Tài liệu Nghiên cứu khả năng tích tụ thủy ngân trong nghêu bến tre meretrix lyrata (sowerby, 1825) ở khu vực cửa sông bạch đằng - hải phòng (tt)

được trong ruột nghêu. Mức độ đào thải thủy ngân tổng trong nước MỞ ĐẦU có độ muối thấp, nhưng dạng metyl thủy ngân hoàn toàn không đào thải. Nghêu sống càng lâu thì mức độ tích tụ thủy ngân (đặc biệt là Sự tích tụ sinh học được định nghĩa như là một quá trình sinh vật lưu giữ các hóa chất trực tiếp từ môi trường vô sinh (nước, khí và metyl thủy ngân) càng nhiều, khẳng định vai trò chỉ thị môi trường của nghêu Meretrix lyrata trong quan trắc và cảnh báo môi trường ở khu vực cửa sông Bạch Đằng. 3. Các hệ số tích tụ thủy ngân của nghêu Meretrix lyrata được tính tương ứng với thủy ngân tổng, metyl thủy ngân lần lượt là 307 và 165.000. Hệ số BSAF của nghêu đánh giá tích lũy thủy ngân từ môi trường trầm tích rất nhỏ nên có thể bỏ qua nguồn thủy ngân từ môi trường trầm tích. Ở điều kiện phòng thí nghiệm, nghêu tiếp xúc với nguồn nước có nồng độ Hg (II), giá trị LC50 xác định là 11.210µg/l, hệ số tích tụ sinh học tập trung BCF là 25,4. Các hệ số tích tụ thủy ngân của nghêu Meretrix lyrata là cơ sở để khuyến cáo lượng nghêu hàng ngày đối với người sử dụng, để tránh nguy cơ tích lũy thủy ngân. đất) và từ nguồn thức ăn (truyền dưỡng). Các hóa chất trong môi trường được sinh vật hấp thu qua quá trình khuếch tán thụ động. Cơ quan đầu tiên cho việc hấp thu bao gồm màng phổi, mang và đường ruột. Các hóa chất phải xuyên qua lớp đôi lipit của màng để đi vào trong cơ thể. Tiềm năng tích tụ sinh học các hóa chất có liên quan với khả năng hòa tan của các chất trong lipit. Môi trường nước là nơi các chất có ái lực với lipit xuyên qua tấm chắn giữa môi trường tự nhiên và sinh vật. Bởi vì sông, hồ và đại dương như là các bể lắng các chất và sinh vật thủy sinh chuyển một lượng lớn nước xuyên qua màng hô hấp của chúng (mang) cho phép tách một lượng các hóa chất từ nước vào cơ thể. Thủy sinh vật có thể tích tụ sinh học các hóa chất và đạt đến mức cao hơn nồng độ chất đó có trong môi trường. Trong môi trường biển ven bờ, nhóm động vật nhuyễn thể sống Khuyến nghị đáy đã được chọn làm đối tượng nghiên cứu do khả năng tích tụ sinh học cao đi kèm với đời sống ít di chuyển, ăn lọc mùn bã hữu cơ, Khả năng tích tụ thủy ngân trong mô thịt nghêu tăng theo thời gian, khẳng định vai trò chỉ thị môi trường của nghêu Meretrix v.v... Hệ sinh thái cửa sông là khu vực tiếp nhận các chất thải từ lục địa đổ ra biển, được rất nhiều các nhà khoa học trong và ngoài nước lyrata. Nghiên cứu về mức độ đào thải thủy ngân tích tụ trong mô thịt nghêu Meretrix lyrata chỉ ở mức độ ban đầu theo ngưỡng nhiệt nghiên cứu. Cửa sông Bạch Đằng có những nét đặc trưng tiêu biểu của cửa sông khí hậu nhiệt đới, đa dạng sinh học cao và dồi dào độ và độ muối. Cần phải có những nghiên cứu chuyên sâu hơn, để có khuyến cáo qui trình xử lí nghêu trước khi sử dụng hay chế biến thực nguồn lợi thủy sản khai thác để phát triển kinh tế. Đây là hệ sinh thái đặc biệt vì bao gồm các phụ hệ sinh thái nước lợ, nước mặn và một phẩm. phần phụ hệ sinh thái nước ngọt. Thủy ngân đi vào môi trường từ các nguồn thải của ngành công nghiệp ở khu vực cửa sông Bạch Đằng như nhà máy nhiệt điện sử dụng than, nhà máy sản xuất thép, doanh nghiệp sản xuất thiết bị 24 1 điện tử, công nghiệp mỹ phẩm, các thiết bị y tế và ngành nông KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ nghiệp (các chất diệt khuẩn). Thuỷ ngân (đặc biệt là dạng metyl thủy ngân) đã được hấp thu và đồng hoá vào sinh vật bậc thấp, tồn tại Kết luận trong đó và có thể xâm nhập tiếp vào sinh vật bậc cao. Thảm kịch xảy ra cho người dân ở Minamata (Nhật bản) vì metyl thủy ngân kết quả chủ yếu của luận án đạt được là: theo chuỗi thức ăn từ các vi sinh vật vào cá nhỏ, đến những loại cá lớn có trong bữa ăn hằng ngày của cư dân địa phương. Năm 1953, ô nhiễm thủy ngân đã đạt đến mức nguy hiểm, người nhiễm độc bị các triệu chứng liệt mà hiện nay được gọi là bệnh Minamata. Vì vậy nghiên cứu khả năng tích tụ thủy ngân trong nghêu Meretrix lyrata nuôi tại khu vực cửa sông Bạch Đằng nhằm khuyến cáo kịp thời đối với sức khỏe hàng triệu dân cư sống ở khu vực này. Trong luận án này sẽ làm rõ hai mục tiêu chính: Sau một thời gian nghiên cứu theo mục tiêu ban đầu đã đặt ra, các 1. Các đặc điểm thủy hóa của môi trường bãi nuôi đã được theo dõi trong suốt thời gian thí nghiệm để giải thích quy luật sinh trưởng của nghêu Meretrix lyrata. Mức độ tăng trưởng của nghêu được chia làm ba giai đoạn theo với các đặc điểm riêng so với các khu vực khác (thời gian nuôi, dòng chảy, chế độ thủy triều và loại thức ăn). Nghêu nuôi ở bãi triều thấp lớn nhanh hơn so với bãi triều cao. Tuổi nghêu (T) tính theo kích thước vỏ (chiều dài L; chiều rộng W; chiều cao H) tương ứng với các công thức đã kiểm chứng tính chính xác: T = - Xây dựng mối quan hệ của các dạng thủy ngân trong môi trường nước, trầm tích và trong mô thịt nghêu M.lyrata tại khu vực nghiên 5,27  0,03e1.49 L (3.1) = 5,68 0,017e 2W (3.2) = 5,57  0,039e 2.66 H (3.3). Công thức 3.3 cho phép tính tuổi nghêu theo chiều cao của nghêu với sai số nhỏ nhất. cứu để đánh giá vai trò chỉ thị sinh học của đối tượng này. 2. Kết quả nghiên cứu đã xác định các thành phần của thủy ngân - Xác định các hệ số tích tụ sinh học thủy ngân đối với loài nghêu M.lyrata để đánh giá điều kiện tích tụ cao nhất và các khuyến cáo vệ sinh an toàn thực phẩm. tồn tại trong môi trường nước (phần hòa tan, phần trong hạt rắn lơ lửng và tổng thủy ngân), đặc biệt là dạng độc nhất của thủy ngân (metyl thủy ngân) trong môi trường nước và trầm tích. Nghiên cứu cơ chế tích tụ thủy ngân của nghêu Meretrix lyrata ở vùng cửa sông Nội dung nghiên cứu chính của luận án: - Tổng quan các tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến luận án nghiên cứu. - Đánh giá các đặc trưng về điều kiện tự nhiên, môi trường khu Bạch Đằng bằng mô hình thực nghiệm ngoài hiện trường để tìm ra xu thế tích lũy theo vòng đời sinh trưởng. Quá trình tích tụ thủy ngân của nghêu theo cơ chế lọc thức ăn từ lớp nước đáy và dạng chủ yếu vực cửa sông Bạch Đằng. là thủy ngân liên kết chất rắn lơ lửng (chiếm trên 50-74%). Minh chứng được mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng thủy ngân tích - Xác định mối tương quan của hàm lượng thủy ngân trong mô thịt nghêu và trong môi trường nước và trầm tích tại khu vực nghiên tụ ở mô thịt nghêu Meretrix lyrata với kích thước, độ béo và thủy ngân trong môi trường (nước và trầm tích). Mức độ tích tụ metyl cứu. thủy ngân chiếm 27,3% trong tổng các dạng thủy ngân phát hiện 2 23 thể khối/ tuần). Tính chi tiết số lượng nghêu bao gồm cả vỏ hoặc - Nghiên cứu khả năng tích tụ thủy ngân bằng mô hình thực theo số con để một người 60kg có thể sử dụng loại thực phẩm này mà không gây nguy cơ tích tụ thủy ngân theo bảng 3.28. nghiệm ngoài hiện trường và xác định mức độ đào thải trong phòng thí nghiệm. Bảng 3.28 Khuyến cáo lượng nghêu sử dụng làm thực phẩm hàng ngày Kết quả của luận án có tính mới trong nghiên cứu khoa học và ý STT (1) (2) (3) (4) (5) nghĩa thực tiễn cao: (6) 1 3,3 106 0,48 51 0,58 62 2 3,4 98 0,65 63 0,79 77 3 3,6 77 0,71 55 0,84 64 4 3,7 72 0,65 46 0,76 55 5 3,7 72 0,65 46 0,76 55 6 3,7 68 0,65 44 0,93 63 7 3,9 63 0,65 41 0,93 59 8 4,1 58 0,53 31 0,68 39 (1): Chiều dài (cm); (2): Số lượng cá thể/kg (con); (3): Số lượng cá thể nghêu trong ngày chưa loại dạ dày (kg); (4): Số lượng cá thể nghêu trong ngày chưa loại dạ dày (con); (5): Số lượng cá thể nghêu trong ngày đã loại dạ dày (kg); (6): Số lượng cá thể nghêu trong ngày đã loại dạ dày (con) Xác định qui luật sinh trưởng của nghêu Meretrix lyrata ở vùng cửa sông Bạch Đằng và ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đối với sự phát triển của nghêu, xây dựng công thức xác định nhanh tuổi nghêu (tháng) theo kích thước. Nghiên cứu hàm lượng các dạng thủy ngân trong môi trường (nước, trầm tích) và sinh vật ở khu vực cửa sông Bạch Đằng. Đặc biệt là các kết quả nghiên cứu về metyl thủy ngân tích lũy trong loài nghêu Meretrix lyrata chưa có số liệu nghiên cứu trước đây tại khu vực này. Xác định cơ chế tích tụ thủy ngân tích tụ trong nghêu nuôi Meretrix lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng trong điều kiện tự nhiên, đánh giá vai trò chỉ thị môi trường. Mỗi ngày một người có trọng lượng 60kg có thể sử dụng Bước đầu nghiên cứu mức độ đào thải thủy ngân trong phòng thí nghiệm, tính các hệ số tích tụ sinh họ làm cơ sở đề xuất sử 31cá thể (hoặc 0,53kg nghêu) với loại có kích cỡ 58 cá thể/ kg. Nếu loại bỏ một phần dạ dày thì số lượng nghêu sử dụng tăng lên 27% dụng nghêu làm thực phẩm đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. (mỗi ngày chúng ta sử dụng 0,68kg hay 39 cá thể/kg). Đây là kết quả có ý nghĩa thực tiễn của luận án để khuyến cáo sử dụng nghêu làm thực phẩm trong ngày đảm bảo tránh nguy cơ tích tụ thủy ngân vào cơ thể theo chuỗi thức ăn. 22 3 BAF với HgT 400 B AF Me B A FT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU BAF với HgMe 240000 Vấn đề nghiên cứu tích tụ độc tố trong các loài sinh vật hai 160000 200 cho đề tài tìm được hướng nghiên cứu mới. Tổng quan các vấn đề sẽ cho thấy hướng nghiên cứu tích tụ độc trong sinh vật hiện nay theo 100 những mô hình cụ thể đối với loài hai mảnh và đặc biệt các nghiên cứu về thủy ngân ở khu vực cửa sông Bạch Đằng. 0 80000 cửa sông Bạch Đằng ) ) /4 ) /5 (6 (8 1) /3 (4 ) ) 2) /1 7/ (2 (5 /1 (4 10 8) /9) 0/ (3 (2 7 9/ 6) 7) (2 7/ (2 1.1. Nguồn thải có chứa thủy ngân và nghề nuôi nghêu ở khu vực (1 /6 ) 0 7/ quan vấn đề nghiên cứu độc tố (cụ thể là thủy ngân) trong loài sinh vật hai mảnh vỏ nói chung và loài nghêu M.Lyrata nói riêng sẽ giúp 300 (2 mảnh vỏ đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm. Tổng Đợt thu mẫu Hình 3.27 Biến thiên hệ số tích tụ BAF của nghêu M.lyrata theo thời gian Hàng năm, sông Bạch Đằng tiếp nhận từ nguồn ven bờ khoảng 10,5 nghìn tấn chất hữu cơ, gần 1 nghìn tấn nitơ tổng, 343 tấn c. Hệ số tích tụ trong môi trường trầm tích photpho tổng, gần 15 nghìn tấn chất rắn lơ lửng và khoảng 6 tấn kim loại nặng. Khu vực đưa ra lượng thải lớn nhất là quận Hồng Bàng và Hệ số tích tụ BSAF được sử dụng theo công thức (2.2) để xác định mối liên hệ giữa thủy ngân trong mô nghêu, trầm tích, thành huyện Thủy Nguyên của thành phố Hải Phòng. Nguồn thải chủ yếu vào sông Bạch Đằng là nguồn sinh hoạt của dân cư, tiếp đến là chăn phần hữu cơ và độ béo của nghêu. Tuy nhiên, thành phần cấp hạt của trầm tích ở hai ô thí nghiệm khác nhau nên hệ số BSAF của nghêu nuôi và công nghiệp. Dự báo đến năm 2020, tải lượng thải các chất ô nhiễm đưa vào sông Bạch Đằng sẽ tăng từ 1,7 đến 2,4 lần. được tính riêng theo nghêu nuôi ở từng ô thí nghiệm. Hiện nay, diện tích nghêu nuôi tại khu vực cửa sông Bạch Đằng vào khoảng 23,9ha (2000) tăng lên diện tích biến động đến 155,5 ha (2007) và ổn định cho đến nay. Đối tượng nuôi chủ yếu là nghêu trắng Bến Tre (Meretrix lyrata), một loài nghêu có xuất xứ từ Bến Tre. Nghêu trắng Bến Tre với quy trình nuôi đơn giản, năng suất cao Qua kết quả tính toán ở bảng trên, hệ số tích tụ BSAF rất thấp vì trầm tích bãi nuôi nghêu chứa một lượng Ch/c nhỏ với dạng cấp hạt chủ yếu là cát hạt nhỏ. Hệ số BSAF của metyl thủy ngân cao nhất đối nghêu nuôi ở ôAD 0,11. Hệ số BSAF thấp hơn nhiều so với hệ số BAFMe(165.000) và BAFT(307). Điều này phù hợp nhận định là nguồn phơi nhiễm thủy ngân đối với nghêu từ môi trường nước. dần dần lấn át loài bản địa như nghêu dầu (Meretrix meretrix), nghêu lụa (Paphia undulata). 3.4.3. Đề xuất an toàn thực phẩm 1.2. Tổng quan các nghiên cứu tích tụ thủy ngân trong sinh vật Hàng ngày, khuyến cáo người sử dụng 139g ruột nghêu để tránh tích tụ thủy ngân theo hệ số ADI đối với thủy ngân tổng là 5 (µg/kg hai mảnh vỏ 4 21 a. Hệ số tích tụ thủy ngân ở điều kiện phòng thí nghiệm Trên thế giới Kết quả nghiên cứu chỉ ra tại nồng độ 530µg/l thì hàm lượng Hg trong nghêu tích tụ đối đa là 13,47 µg/g khô. Tăng nồng độ lên 560µg/l (nồng độ này nghêu đã vượt ngưỡng chịu đựng) thì nghêu bắt đầu chết, tỷ lệ tăng dần từ 1 ÷ 2 cá thể trong tổng 08 cá thể thí Từ những năm 40 của thế kỷ 20, đã có những nghiên cứu về sự tích tụ của kim loại nặng trong mô của các loại động vật thân mềm. Các nghiên cứu được tổng hợp trong nghiên cứu trên thế giới về loài hai mảnh vỏ cho thấy như sau: nghiệm. Thí nghiệm ở nồng độ Hg2+ (11.210 µg/l) thì tỷ lệ ngao chết là 4/8 con trong 96h nên xác định giá trị được LC50. Theo công thức - Nhiều nghiên cứu chi tiết về tích tụ Hg trong loài hai mảnh vỏ cho thấy khả năng tích tụ thủy ngân cao. Đặc biệt sự tập trung cao 2.1, tính được hệ số BCF là 25,3. Kết quả nghiên cứu này đã xác định được khả năng tích tụ thủy ngân của nghêu ở điều kiện tiếp xúc của các kim loại nặng được tìm thấy trong một vài loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ cho thấy vai trò chỉ thị kim loại nặng nói chung và với nguồn ô nhiễm duy nhất (Hg2+) cho thấy mức độ tích tụ thủy ngân cao gấp nhiều lần so với ngoài thực tế. thủy ngân nói riêng là rõ rệt. b. Hệ số tích tụ thủy ngân của nghêu từ môi trường tự nhiên - Sự phân bố của nghêu M. Lyrata ở vùng biển nắng ấm nên các nghiên cứu được tìm thấy của các tác giả ở một số nước ở khu vực Quá trình phơi nhiễm thủy ngân của nghêu theo con đường ăn lọc lớp nước đáy. Như vậy nguồn thủy ngân từ môi trường đưa vào cơ gần với Việt Nam, những kết quả nghiên cứu về lĩnh vực này còn hạn chế. thể nghêu tồn tại ở trong nước bao gồm dạng hòa tan và dạng chất rắn lơ lửng (có nguồn từ phù sa và khuếch tán từ môi trường trầm Ở Việt Nam tích). Như vậy giá trị cực đại của hệ số tích tụ BAFT đối với dạng thủy ngân tổng là 307 và cao hơn rất nhiều là hệ số tích tụ BAFMe là đánh giá toàn diện về hiện trạng nghiên cứu tích tụ độc tố trong loài 165.000. Như vậy khả năng tích tụ HgMe rất cao khi mà nồng độ HgMe chỉ chiếm 0,05 ÷ 0,8% trong thủy ngân tổng trong nước nhưng Các nghiên cứu được công bố tại Việt Nam đã được thống kê để hai mảnh nói chung và loài nghêu M. lyrata nói riêng ở Việt Nam. Hiện nay, đối với khu vực cửa sông Bạch Đằng chưa có nghiên cứu tích tụ trong mô nghêu chiếm 27,3%. cụ thể về tích tụ Hg trong mô sinh vật và cụ thể là loài nghêu M. lyrata. Khu vực phía Nam, các nghiên cứu xu thế tích tụ thủy ngân So sánh với các giá trị của một số loài khác trong khu vực như Tu hài (Lutraria rhynchaena), Sò huyết (Anadara granosa) và Ngán dạng tổng tích tụ trong mô nghêu Meretrix lyrata của hai tác giả Nguyễn Phúc Cẩm Tú và Phạm Kim Phương. Khu vực miền Trung, (Austriella corrugata). Nhận thấy BAF của nghêu tương đương với Sò huyết, cao hơn Tu hài và thấp hơn Ngán. Sò huyết phân bố, kích không có công bố nghiên cứu về tích tụ Hg trong loài nghêu M. lyrata. Các nghiên cứu chỉ tập trung vào dạng tổng thủy ngân mà thước và quy trình nuôi tương tự như nghêu nên có thể thấy BAF của HgT đôi với Sò huyết (BAFT=355) chênh lệch không nhiều so với không có nghiên cứu về dạng metyl thủy ngân, loại độc tố gây nguy hiểm nhất cho con người. nghêu (BAFT=307). 20 5 Hiện nay, đối với khu vực cửa sông Bạch Đằng chưa có trưởng (hay kích thước tính theo công thức 3.1, 3.2 và 3.3) chứng tỏ nhiều nghiên cứu cụ thể về tích tụ Hg trong mô sinh vật và cụ thể là loài nghêu M. lyrata. Có thể nhận thấy các nghiên cứu của các tác được vai trò chỉ thị sinh học của nghêu đối với thủy ngân trong môi trường. giả chủ yếu mang tính chất mô tả hiện trạng nhiễm kim loại nặng mà chưa nghiên cứu quá trình tích tụ theo quá trình sinh trưởng. Hiện nay, các nghiên cứu chỉ dừng ở mức độ nghiên cứu chủ yếu ở trong phòng thí nghiệm và sử dụng mô hình toán học nội suy. Xác định được mối quan hệ của thủy ngân trong môi trường (nước, trầm tích) và trong mô nghêu M. lyrata tại khu vực cửa sông Bạch Đằng vẫn chưa được làm rõ và cần phải xác định hệ số tích tụ thủy ngân trong nghêu M. lyrata bằng mô hình thực nghiệm ngoài hiện trường. Qua phần tổng quan các nghiên cứu trong nước và thế giới, luận án cần phải làm sáng tỏ những vấn đề như sau:  Nghiên cứu các dạng thủy ngân trong môi trường (nước, trầm tích) và sinh vật ở khu vực cửa sông Bạch Đằng và dạng tồn tại của chúng (dạng vô cơ và hữu cơ). Đặc biệt là các kết quả nghiên cứu về metyl thủy ngân trong môi trường và sinh vật tại khu vực này.  Xác định cơ chế tích tụ thủy ngân trong nghêu Meretrix lyrata, đối với các dạng thủy ngân (thủy ngân tổng và metyl thủy Hệ số tương quan (0,82 và 0,83) giữa hàm lượng thủy ngân trong mô thịt nghêu với hàm lượng lipit thể hiện mối liên hệ chặt chẽ giữa các yếu tố. Các nghiên cứu trước đây của Lê Xuân Sinh (2013) cho thấy mối liên quan chặt chẽ giữa hàm lượng lipit và hàm lượng thủy ngân trong mô Tu hài (Lutraria rhynchaena), và Ngán (Austriella corrugata) phân bố ở khu vực Đông bắc Bắc Bộ. b. Tồn dư trong dạ dày Dạ dày được bao quanh toàn bộ bởi tuyến tiêu hoá, một lớp cơ màu tối gọi là gan. Một đường dẫn từ dạ dày tới đám ruột, kéo dài tới chân, cuối cùng là ruột thẳng và kết thúc ở hậu môn. Như vậy một phần thủy ngân được đào thải ra ngoài. Kết quả phân tích cho thấy khi bắt đầu thả nghêu và sau một tháng không phát hiện thủy ngân trong dạ dày. Đối với nghêu nuôi ở giai đoạn sau đã phát hiện dạng HgT và HgMe tồn tại trong dạ dày. Đối với nghêu ở ô AD, hàm lượng HgT trung bình là 64,8±40,8ng/g và HgMe là 6,3±5,1ng/g, cao hơn ngân) tích tụ trong mô thịt và dạ dày theo vòng đời sinh trưởng, sau đó tính các hệ số tích tụ sinh học để khẳng định vai trò chỉ thị sinh hàm lượng thủy ngân ở mô nghêu nuôi ở ô OTN với HgT trung bình là 44,1±23,7ng/g và HgMe là 5,4±3,1ng/g. học của nghêu Meretrix lyrata trong hoạt động bảo vệ và kiểm soát môi trường. Như vậy sự tồn tại dạng thủy ngân (HgT và HgMe) trong dạ dày của nghêu cho thấy sự phơi nhiễm thủy ngân đối với nghêu ở khu  vực cửa sông Bạch Đằng. Không tìm thấy mối liên hệ nào giữa các dạng thủy ngân trong dạ dày nghêu và trong môi trường cho thấy sự Đề xuất lượng nghêu dùng làm thực phẩm hàng ngày, bảo an toàn cho sức khỏe của người sử dụng, tránh nguy cơ tích tụ thủy ngân. phức tạp của cơ chế tích tụ và đào thải chất ô nhiễm của nghêu trong môi trường thực tế. 3.4.2. Hệ số tích tụ thủy ngân của nghêu 6 19 đầu từ tháng thứ 2. Quá trình đào thải lớn hơn quả trình tích tụ vào tháng 1 nên hàm lượng thủy ngân tổng phân tích trong mô nghêu giảm so với các tháng trước. Sau giai đoạn mùa đông, từ tháng 3 đến tháng 4, thời điểm nghêu phát triển mạnh cũng là lúc mức độ tích tụ thủy ngân tăng khi kết quả phân tích hàm lượng thủy ngân trong mô được ghi nhận cao hơn so với thời điểm trước đó. Tốc độ tích lũy metyl thủy ngân trong mô thịt tháng trước so với tháng sau dao động từ 102 % ÷ 135% (nghêu ở OTN, bãi triều cao); dao động 101 % ÷ 178% (nghêu ở OTN, bãi triều thấp). Nhận thấy giai đoạn quá trình tích tụ chậm vào tháng 1 và tháng 2, đây là tháng có nhiệt độ thấp. Như vậy, hàm lượng HgMe tích tụ nhiều trong mô mỡ nhưng khi giảm hàm lượng lipit không giảm sự tích tụ HgMe trong mô cho thấy tính bền vững của dạng thủy ngân này trong cơ thể nghêu và cơ thể sinh vật nói chung. Để nghiên cứu hơn về vấn đề này, chúng tôi đánh giá khả năng đào thải của nghêu trong phòng thí nghiệm sau 08 ngày. Kết quả ban đầu với phép thử phụ thuộc độ muối và nhiệt độ cho thấy hàm lượng HgMe tích tụ trong mô nghêu thí nghiệm không có khả năng đào thải và giảm hẳn trong dạ dày sau 08 ngày thí nghiệm. Mức độ tích tụ cao trong mô nghêu và khó đào thải là cơ sở để khuyến cáo người sử dụng nghêu làm thực phẩm CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng thí nghiệm là nghêu trắng Bến Tre, tên tiếng anh: Lyrate Asiatic Hard Clam, tên latinh: Meretrix lyrata được phân loại như sau: Ngành: Mollusca Lớp: Hai mảnh vỏ (Bivalvia) Bộ: Heterodonta. Họ: Veneridae. Giống: Meretrix. Loài: Meretrix lyrata Hình 2.1 Loài nghêu trắng Bến Tre Đối với loài nghêu trắng Bến Tre được lựa chọn vì đáp ứng hầu hết các tiêu chí: - Là động vật hai mảnh vỏ thường được sử dụng để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng vì chúng đã được phân loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thước vừa phải, số lượng nhiều, dễ tích tụ chất ô nhiễm, có thời gian sống dài và có đời sống tĩnh tại. - Đây là loài sống bám đáy, ít di chuyển. Hiện nay nghêu được nuôi trong ô lưới cao 2m, ngập dưới mức nước triều trung bình 1m nhưng hiện tượng thất thoát nghêu rất thấp. Theo điều tra thực tế tại các hộ nuôi nghêu ở cửa sông Bạch Đằng, mặc dù lưới quây có rách hàng ngày. Hàm lượng tổng thủy ngân trung bình của mô nghêu có kích thước thu hoạch từ tháng 1 đến tháng 5 là 64,6 ng/g khô, tương đương với sự tích tụ thủy ngân tổng tìm thấy ở mô nghêu Meretrix lyrata nuôi ở Cần Giờ - Thành phố Hồ Chí Minh (60ng/g khô). Xu hướng tích lũy thủy ngân trong mô tăng dần đối với cả hai dạng HgT và HgMe. Hệ số tương quan (0,76 và 0,92) cho thấy có mối liên hệ hàm lượng thủy ngân tích tụ trong mô nghêu với thời gian sinh 18 nhưng lượng nghêu thất thoát không đáng kể. - Nghêu Meretrix lyrata hấp thu các độc chất môi trường và tích tụ theo thời gian. Tuổi và kích thước của sinh vật có mối quan hệ chặt chẽ với nồng độ các chất tích tụ trong cơ thể chúng. Đây là loài nhạy cảm với môi trường, được coi là sinh vật chỉ thị cho môi trường nước và bùn đáy. 7 - Loài nghêu có thể sống từ 1 ÷ 3 năm là thời gian đủ dài để nghiên cứu tích tụ. Nhưng thông thường nghêu được thu hoạch sau 1 năm từ tháng 5 âm lịch đến tháng 3 âm lịch năm sau [17]. - Nghêu được nuôi phổ biến ở nhiều tỉnh thành trong cả nước, đặc biệt là khu vực ở miền Nam [13, 15, 16]. Đây là điều kiện thuận lợi để so sánh mức độ tích tụ độc chất trên cùng một đối tượng ở các Bảng 3.15 Hàm lượng trung bình HgMe và HgT tích tụ trong mô nghêu M.lyrata ở hai ô thí nghiệm Đơn vị: ng/g khô Đợt thu mẫu Tháng tuổi (tháng) Chiều dài (mm) Hàm lượng HgT Hàm lượng HgMe Đợt 1 6,0 2,18 - - Đợt 2 6,9 2,42 - - Đợt 3 7,9 3,07 12,5 1,1 Đợt 4 9,0 3,29 24,0 7,0 Đợt 5 9,9 3,42 35,0 8,5 Đợt 6 11,0 3,58 37,9 10,5 Đợt 7 12,1 3,66 57,9 11,3 Đợt 8 13,2 3,67 47,1 13,7 Đợt 9 13,9 3,73 31,8 14,1 Đợt 10 15,1 3,87 53,7 15,1 Đợt 11 16,3 3,92 84,9 23,1 Đợt 12 17,2 4,05 87,9 24,6 vị trí địa lí khác nhau. 2.2. Áp dụng mô hình thực nghiệm nghiên cứu mức độ tích tụ Hg trong nghêu Vùng cửa sông Bạch Đằng thuộc kiểu vùng cửa sông hình phễu với đường bờ có hướng lõm vào phía lục địa và thủy triều có biên độ lớn. Các bãi triều là địa hình quan trọng nhất trong các dạng địa hình bị ngập nước theo chu kỳ triều. Từ nét đặc trưng của các bãi triều nuôi nghêu tại vùng cửa sông Bạch Đằng mà thí nghiệm chọn bãi triều ở xã Đồng Bài, tọa độ (kinh độ 106037'00'' ÷ 107000'00'‘ và vĩ độ 21000'00'' ÷ 20035'00''). Diện tích nuôi nghêu 155,5 ha (2007) Đối với nghêu giống và sau khi nuôi một tháng, kết quả phân tích Điểm bố trí TN không phát hiện thủy ngân tích tụ trong mô. Trong quá trình sinh trưởng, tiếp xúc với nguồn nước có chứa thủy ngân, quá trình tích tụ Hình 2.2 Khu vực bố trí thí nghiệm tại xã Đồng Bài – Huyện Cát Hải và đào thải diễn ra đồng thời nhưng quá trình tích tụ lớn hơn quá trình đào nên hàm lượng thủy ngân tổng tăng dần trong mô nghêu bắt b. Bố trí thí nghiệm 8 17 HgMe Do chênh lệch giữa mức nước lên cao nhất và mức nước xuống thấp nhất vào thời kỳ nước cường khoảng 2,5 – 3,2 mét và vào kỳ nước kém khoảng 0,5 – 1 mét nên bố trí hai ô thí nghiệm có diện tích 4m2 trên mặt cắt vuông góc với đê. Ô thí nghiệm 1 (OTN) ở bãi triều cao có thời gian phơi bãi 8 ÷ 10giờ. Ô thí nghiệm 2 (AD) có thời gian phơi bãi 4 ÷ 6giờ. HgI c. Nuôi nghêu tại các ô thí nghiệm hiện trường Tích lũy trong mô: - Hg2+ amino axit có chứa lưu huỳnh - CH3Hg+ tan trong mỡ và xâm nhập qua màng tế bào tích tụ trong mô mỡ. Si phon Phù sa từ lục địa đổ ra Mô (HgMe, HgT) HgTSS Dạ dày (HgMe, HgT) Quy trình đã được xây dựng dựa trên những khảo sát thực tế tại các bãi nuôi nghêu ở cửa sông Bạch Đằng nhằm đảm bảo quy trình sản xuất có hiệu quả kinh tế. Đào thải “phân giả” 2.3. Nghiên cứu mức độ tích tụ và đào thải của nghêu tại phòng thí nghiệm Khuếch tán a. Lựa chọn phương pháp thí nghiệm Trầm tích đáy Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp, lựa chọn phương pháp thí nghiệm tĩnh không thay nước vì phương pháp Hình 3.19 Sơ đồ cơ chế tích tụ thủy ngân trong nghêu M.lyrata a. Tích tụ trong mô thịt Cơ chế tích tụ thủy ngân theo thức ăn vào đường dẫn dạ dày này đơn giản, dễ thực hiện và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm hiện tại mà vẫn đạt được độ chính xác và hiệu quả nhất định. tới một túi kín, giống như ống sạch, trong như pha lê, chứa các màng nhầy protein, tiết ra các Enzym tiêu hoá để chuyển hoá tinh bột thành b. Kích thước nghêu thí nghiệm đường có thể tiêu hoá được. Các dạng thủy ngân khi xâm nhập vào cơ thể nghêu sẽ được chuyển hóa hoặc đào thải như sau: Đối với tượng ngậm cát trong miệng. Kích thước nghêu ở độ tuổi 18 tháng (kích thước nghêu thu hoạch) có chiều dài từ 3,8 ÷ 4,3 mm. dạng Hg22+, có độc tính thấp vì trong môi trường nước bãi nuôi nghêu có thành phần Cl- lớn nên tạo dạng không tan (Hg2Cl2) bị đào thải ra ngoài. Dạng Hg2+ khi xâm nhập vào cơ thể nghêu có thể được liên kết với animo axit có chứa lưu huỳnh của protein gây tích tụ Nghêu thu tại bãi thời điểm thủy triều rút cạn để tránh hiện c. Quy trình thí nghiệm Thời gian thí nghiệm là 08 ngày, đây là thời gian đảm bảo cho nghêu vẫn sống bình thường trong bể nuôi mà không thêm thức ăn. trong mô nghêu. Đối với dạng độc chất metyl thủy ngân (CH3Hg+), chất này tan trong mỡ và xâm nhập qua màng tế bào tích tụ trong mô 2.4. Phân tách mô và dạ dày nghêu mỡ. Để nghiên cứu tập trung, hai dạng thủy ngân được nghiên cứu là dạng thủy ngân tổng (HgT) và dạng metyl thủy ngân (HgMe). tác giả Trương Quốc Phú như sau: 16 Kĩ thuật phân tách mổ nghêu dựa vào mô tả cấu tạo trong của 9 - Dùng dao tiểu phẫu được dùng trong y tế, lưỡi dao được sử lệ % của metyl thủy ngân/ thủy ngân tổng trong trầm tích là 3,5% ở dụng một lần. bãi triều cao và là 3,7% ở bãi triều thấp. - Dùng dao cậy miệng nghêu và thấm hết lớp nước trong miệng bằng giấy thấm. 3.4. Đánh giá khả năng tích tụ thủy ngân của nghêu Meretrix - Lách nhẹ dao vào khe giữa hai vỏ, cắt đứt cơ khép vỏ. Sau đó mở tách hai vỏ nghêu để lấy ruột cho lên đĩa. 3.4.1. Nguồn tích tụ thủy ngân của nghêu trong môi trường tự - Dùng dao tiểu phẫu tách phần mô và dạ dày nghêu. Chú ý: Các bước thực hiện tỷ mỉ mới tách hoàn toàn mô, cơ bám vào dạ dày nghêu. 2.5. Quy trình xác định thủy ngân trong sinh vật và môi trường lyrata ở vùng cửa sông Bạch Đằng nhiên Xây dựng cơ chế tích lũy thủy ngân của nghêu Meretrix Lyrata ở ngoài môi trường tự nhiên dựa theo cơ chế ăn lọc [13]. Vào thời điểm nước thủy triều lên, nghêu ngoi lên khỏi lớp cát và thò xúc tu a. Lựa chọn phương pháp phân tích thủy ngân để lọc lớp nước đáy tìm thức ăn. Thành phần thức ăn của nghêu M.lyrata tìm thấy trong dạ dày có tỷ lệ bùn bã hữu cơ (82,2%) vì ảnh Căn cứ vào điều kiện phòng thí nghiệm của Viện Tài nguyên và Môi trường biển và phòng thí nghiệm của Viện khoa học và Công hưởng theo chế độ hải văn ở khu vực cửa sông Bạch Đằng, tác động của sóng nền đáy bị khuấy động, phù sa từ các cửa sông đổ ra làm nghệ Môi trường Bách Khoa, chúng tôi lựa chọn phương pháp phân tích thủy ngân tổng theo phương pháp hấp phụ nguyên tử kết hợp với trong nước có nhiều mùn bã hữu cơ, lượng vật chất lơ lửng cao (dao động 168,2mg/l đến 1391,1 mg/l). Tỷ lệ thực vật phù du trong dạ dày kỹ thuật hóa hơi lạnh dùng tác nhân khử SnCl2. nghêu chỉ chiếm 17,8%) vì độ đục trong nước cao nên hệ thực vật phù du kém phát triển. Như vậy nghêu sẽ bị phơi nhiễm thủy ngân b. Phân tích metyl thủy ngân bằng phương pháp sắc ký Quy trình phân tích được thực hiện tại phòng thí nghiệm Mineshi Sakamoto của trường Đại học Kumamoto, tỉnh Minamata của Nhật Bản với phương pháp sắc ký khí với detector bắt điện tử (ECD). 2.6. Xác định hệ số tích tụ sinh học a. Hệ số tích tụ sinh học (BCF) Hệ số tích tụ sinh học là tỷ lệ của sự tập trung chất ô nhiễm trong sinh vật sống dưới nước tại nơi nguồn cung cấp chất ô nhiễm duy nhất tiếp xúc trực tiếp với sinh vật sống. Hệ số BCF này thay đổi khi sử dụng lượng lớn bùn bã hữu cơ làm thức ăn vì đã xác định có mối tương quan chặt giữa nồng độ thủy ngân, lượng chất rắn lơ lửng trong nước và lượng bùn bã hữu cơ. Quá trình tích tụ thủy ngân trong nghêu ở cả hai pha (thủy ngân hòa tan và dạng hạt liên kết với chất rắn lơ lửng). Nồng độ thủy ngân tổng trong nước bãi nuôi nghêu phát hiện có giá trị dao động từ 0,23 ÷ 0,77µg/l, dạng thủy ngân liên kết chất rắn lơ lửng chiểm 58% so với dạng hòa tan trong nước. Thủy ngân sẽ tích lũy vào trong mô thịt và một phần thải qua dạ dày như sau: không đáng kể theo thời gian được định nghĩa theo công thức dưới đây: 10 15 tố quan trọng nhất đưa thủy ngân vào trong chuỗi thức ăn. Sự chuyển hóa sinh học của các hợp chất metyl thủy ngân có thể xảy ra trong trầm tích, nước và cả trong cơ thể sinh vật. Do thiếu điều kiện phân tích trực tiếp dạng HgMe trong nước nên nồng độ HgMe được tính theo hệ số của nghiên cứu trước đây. Từ tỷ lệ đã xác định ở trên qui đổi được các dạng tồn tại của HgMe trong nước bãi nuôi nghêu theo bảng 3.10. Bảng 3.10 Nồng độ thủy ngân trong nước bãi nuôi nghêu Đợt thu mẫu HgMe tổng số (ng/l) Trong đó: BCF được tính toán bằng dữ liệu thực nghiệm (L/kg mô). (2.1) Ct: nồng độ chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật (mg/kg mô). Cw: nồng độ chất ô nhiễm trong nước (mg/L) được định nghĩa là tổng nồng độ hòa tan (dạng không tạo phức) b. Hệ số tích tụ sinh học trong nước (BAF) BCF  Ct Cw Hệ số tích tụ sinh học là quan hệ sự tập trung tương đối của nồng độ một chất trong mô của sinh vật sống với nồng độ chất đó trong môi trường nước. HgT (µg/l) Đợt 1 (1/6) (n=5) 0,17 0,57 Đợt 2 (27/6) (n=5) 0,13 0,44 Đợt 3 (27/7) (n=5) 0,18 0,61 Đợt 4 (29/8) (n=5) 0,16 0,52 Đợt 5 (27/9) (n=5) 0,12 0,23 c. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích Đợt 6 (30/10) (n=5) 0,18 0,36 Đợt 7 (4/12) (n=5) 0,16 0,31 Đợt 8 (5/1) (n=5) 0,15 0,30 BSAF (Biota-sediment accumulation factor) là mối quan hệ giữa nồng độ chất ô nhiễm trong mô sinh vật và trầm tích hiệu chỉnh theo hàm lượng lipit trong mô sinh vật và cacbon hữu cơ trong trầm tích. Đợt 9 (27/1) (n=5) 0,18 0,35 Đợt 10 (4/3) (n=5) 0,13 0,25 Đợt 11 (8/4) (n=5) 0,14 0,28 Đợt 12 (6/5) (n=5) 0,23 0,77 0,16±0,03 0,42±0,16 Trung bình 3.3.2. Các dạng tồn tại của thủy ngân trong môi trường trầm tích bãi nghêu BAF Ct Cs  (2.2) BSAF  Trong đó: - BAF được tính toán bằng dữ liệu thực nghiệm. - Cs là nồng độ của chất ô nhiễm trong nước (mg/l). - Ct là nồng độ của chất ô nhiễm trong mô sinh vật (mg/kg mô khô). Ct / fL C s / f OC (2.3) Trong đó: - BSAF: được tính toán bằng dữ liệu thực nghiệm. - Cs là nồng độ của chất ô nhiễm trong trầm tích (mg/kg khô). - Ct là nồng độ của chất ô nhiễm trong mô sinh vật (mg/kg mô khô). - fL: là hàm lượng lipit trong mô sinh vật (%). - foc: là hàm lượng C h/c trong trầm tích (%). 2.7. Cơ sở xác định mức độ tiêu thụ thực phẩm an toàn tích rất thấp trầm tích là dạng cát hạt nhỏ. Xu hướng tích tụ thủy ngân trong trầm ô AD bãi triều thấp cao hơn ô bãi triều cao OTN. Tỷ Hệ số ADI (Acceptable Daily Intake) là hệ số chấp nhận lượng độc tố hàng ngày mà không tích tụ hay ảnh hưởng đến sức khỏe. ADI được tính theo khối lượng cơ thể, thường là số milligrams (của độc chất) cho mỗi kg trọng lượng cơ thể /ngày. 14 11 Theo kết quả phân tích trên, hàm lượng thủy ngân trong trầm CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Đặc điểm tự nhiên của bãi nuôi nghêu ở khu vực cửa sông Bạch Đằng a. Nhiệt độ: Nhiệt độ môi trường nước bãi nghêu được quan trắc o o trong 12 tháng dao động từ 15 C đến 34 C, nhiệt độ trung bình 25,1oC. Nhiệt độ cao nhất vào tháng 7 (34oC) và thấp nhất vào tháng 1(15oC). b. Độ muối: Độ muối trong nước mùa mưa tại bãi nuôi thấp (5‰), mang tính chất của khối nước lợ nhạt. Mùa khô, độ muối của nước tại bãi nuôi tăng cao (30‰), mang tính chất của khối nước lợ vừa. Trong ngày, độ muối dao động lên xuống theo sự lên xuống của thủy triều trong khoảng dao động 5-16‰ trong ngày. T = 5,27  0,03e1.49 L (3.1) T = 5,68  0,017e 2W (3.2) T = 5,57  0,039e 2.66 H (3.3) Trong đó: L: Chiều dài (cm); W: Chiều rộng (cm); H: Chiều cao (cm) và T: tuổi nghêu (tháng). Như vậy sai số trung bình tuổi nghêu tính theo chiều cao là thấp nhất (3,4%) nên công thức (3.3) được dùng để xác định tuổi nghêu theo kích thước vỏ. Tuy nhiên với sai số trung bình của 03 công thức trên chênh lệch không lớn nên tùy vào số liệu cụ thể mà áp dụng công thức tương ứng. 3.3. Xu thế biển đổi thủy ngân trong môi trường bãi nuôi nghêu khu vực cửa sông Bạch Đằng 3.3.1. Các dạng tồn tại của thủy ngân trong môi trường nước bãi nuôi nghêu c. Độ pH: Độ pH trong nước khu vực sông Bạch Đằng dao động từ 6,4 đến 8,3, pH thấp nhất trong tháng 3 và tháng 8. Nhận định này phù hợp với các kết quả nghiên cứu trước đây. Các dạng tồn tại của thủy ngân trong môi trường nước cho thấy dạng tồn tại liên kết với các hạt lơ lửng trong nước (TSS) chiếm chủ yếu so với dạng hòa tan trong nước. Trong các tháng mùa mưa (đợt d. Chất rắn lơ lửng (TSS): Hàm lượng chất rắn lơ lửng khu vực cửa sông Bạch Đằng khá cao dao động từ 168,2mg/l đến 1391,1 mg/l, giá trị trung bình 672,4 mg/l. f. Thành phần cấp hạt của bãi: Thành phần cấp hạt trầm tích hai ô thí nghiệm đều là loại cát nhỏ, trong đó ô OTN tỷ lệ cát/bùn chiếm 85/15, đối với ô AD tỷ lệ là 72/28. 1-2-3 và đợt 12) dạng thủy ngân trong nước tồn tại đến 67-74%, còn lại các đợt khác chiếm trên 50%. Đặc biệt chỉ có đợt 10 (tháng 3) là tỷ lệ thủy ngân trong chất rắn lơ lửng chiếm 37% và dạng hòa tan chiếm đến 67%, vì là tháng có mưa phùn nên pH thấp dẫn đến HgI chiếm đa số trong các dạng tổng thủy ngân. Dạng thủy ngân tồn tại trong nước chủ yếu dạng chất rắn lơ lửng g. Thành phần thức ăn của nghêu: Nguồn thức ăn chủ yếu trong dạ dày nghêu chiếm 82,2% bùn bã hữu cơ và thực vật phù du chiếm 17,8%, phù hợp với phân tích thành phần thức ăn của nghêu trong dạ theo công bố của một số nghiên cứu trước. Hàm lượng HgTSS trung bình 0,41 µg/g, dao động trong phạm vi 0,15÷ 0,8 µg/g. dày của Trương Quốc Phú. Thủy ngân hoặc muối của nó có thể chuyển thành metyl thủy ngân bởi các vi khuẩn yếm khí trong môi trường nước và trầm tích. 3.2. Xác định xu thế phát triển Nhóm CH3 liên kết với Co(III) trong coenzym được chuyển thành Sử dụng phần mềm sigma plot 11.0 xác định được công thức tính tuổi nghêu theo các kích thước: CH3Hg+ hoặc (CH3)2Hg. Đimetyl thủy phân trong môi trường axit sẽ chuyển thành metyl thủy ngân. Quá trình metyl hóa thủy ngân là yếu 12 13