Tài liệu Nghiên cứu thực nghiệm khả hấp thu thủy ngân, asen của một số loài nhuyễn thể phân bố ở vùng triều đông bắc bắc bộ

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN THỊ HÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG HẤP THU THỦY NGÂN, ASEN CỦA MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ PHÂN BỐ Ở VÙNG TRIỀU ĐÔNG BẮC BẮC BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2015 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN THỊ HÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG HẤP THU THỦY NGÂN, ASEN CỦA MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ PHÂN BỐ Ở VÙNG TRIỀU ĐÔNG BẮC BẮC BỘ Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Lê Xuân Sinh 2. TS. Phạm Thị Ngọc Lan Hà Nội – 2015 3 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt bài luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của các cá nhân và tập thể. Trước tiên tôi xin được gửi lời biết ơn chân thành nhất tới TS. Lê Xuân Sinh - Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã hướng dẫn và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi được nghiên cứu và thực hiện luận văn tại phòng Hóa môi trường biển. Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh các chị đang công tác tại phòng Hóa môi trường biển luôn nhiệt tình giúp đỡ, tạo cho tôi môi trường nghiên cứu và làm việc nghiêm túc. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài KC 09.17/11-15 đã cung cấp, chia sẻ số liệu tham khảo của đề tài giúp tôi hoàn thành tốt luận văn của mình. Tôi xin gửi lời biết ơn tới ban lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi đã luôn tạo điều kiện tốt cho tôi học tập và phát triển. Đồng thời tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS. Phạm Thị Ngọc Lan – Bộ môn Kỹ thuật Môi trường – Khoa Môi trường đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập tại trường. Và cuối cùng, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, người thân, những người đã luôn sát cánh cùng tôi, chia sẻ và động viên tôi không ngừng nỗ lực vươn lên trong học tập cũng như trong cuộc sống. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 16 tháng 3 năm 2015 Nguyễn Thị Hà 4 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Nguyễn Thị Hà Mã số học viên: 138520320002 Lớp: 21KTMT21 Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60520320 Khóa học: 21 đợt 2 Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Xuân Sinh và TS. Phạm Thị Ngọc Lan với đề tài nghiên cứu trong luận văn “Nghiên cứu thực nghiệm khả năng hấp thu Thủy ngân, Asen của một số loài nhuyễn thể phân bố ở vùng triều Đông Bắc Bắc Bộ”. Đây là đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đề tài luận văn nào trước đây, do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào. Nội dung của luận văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn. Nếu xảy ra vấn đề gì với nôi dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định./. NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN 5 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................1 MỤC LỤC ...................................................................................................................5 DANH MỤC HÌNH VẼ ..............................................................................................7 DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................8 MỞ ĐẦU ...................................................................................................................11 1.Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................................11 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................12 3. Cách tiếp cận, Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng ..................................12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...........................................15 1.1. Tình hình nghiên cứu mức độ hấp thu kim loại nặng của sinh vật ở khu vực nghiên cứu .................................................................................................................15 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới ................................................................15 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................................16 1.2. Tổng quan về khu vực Đông Bắc Bắc Bộ .....................................................19 1.2.1. Vị trí địa lý ....................................................................................................19 1.2.2. Điều kiện về tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực Đông Bắc Bắc Bộ ...............20 1.3. Giới thiệu về loài nhuyễn thể tại vùng Đông Bắc Bắc Bộ ............................24 1.3.1. Giới thiệu về loài Tu hài ...............................................................................24 1.3.2. Giới thiệu về loài Sò huyết............................................................................26 1.3.3. Giới thiệu về loài Ngao trắng ........................................................................27 1.4. Hiện trạng phát sinh kim loại nặng (Hg, As) trong môi trường khu vực Đông Bắc Bắc Bộ ................................................................................................................28 1.4.1. Độc học môi trường của Thủy ngân và Asen ...............................................28 1.4.2. Các nguồn phát sinh kim loại nặng (Hg, As) trong môi trường khu vực Đông Bắc Bắc Bộ ................................................................................................................29 1.4.3. Hiện trạng môi trường kim loại nặng (Hg, As) trong môi trường khu .........34 vực Đông Bắc Bắc Bộ ...............................................................................................34 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP THU KIM LOẠI NẶNG BẰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM ............................................................................................35 2.1. Chuẩn bị và thiết kế mô hình thí nghiệm ...........................................................35 2.1.1. Chuẩn bị mô hình thí nghiệm ..........................................................................35 2.1.2. Vật liệu mô hình thực nghiệm .........................................................................39 2.1.3. Thiết kế mô hình nuôi nhuyễn thể ..................................................................39 6 2.2. Tiến hành thực nghiệm.......................................................................................44 2.2.1. Sơ đồ quá trình tiến hành thí nghiệm ..............................................................44 2.2.2. Lấy mẫu phân tích các thông số môi trường ...................................................45 2.2.3. Phân tích As, Hg theo mẫu sinh vật, trầm tích và nước ..................................46 3.3. Kết quả nghiên cứu ...........................................................................................47 3.3.1. Đánh giá hiện trạng môi trường của khu vực thí nghiệm ...............................47 3.3.2. Phân tích khả năng hấp thu kim loại của các loại nhuyễn thể ........................54 3.3.3. Phân tích khả năng tích lũy độc tố kim loại nặng trong mô thịt và dạ dày .....70 3.3.4. Hệ số BAF .......................................................................................................71 3.4. Nhận xét .............................................................................................................72 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP NGĂN NGỪA VÀ PHÒNG TRÁNH NHIỄM ASEN VÀ THỦY NGÂN TỪ MÔI TRƯỜNG ...............................74 3.1. Giải pháp giảm nguồn phát sinh ô nhiễm ..........................................................74 3.2. Các biện pháp quản lý Nhà nước, giám sát ô nhiễm ..........................................74 3.2.1. Tăng cường công tác quản lý nhà nước về môi trường đối với các nguồn thải ...........................................................................................................74 3.2.2. Lập kế hoạch quản lý môi trường ...................................................................75 3.2.3. Tăng cường năng lực và nâng cao nhận thức..................................................75 3.3. Cở sở đề xuất sử dụng an toàn thực phẩm .........................................................75 3.3.1. Ứng dụng hệ số ADI .......................................................................................75 3.3.2. Xác định các đặc điểm mẫu sinh vật ...............................................................76 3.3.3. Đề xuất các giải pháp sử dụng an toàn thực phẩm..........................................77 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...........................................................................81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................83 7 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Khu vực Đông Bắc Bắc Bộ .......................................................................19 Hình 1.2. Tu hài (Lutraria rhynchaena ) ..................................................................26 Hình 1.3. Sò huyết (Anadara granosa) .....................................................................27 Hình 1.4. Ngao trắng (Meretrix lyrata).....................................................................28 Hình 1.5. Các nguồn thải qua các cửa sông đổ ra biển ven bờ Đông Bắc Bắc Bộ ...34 Hình 2.1. Bản đồ phân bố của Sò huyết ...................................................................37 Hình 2.2. Sơ đồ thu mẫu Sò huyết ............................................................................37 Hình 2.3. Khu vực bố trí thí nghiệm tại xã Đồng Bài – huyện Cát Hải....................38 Hình 2.4. Nuôi Tu hài trong rổ đặt trên bãi ...............................................................40 Hình 2.5. Bãi nuôi sò huyết .......................................................................................42 Hình 2.6. Bãi nuôi Ngao trắng tại Xã Đồng Bài ......................................................43 Hình 2.8. Thu mẫu nước tại khu vực Đồng Bài Cuối, Cát Hải – Hải Phòng. ...........45 Hình 2.9. Dụng cụ xác định chất lượng môi trường nước trong phòng thí nghiệm. 46 Hình 2.10. Nồng độ Hg trong môi trường nước tại các vị trí thu mẫu .....................50 Hình 2.11. Hàm lượng Hg trong môi trường trầm tích tại các vị trí thu mẫu ...........50 Hình 2.12. Nồng độ As trong môi trường nước tại các vị trí thu mẫu ......................50 Hình 2.13. Hàm lượng As trong môi trường trầm tích tại các vị trí thu mẫu ...........50 Hình 2.14. Vị trí các trạm quan trắc môi trường biển ven bờ miền Bắc...................51 Hình 2.15. Đồ thị diễn biến nồng độ Thủy ngân từ 2005-2014 ................................53 Hình 2.16. Đồ thị diễn biến nồng độ Asen từ 2005-2014 .........................................54 Hình 2.17. Kích thước của Tu hài ............................................................................55 Hình 2.18. Biến thiên mức độ tích lũy Hg của Tu hài theo kích thước ....................57 Hình 2.19. Đồ thị hàm lượng độc tố Hg và Lipit trong mẫu Tu hài .........................58 Hình 2.20. Biến thiên mức độ tích lũy As của Tu hài theo kích thước....................59 Hình 2.21. Đồ thị hàm lượng độc tố As và Lipit trong mẫu Tu hài ..........................59 Hình 2.22. Kích thước của Sò huyết .........................................................................60 Hình 2.23. Biến thiên mức độ tích tụ Hg của Sò huyết theo kích thước ..................62 Hình 2.24. Mối quan hệ giữa lipit và hàm lượng độc tố Hg trong mẫu Sò huyết.....62 Hình 2.25. Biến thiên mức độ tích lũy As của Sò huyết theo kích thước .................63 Hình 2.26. Mối quan hệ giữa lipit và hàm lượng độc tố As trong mẫu Sò huyết .....64 Hình 2.27. Kích thước của Ngao trắng .....................................................................65 Hình 2.28. Biến thiên mức độ tích tụ Hg của Ngao trắng theo kích thước...............67 Hình 2.29. Đồ thị hàm lượng độc tố Hg và Lipit trong Ngao trắng..........................67 Hình 2.30. Biến thiên mức độ hấp thu As của Ngao trắng theo kích thước .............68 Hình 2.31. Mối quan hệ giữa lipit và hàm lượng độc tố As trong mẫu Ngao trắng 69 8 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Tổng hợp các nghiên cứu về tích lũy Hg trong loài hai mảnh vỏ...16 Bảng 1.2. Tổng hợp các nghiên cứu về tích lũy kim loại trong loài hai mảnh vỏ ....................................................................................................................17 Bảng 1.3. Lượng nước thải và đất đá thải (tr.m3) từ hoạt động ngành than..............30 Bảng 1.4. Sản phẩm ngành công nghiệp chủ yếu của thành phố Hải Phòng năm 2013 ...........................................................................................................................30 Bảng 1.5. Các nguồn phát thải kim loại từ các ngành công nghiệp ..........................31 Bảng 1.6. Các ngành công nghiệp thải ra môi trường cửa sông Bạch Đằng ............32 Bảng 2.1. Các vị trí lấy mẫu nước.............................................................................36 Bảng 2.2. Các đợt lấy mẫu thí nghiệm ......................................................................45 Bảng 2.3. Các thông số CLN tại khu vực thu mẫu Tu hài tại Vịnh Lan Hạ - Cát Bà................................................................................................48 Bảng 2.4. Các thông số CLN tại khu vực thu mẫu Sò huyết ở Hoàng Tân ..............48 Bảng 2.5. Các thông số CLN tại khu vực thu mẫu Ngao trắng ở xã Đồng Bài ........48 Bảng 2.6. Nồng độ Thủy ngân trong môi trường nước khu vực nghiên cứu ............52 Bảng 2.7. Nồng độ Asen trong môi trường nước khu vực nghiên cứu .....................52 Bảng 2.8. Khối lượng và kích thước của mẫu Tu hài ...............................................55 Bảng 2.9. Hàm lượng lipit trong Tu hài nuôi tại vịnh Lan Hạ - Cát Bà ...................56 Bảng 2.10. Hàm lượng Hg trong mô thịt Tu hài theo năm đợt thu mẫu ...................56 Bảng 2.11. Hàm lượng độc tố As trong mô thịt Tu hài theo năm đợt thu mẫu ........58 Bảng 2.12. Khối lượng và kích thước của mẫu Sò huyết .........................................60 Bảng 2.13. Hàm lượng lipit của Sò huyết thu tại Hoàng Tân – Quảng Yên ...........61 Bảng 2.14. Hàm lượng Hg trong loài Sò huyết theo năm đợt thu mẫu ....................61 Bảng 2.15. Hàm lượng độc tố As trong loài Sò huyết theo năm đợt thu mẫu ..........63 Bảng 2.16. Khối lượng và kích thước của mẫu Ngao trắng ......................................65 Bảng 2.17. Hàm lượng lipit của Ngao trắng thu tại Xã Đồng Bài ...........................66 Bảng 2.18. Hàm lượng Hg trong loài Ngao trắng theo năm đợt thu mẫu .................66 Bảng 2.19. Hàm lượng độc tố As trong loài Ngao trắng theo năm đợt thu mẫu ......68 Bảng 2.20. Phân bố độc chất Hg trong các loài sinh vật nghiên cứu .......................70 Bảng 2.21. Phân bố độc chất As trong các loài sinh vật nghiên cứu .......................71 Bảng 2.22. Hệ số tích tụ sinh học BAF đối với thủy ngân của các loại nhuyễn thể .72 Bảng 2.23. Hệ số tích tụ sinh học BAF đối với Asen của các loại nhuyễn thể ........72 9 Bảng 3.1. Hệ số ADI và tiêu chuẩn của độc tố theo quy chuẩn an toàn thực phẩm .76 Bảng 3.2. Mức độ sử dụng thực phẩm đảm bảo tránh tích lũy Hg đối với người có thể khối 60 kg.............................................................................................78 Bảng 3.3. Mức độ sử dụng thực phẩm đảm bảo tránh tích lũy As đối với người có thể khối 60 kg.............................................................................................78 Bảng 3.4. Mức độ sử dụng thực phẩm Tu hài đảm bảo tránh tích lũy các độc tố đối với người có thể khối 60 kg ................................................................................79 Bảng 3.5. Mức độ sử dụng thực phẩm Sò huyết đảm bảo tránh tích lũy các độc tố đối với người có thể khối 60 kg .....................................................................79 Bảng 3.6. Mức độ sử dụng thực phẩm Ngao trắng đảm bảo tránh tích lũy các độc tố đối với người có thể khối 60 kg .....................................................................80 10 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS: Atomic Absorption Spectrophotometric Quang phổ hấp thụ nguyên tử APHA: American Pharmacists Association Hội liên hiệp sức khỏe cộng đồng Mỹ BAF: Bio Accumulation Factor Hệ số tích lũy sinh học BOD: Biological Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh học COD: Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học CLN: Water Quality Chất lượng nước DO: Dissolved Oxygen Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ĐVPD: Zooplankton Động vật phù du GHCP: Allowable limit Giới hạn cho phép ISQG: Interin Sediment Quality Guideline Hướng dẫn chất lượng trầm tích tạm thời IMER: Institute of Marine environment and resouces Viện Tài nguyên và Môi trường biển KLN: Heavy metal Kim loại nặng LC50: Median Lethal concentration Nồng độ gây chết 50% số sinh vật (SV) tham gia thực nghiệm với một chất độc nhất định. QCVN: Technical regulations Vietnam Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam TVPD: Phytoplankton Thực vật phù du TB/l: Cellule/liter TCVN: Vietnam standards USEPA: United States Environmental Protection Agency WTO: World Trade Organization Tế bào/lít Tiêu chuẩn việt nam Cục bảo vệ Môi trường Mỹ Tổ chức thương mại thế giới 11 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Xã hội càng phát triển, công nghiệp hóa càng nhanh thì tỷ lệ chất thải độc hại từ sản xuất công nghiệp và những ảnh hưởng bất lợi từ các hoạt động của con người tác động vào môi trường càng tăng nhanh. Các chất độc hại còn sinh ra do rò rỉ từ quá trình sản xuất, vận chuyển và lưu trữ các chất độc. Ngay cả nước rỉ, thẩm thấu từ bãi rác cũng gây nguy hiểm cho khu dân cư xung quanh. Các loại ô nhiễm hóa học sinh ra từ quá trình sản xuất công nghiệp và khai thác quá mức tài nguyên thiên nhiên đang ngày càng làm nguy hại cho sinh quyển. Các tác động ấy không những ảnh hưởng đến loài người mà cả các sinh vật sống trên trái đất. Các độc chất được tích lũy sinh học qua chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể con người. Chúng gây ra những sự biến đổi, tồn lưu và tác động đến sức khỏe của con người. Vậy sự tích lũy sinh học được định nghĩa như là một quá trình mà qua đó sinh vật tích lũy các hóa chất trực tiếp từ môi trường vô sinh (ví dụ: nước, khí, đất) và từ các nguồn thức ăn. Các hóa chất môi trường được hấp thu một lượng lớn bởi sinh vật qua quá trình khuếch tán thụ động. Vị trí đầu tiên cho việc hấp thu bao gồm màng phổi, mang, đường ruột. Các hóa chất phải xuyên qua lớp đôi lipid của màng để đi vào trong cơ thể. Tiềm năng tích lũy sinh học các hóa chất có liên quan với sự hòa tan trong lipid của các chất [4]. Môi trường nước là nơi mà tại đó các chất có ái lực với lipid xuyên qua tấm chắn giữa môi trường vô sinh 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 cho phép tách một lượng vừa đủ các hóa chất từ nước. Thủy sinh vật có thể tích lũy sinh học các hóa chất có ái lực với lipid và đạt đến nồng độ cao hơn nồng độ chất đó có trong môi trường. Trong môi trường biển ven bờ, nhóm động vật nhuyễn thể sống đáy đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước chọn làm đối tương nghiên cứu do khả năng tích lũy sinh học cao đi kèm với đời sống ít di chuyển nhiều, ăn lọc mùn bã hữu cơ,.. Điều này cũng đi kèm với nguy cơ mất an toàn cho con người khi sử dụng 12 chúng làm thực phẩm nếu hàm lượng độc tính (ví dụ: nhóm kim loại nặng) tích lũy trong mô và nội tạng đủ lớn. Cho đến nay hầu hết các nước phát triển đã có những tiêu chuẩn an toàn đối với việc tiêu thụ thủy sản nói chung và nhóm động vật nhuyễn thể nói riêng. Nuôi trồng thủy thủy hải sản ở nước ta ngày nay đang có xu hướng phát triển mạnh, nhất là khi Mỹ bỏ lệnh cấm vận và Việt Nam trở thành thành viên 150 của tổ chức thương mại thế giới (WTO), đã mở ra cho Việt Nam một tiềm năng xuất khẩu lớn, đặc biệt là thủy hải sản. Một trong những mặt hàng thủy hải sản sản xuất được thị trường thế giới ưa chuộng là nhuyễn thể hai mảnh vỏ. Tại Việt Nam, nhiều khu vực nuôi trồng thủy sản với sản lượng lớn. Trong đó khu vực Đông Bắc, Bắc bộ bao gồm hai tỉnh thành Hải Phòng và Quảng Ninh hiện đang là một trong những khu vực nuôi thủy hải sản lớn nhất cả nước. Hải Phòng, Quảng Ninh có nền kinh tế, xã hội phát triển mạnh với nhiều các hoạt động công nghiệp, vận tải và hải cảng. Bên cạnh đó, hoạt động nuôi trồng thủy sản nói chung và các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ nói riêng ở các khu vực này rất phát triển, là nguồn cung dồi dào cho thị trường nội địa và xuất khẩu. Đánh giá mức độ hấp thu hàm lượng kim loại nặng trong các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ ở khu vực Hải Phòng – Quảng Ninh sẽ góp phần quản lý chất lượng thủy sản phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng an toàn trong nước và xuất khẩu. Từ những lý do trên, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm khả năng hấp thu Thủy ngân, Asen của một số loài nhuyễn thể phân bố ở vùng triều Đông Bắc Bắc Bộ” 2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu thực nghiệm khả năng hấp thu các kim loại nặng (Hg, As) trong một số loài nhuyễn thể vùng triều ven bờ Đông Bắc Bắc Bộ và mối quan hệ của chúng với môi trường (nước, trầm tích) tại các khu vực nghiên cứu. - Đề xuất các giải pháp ngăn ngừa và phòng tránh nhiễm Hg, As góp phần vào việc đảm bảo an toàn thực phẩm cho con người. 3. Cách tiếp cận, Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng 3.1. Cách tiếp cận 13 - Tiếp cận hệ thống: Các chất ô nhiễm có tính độc được thải từ các nguồn công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Chúng được phát thải vào nước và trầm tích tại khu vực tiếp nhận (vịnh, thủy vực biển ven bờ). Các sinh vật sống trong môi trường đó sẽ hấp thu các chất ô nhiễm trong cơ thể và theo chuỗi thức ăn sẽ xâm nhập vào cơ thể con người. Điều này làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân sống trong khu vực. Nghiên cứu các mối quan hệ nhân quả trong hệ thống là phát triển kinh tế xã hội – chất lượng môi trường và môi trường sinh vật bị tác động – sức khỏe con người. - Tiếp cận liên ngành: Nghiên cứu khả năng hấp thu các kim loại nặng (Hg, As) có tính độc trong các loài nhuyễn thể có giá trị cao vùng triều khu vực Đông Bắc Bắc Bộ có liên quan đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực. Các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp là các ngành phát sinh chất thải có chứa các kim loại nặng vào môi trường. Các ngành đánh bắt, nuôi trồng và khai thác thủy sản là các ngành bị tác động. Đề tài tập trung đánh giá các mối quan hệ, các tác động của các ngành, lĩnh vực liên quan. - Tiếp cận theo quan điểm phòng ngừa: Các chất kim loại Hg, As là những chất ô nhiễm không giới hạn, chúng sẽ lan truyền, phân bố và tích tụ trong các hợp phần môi trường làm môi trường bị ô nhiễm. Để bảo vệ môi trường, hệ sinh thái và sức khỏe người cần phải điều tra, khảo sát để cảnh báo và đề xuất các giải pháp ngăn ngừa nguy cơ tích tụ các chất ô nhiễm trong các hợp phần môi trường. 3.2. Các phương pháp nghiên cứu a. Phương pháp thu thập phân tích và tổng hợp số liệu - Kế thừa các tài liệu và nghiên cứu về điều kiện tự nhiên, sinh vật, chất lượng môi trường ở các khu vực nghiên cứu. - Tính toán và xử lý số liệu bằng phần mềm Excel. b. Phương pháp thực nghiệm c. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: + Tiểu phẫu động vật thân mềm 14 Phân tách động vật thân mềm thành hai hợp phần (mô và dạ dày) theo tài liệu hướng dẫn “Hình thái và Giải phẫu Động vật thân mềm (Mollusca)” của tác giả Trương Quốc Phú, 1997 + Phương pháp xác định các chỉ số sinh lý của các loại nhuyễn thể - Xác định kích thước của mẫu sinh vật bằng thước đo Panmer theo phương pháp của Nguyễn Huy Yết và nnk, 1998. - Phân tích hàm lượng lipit trong cơ thể sinh vật bằng phương pháp trọng lượng theo tiêu chuẩn TCVN 4331:1986. + Phương pháp phân tích As, Hg theo mẫu sinh vật, trầm tích, nước Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm theo các tài liệu của: APHA 3500 80, AOAC 97, APHA 3500 80, TCVN 6626- 2000, HPLC/GC, FAO FNP 14/7, TCVN 4331:1986, NOAA – ASEAN Canada. c. Phương pháp đánh giá tích lũy sinh học thông qua hệ số BAF Để đánh giá mức độ tích lũy chất ô nhiễm trong môi trường và sinh vật, người ta dựa vào hệ số tích lũy sinh học như BAF 3.3. Các kỹ thuật sử dụng Các phương pháp điều tra khảo sát biển (theo quy phạm điều tra nghiên cứu biển do Ủy ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nước ban hành, 1982) • Kỹ thuật lấy mẫu nước biển và trầm tích: - Mẫu nước biển được lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam 5998-1995 (ISO 5667-9:1992): Hướng dẫn lấy mẫu nước biển ven bờ. - Lấy mẫu trầm tích bằng ô định lượng diện tích 0.1 m2. • Kỹ thuật phân tích KLN: KLN được dùng phương pháp hóa hơi nguyên tử, kết quả được xác định bằng máy AAS • Kỹ thuật xử lý số liệu bằng phần mềm Excel. 15 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu mức độ hấp thu kim loại nặng của sinh vật ở khu vực nghiên cứu 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới Từ những năm 40 của thế kỷ 20, đã có những nghiên cứu về sự tích lũy của kim loại nặng (KLN) trong mô của các loại động vật thân mềm. Theo Dean W. boening (1997), phương pháp tiếp cận chỉ thị sinh học rất có hiệu quả khi sử dụng một số loài đại diện cho mức độ dinh dưỡng khác nhau kết hợp với việc xác định nồng độ các chất (Cr, Cu, Zn, As, Hg, Pb, Ni, và Ag) và vòng tuần hoàn nước. Nghiên cứu của El-Sikaily A và cộng sự (2000) ở một số vùng duyên hải Địa Trung Hải và duyên hải biển Đỏ thuộc Ai Cập, cho thấy Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pd và Zn được tích lũy khá cao trong mô củ a c ác lo ài Modiolus auriculatus và Donax trunculu. Theo kết quả nghiên của Aysun Türkmen và cộng sự ở Vịnh Iskenderun của Thổ Nhĩ Kỳ về loài Crassostrea spp và loài Perna viridis có sự tích lũy các kim loại Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Zn trong mô cơ thể chúng. Một số nghiên cứu khác ở các nước như Canada, Brazil, Ghana, Thái Lan, Malaysia, Philippin… cũng cho thấy khả năng tích lũy KLN ở các loài nhuyễn thể khá cao. Theo nghiên cứu của tác giả Lê Quang Dũng (2010) thì Hg tích tụ trong mô loài cá chình Anguilla marmorata với thành phần metyl Hg chiếm từ 87,4 đến 100%. Từ những năm 40 của thế kỷ XX, đã có những nghiên cứu về sự hấp thu KLN trong mô của các loài động vật thân mềm. Bảng 1.1 đã tổng hợp các nghiên cứu thuộc khu vực Châu Á và Đông Nam Á về sự tích lũy Hg trong loại hai mảnh vỏ. 16 Bảng 1.1.Tổng hợp các nghiên cứu về tích lũy Hg trong loài hai mảnh vỏ[38] Loài Nồng độ Hg (µg/g) Loài hai mảnh 1,3- 14,0 Sò Crassostrea sp. 0,004-0,058D Hai mảnh vỏ 0,001-0,01W Hai mảnh vỏ <0,02 – 0,09 Philippines Vẹm xanh Perna viridis 0,01 – 029D Vịnh Thái Lan (4 cửa sông) Trai (Polymesoda erosa), Lightfoot, 1786) Loài Sò Đông (giai đoạn trưởng thành) Crassostrea virginica Vẹm xanh Perna viridis Vẹm xanh Perna viridis LC50 sau 96h nồng độ Hg là 0,58ppm, 0,35 ppm, 0,26 ppm tương ứng 10‰, 20‰ và 30‰ ở nhiệt độ phòng Số ngày thí nghiệm Khu vực nghiên cứu Nhật Vịnh Minamata Indonesia Vịnh Jakarta Malaysia Đông Malaysia, cách 340km về phía biển Đông Tác giả nghiên cứu Irukayama, 1977 Yulianda & Nurjaya, 1994 Shazili & Niksan, 1988 Mabesa và nnk, 1985 Menasveta & Cheevaparanapiwat, 1981 Philippines Y. MODASSIR (2000) BCF Tác giả nghiên cứu 74 10.000 Kopler, 1974 EPA, 1985 15 459 Rosell, 1985 Lakshmanan & Nambisan, 1989 Nguồn: E.S. Deocadiz, V.R. Diaz và P.-F.J. Otico (1999) 6 126-404 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Các khu vực nuôi và phân bố các loài đặc sản có giá trị kinh tế như Tu hài, Sò huyết và Ngao trắng hàng năm phải tiếp nhận nhiều nguồn thải chứa các độc chất từ các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Theo Lê Xuân Sinh 17 (2009) trong mô nghêu Bến Tre tại khu vực Cát Hải – Hải Phòng, hàm lượng Zn cao gấp khoảng 4 lần tiêu chuẩn Hội tiêu chuẩn thực phẩm Anh, 1984 (50 mg/kg khô) và hàm lượng Hg trung bình là 0,61 mg/kg khô, vượt quá tiêu chuẩn của Bộ Y tế QCVN 8-2:2011/BYT (0,5 mg/kg khô). Phùng Thị Anh Minh (2007) cũng đã nghiên cứu về mức độ tích lũy kim loại nặng trong mô sò tại cửa sông Cấm [7]. Việc nghiên cứu sử dụng các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ để đánh giá ô nhiễm KLN là vấn đề có tính thực tiễn nhằm phát triển hệ thống chỉ thị sinh học ở nước ta. Tuy nhiên, các nghiên cứu về KLN trong các loài hai mảnh vỏ ở Việt Nam còn khá mới mẻ và chưa đồng bộ. Bảng 1.2 đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu kim loại nặng trong loài hai mảnh ở Việt Nam. Bảng 1.2. Tổng hợp các nghiên cứu về tích lũy kim loại trong loài hai mảnh vỏ Loài Ngao trắng Bến Tre Meretrix lyrata Trai (Sinanodonta) Ốc (Angulyagra và Sinotaia Hass) Ngao trắng Bến Tre Meretrix lyrata Ngao dầu (Meretrix meretrix) Hến (Corbicula sp.) Vẹm xanh Perna viridis Vẹm xanh Perna viridis Hến Corbicula sp. Sò lông Nguyên tố Zn, Hg Cr, Cd Khu vực nghiên Tác giả nghiên cứu cứu Cửa sông Bạch Lê Xuân Sinh, Trần Đằng - Hải phòng Đức Thạnh, Đặng Kim Chi (2010,2011) Miền Bắc Đặng Kim Chi, Hoàng Thu Hương, Vũ Thị Hồng Hưng (2005) As, Cd, Cu Hải Phòng Bùi Đặng Thanh (2010), luận án tiến sỹ Hg Cửa Đại, Đà Nẵng Nguyễn Văn Khánh, Trần Duy Vĩnh và nnk (2009) Vịnh Vân Phong, Đặng Thuý Bình, Khánh Hòa Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Thị Thu Nga (2006), Cu Đầm Nha Phu, Nha Đào Việt Hà (2002) Trang Cd, Pb Cửa Đại, Nguyễn Văn Khánh, Đà Nẵng Phạm Văn Hiệp (2009) Cu, Pb , Zn, Cd, Cửa Cấm ,Hải Phùng Thị Anh Minh As, Cd, Pb 18 Loài Anadra subcrenata Sò huyết Anadara granosa Các loài ngao Meretrix spp. Meretrix lyrata Nguyên tố Cr Khu vực nghiên cứu Phòng Tác giả nghiên cứu (2007) V, Cr, Mn, Co, Đông Nam Bộ - Nguyễn Phúc Cẩm Tú Cu, Zn, Rb, Sr, Việt Nam và nnk (2010) Mo, Ag, Cd, In, Sn, Hg, Sb, Cs, Ba, Tl, Pb, Bi Ngao lụa Zn, Cu, Cd, Cr, Bình Thuận Lê Thị Vinh, Nguyễn Paphia undulata Pb, Mn, Hg và Hồng Thu, Phạm Hữu Tâm và Dương Trọng As Kiểm (2005) Hàu Cd, Cr, Cu, Pb, Vịnh Vân Phong, Lê Thị Vinh, 2005 Saccostrea cucullata và Zn Khánh Hòa Ngao trắng Bến Cd, As, Pb Cần Giờ - Thành Phạm Kim Phương, Tre phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Dung, Chu Phạm Ngọc Sơn Meretrix lyrata (2008) Ngao trắng Bến As, Cd, Pb Hg Cần Giờ - Thành Phạm Kim Phương, Tre Phố Hồ Chí Minh Chu Phạm Ngọc Sơn, Nguyễn Thị Dung Meretrix lyrata (2007) Sò huyết Chất hữu cơ Vùng ven biển Lê Thị Siêng (2005) (Anadara granosa) ĐBSCL Ngao Cu, Pb, Cd, Zn Đồ Sơn – Hải Nguyễn Xuân Tuyền Meretrix spp. Phòng (1998) Từ bảng 1.2 nhận thấy, các kết quả nghiên cứu đã được công bố chưa có những nghiên cứu tổng hợp về sự hấp thu kim loại nặng (Thủy ngân, Asen) của các loại Tu hài, Sò huyết, Ngao trắng tại khu vực Đông Bắc Bắc Bộ (Hải Phòng, Quảng Ninh). Hiện nay chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm và sức khỏe, được người tiêu dùng trong và ngoài nước quan tâm, nhất là các sản phẩm thủy hải sản cho xuất khẩu và các loài đặc sản có giá trị kinh tế cao. Rất tiếc, cho tới nay ở Việt Nam các nghiên cứu về khả năng hấp thu kim loại năng ở các loài nhuyễn thể phân bố ngoài tự nhiên hoặc nuôi ở vùng biển ven bờ còn thiếu hoặc ở mức độ nghiên cứu lý thuyết. Đặc biệt khu vực Đông Bắc Bắc Bộ (bao gồm hai tỉnh Hải Phòng và Quảng 19 Ninh) có hệ động vật nhuyễn thể phong phú và đa dạng. Các nghiên cứu về chất lượng thực phẩm với các loài hải sản có giá trị kinh tế cao (Tu hài, Sò huyết và Ngao trắng) còn đang bỏ ngỏ nên rất cần thiết triển khai nghiên cứu về khả năng hấp thu các độc chất độc của những loài sinh vật này. Do đó, tác giả lựa chọn vấn đề nghiên cứu khả năng hấp thu Hg, As của các loài nhuyển thể vùng Đông Bắc Bắc Bộ làm vấn đề nghiên cứu 1.2. Tổng quan về khu vực Đông Bắc Bắc Bộ 1.2.1. Vị trí địa lý Khu vực Đông Bắc Bắc Bộ (bao gồm hai tỉnh Hải Phòng và Quảng Ninh) Hình 1.1. Khu vực Đông Bắc Bắc Bộ Quảng Ninh nằm trong dải hành lang biển lớn của Bắc Bộ, trên đó có mạng lưới đường bộ, đường sắt và cảng biển lớn đang được mở rộng và phát triển. Cùng với Hải Phòng, Quảng Ninh giữ vai trò cửa mở lớn ra biển cho cả vùng Bắc Bộ. Tỉnh nằm trong giới hạn toạ độ 106 – 108o kinh độ Đông, 20o40’21” vĩ độ Bắc; Đông Bắc giáp Trung Quốc, có đường biên giới dài khoảng 132,8 km, phía Nam giáp vịnh Bắc Bộ, có chiều dài bờ biển 250 km, phía Tây Nam giáp Thành phố Hải Dương, phía Tây Bắc giáp các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và Hải Dương [19,13]. 20 Hải Phòng là Thành phố duyên hải nằm ở hạ lưu của hệ thống sông Thái Bình thuộc đồng bằng sông Hồng có vị trí nằm trong khoảng từ 20o35’ đến 21o01’ vĩ độ Bắc, và từ 106o29’ đến 107o05’ kinh độ Đông; phía Bắc và Đông Bắc giáp tỉnh Quảng Ninh, phía Tây Bắc giáp tỉnh Hải Dương, phía Tây Nam giáp tỉnh Thái Bình và phía Đông là biển Đông với đường bờ biển dài 125km, nơi có 5 cửa sông lớn là Bạch Đằng, Cửa Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và sông Thái Bình. 1.2.2. Điều kiện về tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực Đông Bắc Bắc Bộ 1.2.2.1. Điều kiện về tự nhiên a. Đặc điểm địa hình, địa mạo Địa hình vùng triều trong khu vực được chia thành các loại địa hình sau: - Địa hình bãi biển: được thành tạo do sóng của khu vực ven bờ, dạng địa hình này rất ít, vì sóng trải qua địa hình rộng lớn của bãi triều đã bị giảm năng lượng sóng vào đến bờ, vì vậy không còn đủ năng lượng thành tạo các bãi biển ven bờ thuộc vùng triều. Các bãi có địa hình cao trung bình từ 2,5 - 3,5m (so với mặt biển trung bình). Trong điều kiện thời tiết bình thường sóng không thể đưa các trầm tích lên bề mặt cao của bãi chỉ khi có mưa bão và gió mùa đông bắc thì sóng mới phủ chờm lên và đưa vật liệu vào bãi triều.[20] - Địa hình bãi triều cao phân bố rộng lớn trong vùng và được xác định từ độ cao 1,86m trở lên đến bờ, đê quốc gia hay đến các chân bãi biển, rìa đảo. Sự trùng hợp giữa phần bãi triều cao với diện tích phân bố thực vật ngập mặn phát triển là do chế độ thủy triều và độ đục của nước biển vùng nghiên cứu. [19,20] - Địa hình bãi triều thấp được phân chia từ 0m đến 1,86m (so với 0m/Hải đồ) phần địa hình này về cơ bản là một bề mặt bằng phẳng và không có thực vật ngập mặn vì điều kiện ngập nước trong ngày lớn, điều kiện động lực mạnh do sóng và dòng chảy, độ đục nước ven bờ cao. Bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng ở những khu vực có sự tác động của sóng biển và các dòng triều tương đối đồng đều trên bề mặt. - Địa hình các hệ thống lạch triều đã được phân chia thành các cấp khác nhau và chủ yếu là nhóm lạch triều xâm thực và nhóm lạch triều kế thừa. Trong nhóm