàm lượng Cd cao nhất thu được lên tới 39 mg/kg. Mustafa và cs (2008) sử dụng phương pháp phổ phát xạ nguyên tử plasma cao tần cảm ứng (ICP - AES) để phân tích hàm lượng các nguyên tố KLN trong hải sản (cá) vùng biển Marmara Aegean (Thổ Nhĩ Kỳ) và biển Địa Trung Hải. Cd và Pb là hai KLN có hàm lượng rất cao ở tất cả các phần của hải sản. Hàm lượng KLN trong những phần 5 mà con người có thể sử dụng làm thức ăn như sau: 0,02 - 0,37 mg/kg với Cd, 0,04 - 0,41 mg/kg với coban (Co), 0,32 - 0,64 mg/kg với đồng (Cu), 0,44 - 11,2 mg/kg đối với Zn và 0,33 - 0,86 mg/kg với Pb. Tác giả cũng cho rằng tất cả các KLN được phát hiện trong gan đều lớn hơn trong thịt. Hàm lượng Cd (0,37 mg/kg FW) và (Pb 0,86 mg/kg FW) trong gan của các mẫu phân tích cao hơn ngưỡng an toàn cho phép trong thực phẩm. Wahi và cs (2009) cho thấy khả năng tích lũy KLN và khả năng đào thải của Cd, Zn và Pb ở nghêu Meretrix meretrix có thể dùng để đánh giá chất lượng nước. Nghiên cứu này được tiến hành để đánh giá khả năng tích lũy và đào thải trên nghêu M. meretrix bằng cách phơi nhiễm Cd, Zn và Pb trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy rằng M. meretrix có thể tích lũy Cd, Zn, Pb ở mức tương ứng là 0,99, 22,55 và 0,57 mg/kg trọng lượng khô (DW) mỗi ngày và khả năng đào thải của nó ở mức 0,42, 23,55, 1,01 mg/kg DW mỗi ngày. Từ kết quả nghiên cứu có thể thấy rằng tùy vào từng KLN và loài động vật thì khả năng tích và đào thải sẽ khác nhau. Ô nhiễm Pb và Cd là một trong những điều đáng quan tâm do ảnh hưởng độc hại của chúng lên hệ sinh thái tại các cửa sông ở Úc. Hàm lượng Pb rất cao (1000μg/g), và Cd (10 μg/g) được tìm thấy trong các trầm tích bị ô nhiễm (Sari, 2003). Còn đối với mẫu sinh vật hai mảnh vỏ tích lũy trung bình từ 1,8 mg/kg FW đến 3,2 mg/kg FW đối với Pb và từ 2,6 mg/kg FW đến 4,3 mg/kg FW đối với Cd, cao hơn từ 2 đến 3 lần so với giới hạn trên của Cd là 1 mg/kg FW và Pb là 1,5 mg/kg FW của EU đưa ra loại dùng làm thực phẩm cho người (Sari, 2003). Lubna và cs (2012) đã nghiên cứu khả năng tích lũy một số kim loại nặng như Cd, Cu, Zn, Pb và Cr trong một số loài cá, tôm và nhuyễn thể hai mảnh vỏ ở khu vực gần nhà máy nhiệt điện Malacca Strait (Malaysia). Kết quả phân tích cho thấy có sự khác nhau giữa tôm, cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ về sự tích tụ các kim loại nặng nói trên. Hệ số BCF tính toán được như sau: Cd> Zn> Cu> Pb> Cr cho cá (A. maculatus), Cu> Zn> Cd> Pb> Cr cho tôm (P. merguiensis), và Cd> Zn> Cu> Cr> Pb cho nhuyễn thể hai mảnh vỏ, trong đó nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng tích lũy kim loại nặng cao hơn hai loài kia. Do đó, nhuyễn thể hai mảnh vỏ có thể được sử dụng như một chỉ số sinh học của ô nhiễm KLN ở biển. 6 1.1.2. Nghiên cứu trong nước Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Khánh và cs (2014) cho thấy rằng: Các loài hến Corbicula sp., nghêu Meretrix meretrix, vẹm xanh Perna viridis và hàu Saccostrea sp. tại các khu vực cửa sông miền Trung bao gồm cửa Thuận An, Sông Hàn, Cửa Đại, Sa Cần, Sông Kôn - đầm Thị Nại có hàm lượng KLN cao hơn các giới hạn tối đa cho phép của QCVN 8-2:2011/BYT đối với Hg, Cd, Pb. Cụ thể, hàm lượng Hg trong các loài hến và hàu thu tại khu vực cửa Thuận An vào tháng 8/2012 lần lượt là 0,58 mg/kg FW và 0,64 mg/kg FW cao hơn giới hạn tối đa cho phép của QCVN 82:2011/BYT là 0,5 mg/kg FW. Hàm lượng Cd vượt quá giới hạn tối đa cho phép cũng được ghi nhận tại một số địa điểm ở tất cả các cửa sông, nhất là cửa Đại và cửa Sa Cần lần lượt là 2,77 mg/kg FW và 2,42 mg/kg FW so với 2,0 mg/kg FW của QCVN 82:2011/BYT. Đáng lo ngại, hàm lượng Pb trung bình trong hầu hết các loài hai mảnh vỏ tại tất cả các cửa sông vượt giới hạn tối đa cho phép, trong đó khoảng 65% số mẫu vượt giới hạn tối đa cho phép từ 1,5 đến 2,8 lần so với QCVN 8-2:2011/BYT là 1,5 mg/kg FW. Sự tích lũy các KLN như Hg, Cd, Cr trong các loài 2 mảnh vỏ có sự khác nhau giữa các cửa sông, giữa các loài và thời gian thu mẫu, tuy nhiên không có sự khác nhau có ý nghĩa đối với Pb. Theo nghiên cứu được cho là cơ sở bước đầu cho việc sử dụng loài hến Corbicula sp. trong giám sát sinh học của Phạm Văn Hiệp và Nguyễn Văn Khánh (2009) cho thấy hến Corbicula sp. có khả năng tích lũy Cd và Pb trong môi trường. Mẫu hến thu tại sông Hàn và sông Cu Đê ở thành phố Đà Nẵng có hàm lượng KLN trung bình tích lũy đối với Pb là 0,37 mg/kg FW đến 0,51 mg/kg FW và Cd từ 1,67 mg/kg FW đến 2,10 mg/kg FW cao hơn gấp 5 lần so với hàm lượng Pb và vượt từ 1,67 – 2,09 lần QCVN 82:2011/BYT. Kết quả của nghiên cứu còn cho thấy mức độ tích lũy Pb và Cd trong mô hến Corbicula sp. tương quan thuận với khối lượng và kích thước cơ thể. Theo nghiên cứu của Phạm Kim Phương (2007) trên đối tượng nghêu tại vùng biển Cần Giờ cho thấy hàm lượng KLN trong thịt nghêu phụ thuộc vào từng KLN. Các KLN khác nhau thì tích lũy ở mức độ khác nhau trong các bộ phận của nghêu như As tích lũy nhiều trong thịt và ruột nghêu, sau đó đến Cd và Pb. 7 Nghiên cứu của Lê Thị Mùi (2008) đã cho thấy sự tích lũy As, Pb, Cd và Cu trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ tại Nam Ô, Xuân Thiệu và Sơn Trà thuộc thành phố Đà Nẵng. Kết quả cho thấy hàm lượng các nguyên tố vi lượng này đều nằm trong mức an toàn đối với sức khỏe người tiêu thụ so với nồng độ được quy định bởi Ủy ban Châu Âu (EC) và Cơ quan Dược phẩm và Thực phẩm Hoa Kỳ. Tuy nhiên, một vài loài có hàm lượng Cd vượt chuẩn EC là 1 mg/kg FW. Kết quả tính toán chỉ số rủi ro của các nguyên tố vi lượng này đều nhỏ hơn 1, nghĩa là các nguyên tố này tác động không đáng kể đến sức khỏe con người. Tuy nhiên, nồng độ của As (kim loại có khả năng gây ung thư) lại gây những ảnh hưởng đáng quan tâm đến sức khỏe. Nhìn chung các nghiên cứu chỉ tập trung khảo sát hàm lượng KLN trong môi trường và hàm lượng KLN tích luỹ trong nhuyễn thể hai mảnh vỏ. Những thông tin về khả năng tích luỹ và đào thải của sinh vật đối với KLN khi phơi nhiễm riêng lẻ và kết hợp trong phòng thí nghiệm còn rất hạn chế đặc biệt đối với nhóm Corbicula. 8 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGHIÊN CỨU 1.2.1. Các khái niệm chính Kim loại nặng là những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5 g/cm3 và thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại. Tuy nhiên chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp (Adriano, 2001). KLN được được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…). Tỷ trọng của những kim loại này thông thường lớn hơn 5 g/cm3 (Bishop, 2002). Độc tính chung các KLN là gây tác động đến cơ thể con người dần dần theo thời gian và theo quá trình tích luỹ. Do vậy, con người thường xem nhẹ các tác động có hại này. Khác với các hoá chất bảo vệ thực vật có tác động trực tiếp và trong thời gian ngắn, vì thế con người thường chú ý đề phòng hơn. Tuy nhiên, đó là một quan niệm sai lầm và cần phải thay đổi. Phơi nhiễm là quá trình sinh vật tiếp xúc với chất ô nhiễm qua tất cả các con đường khác nhau (Ming-Ho, 2005). Tích lũy sinh học được sử dụng để chỉ ra khi trong môi trường có một hay nhiều chất ô nhiễm (không gây chết) xâm nhập vào trong cơ thể sinh vật, theo thời gian tích tụ lại trong mô của sinh vật (Ming-Ho, 2005). Sinh vật chỉ thị (Bio-indicator): Là khái niệm được sử dụng để chỉ cá thể, quần thể hay quần xã có khả năng thích ứng hoặc nhạy cảm với môi trường và có khả năng phản ánh được tính chất của môi trường sống xung quanh. Các sinh vật này thường có tính mẫn cảm cao với các điều kiện sinh lý, sinh hóa (Bùi Thị Mỹ Linh, 2014). 1.2.2. Độc tính của cadimi (Cd) và chì (Pb) đối với con người Cadimi (Cd) Cd trong lớp vỏ của trái đất với hàm lượng trung bình khoảng 0,1 mg/kg. Tuy nhiên hàm lượng cao hơn có thể tìm thấy trong các loại trầm tích như đá trầm tích phosphate biển thường chứa khoảng 15 mg/kg. Hàng năm sông ngòi vận chuyển một lượng lớn Cd khoảng 15000 tấn đổ vào các đại dương (WHO, 1992). Cd được biết gây tổn hại đối với thận và xương ở liều lượng cao (> 50 µg). Nghiên cứu 1021 người đàn ông và phụ nữ bị nhiễm Cd ở Thụy Điển cho thấy nhiễm độc kim 9 loại này có liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xương ở độ tuổi trên 50. Bệnh itai-itai là bệnh do sự ngộ độc Cd trầm trọng. Tất cả những bệnh nhân với bệnh này đều bị tổn hại thận, xương đau nhức trở nên giòn và dễ gãy (Nogawa và cs, 1999). Nguồn gốc của Cd có trong môi trường được thể hiện ở (Bảng 1.1) như sau: Bảng 1.1. Nguồn gốc Cd có trong môi trường Nguồn gốc tự nhiên Nguồn gốc nhân tạo Cd có sẵn trong đất, đá. Các quá trình sản xuất công nghiệp. Cd từ các mỏ khai thác quặng. Nguồn gốc từ phân bón. Cd có từ các quá trình tự nhiên như phong Nước thải công nghiệp và sinh hoạt. hóa, xói mòn, rửa trôi. Các quá trình trao đổi của Cd và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người được trình bày ở Hình 1.1. (Nguồn: Nguyễn Thị Quỳnh Trang, 2015) Hình 1.1. Sơ đồ chuyển hóa Cd và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người 10 Chì (Pb) Pb có trong vũ khí đạn dược, gốm sứ, xăng dầu, thủy tinh. Chì cũng được dùng nhiều trong vật liệu xây dựng, công nghiệp cơ khí, pin, ắc quy… Ở người, Pb gây độc cho hệ thần kinh trung ương, làm giảm sự phát triển não của trẻ nhỏ, gây rối loạn nhân cách ở người lớn, giảm chỉ số thông minh (IQ). Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, Pb ít đào thải ra mà tích tụ theo thời gian mới gây độc. Các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ hấp thụ Pb từ nước, thức ăn phản ánh mức độ ô nhiễm môi trường (Arias, 2003). Đối với người lớn nếu hấp thu 450 mg chì kim loại vào cơ thể (70 kg) một lần sẽ gây tử vong, nếu hấp thu từ 10 mg/ngày có thể dẫn đến ngộ độc nặng trong vài tuần. Hấp thu 1 mg/ngày trong nhiều ngày sẽ gây ngộ độc mãn tính. Nguồn chì vào cơ thể người qua các con đường như không khí, nước, thức ăn, khói bụi,... có thể từ 0,1 - 0,5 mg/ngày (Takahashi, 1975). Nguồn gốc của Pb có trong môi trường được thể hiện ở (Bảng 1.2) như sau: Bảng 1.2. Nguồn gốc của Pb có trong môi trường Nguồn gốc tự nhiên Nguồn gốc nhân tạo Pb có sẵn trong đá và quặng. Các quá trình sản xuất công nghiệp như: Pb có trong đất và vỏ phong hóa. chế biến sơn, thuốc nhuộm, ắc quy, pin,… Pb có trong nước và lưu chuyển trong khí Nguồn gốc từ phân bón và thuốc bảo vệ quyển. thực vật. Pb có từ các thiên tai như: núi lửa, cháy Nước thải công nghiệp và sinh hoạt. rừng… hay các mỏ khoáng sản. 11 Các quá trình trao đổi của Pb và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người được trình bày ở Hình 1.2. Nồng độ Pb trong máu > 10μg/dl Ion Pb2+ được khuếch tán Hiệu ứng di động Hormone kích hoạt G Protein Hiệu ứng thần kinh Pb phá vỡ sự liên kết giữa các tế bào nội mô G Protein mở kênh canxi và gây giải phóng canxi từ lưới nội chất Plasma di chuyển vào không gian kẽ Pb đi qua tế bào thông qua kênh canxi và liên kết với Calmodulin (CaM) Gây áp lực đến hệ thần kinh Sự trao đổi chất, quá trình apoptosis, cơ, co thắt trong tế bào, tăng trưởng thần kinh và đáp ứng miễn dịch được kích thích không phù hợp Phù nề và bệnh về não Tổn thương não (Nguồn: Robert và cs, 2008) Hình 1.2. Sơ đồ chuyển hóa Pb và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người 12