Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Khóa luận sử dụng bèo tấm (lemna minor linnaeus, 1753) đánh giá rủi ro độc học s...

Tài liệu Khóa luận sử dụng bèo tấm (lemna minor linnaeus, 1753) đánh giá rủi ro độc học sinh thái đối với các loại nước thải

.PDF
50
144
134

Mô tả:

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG *** NGUYỄN THỊ XUÂN PHƯƠNG SỬ DỤNG BÈO TẤM (Lemna minor Linnaeus, 1753) ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘC HỌC SINH THÁI ĐỐI VỚI CÁC LOẠI NƯỚC THẢI NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS. NGUYỄN VĂN KHÁNH NIÊN KHÓA 2014 - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả khóa luận Nguyễn Thị Xuân Phương LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Khánh đã chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian qua. Đồng thời tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này. Đà Nẵng, tháng 4 năm 2018 Sinh viên: Nguyễn Thị Xuân Phương MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. MỤC LỤC .................................................................................................................... DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ..................................................................... MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài ..............................................................................................2 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài ................................................................................3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................4 1.1. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ....................................................................................................................4 1.1.1. Tình hình ô nhiễm môi trường nước trên thế giới ........................................4 1.1.2. Tình hình ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam .......................................5 1.2. SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC ..................7 1.2.1. Sinh vật cảnh báo sớm ..................................................................................7 1.2.2. Ưu nhược điểm của giám sát sinh học ..........................................................7 1.2.3. Tình hình nghiên cứu sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm trên thế giới.............8 1.2.4. Tình hình nghiên cứu sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm tại Việt Nam .........11 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................................................................................................14 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ...........................................................................14 2.1.1. Loài Bèo tấm (Lemna minor Linnaeus, 1753) ...........................................14 2.1.2. Nước thải dùng trong thí nghiệm ................................................................15 2.1.3. Môi trường nuôi cấy và thí nghiệm SIS (Swedish Standard) .....................15 2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................................................15 2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..............................................................................15 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................16 2.4.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu .................................................16 2.4.2. Phương pháp phân lập, khử trùng và nuôi cấy ...........................................16 2.4.3. Phương pháp thí nghiệm .............................................................................16 2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu ..........................................................................20 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................21 3.1. KẾT QUẢ TRONG THỬ NGHIỆM VỚI NƯỚC THẢI CỦA TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP HÒA CẦM ...................................................21 3.2. KẾT QUẢ TRONG THỬ NGHIỆM VỚI NƯỚC THẢI CỦA SENVILA BOUTIQUE RESORT AND SPA (HỘI AN) ..........................................................23 3.3. KẾT QUẢ TRONG THỬ NGHIỆM VỚI NƯỚC THẢI CỦA TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THẢI HÒA CƯỜNG....................................................................................26 3.4. KẾT QUẢ TRONG THỬ NGHIỆM VỚI NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY SẢN XUẤT GIẤY BAO BÌ TÂN LONG ĐÀ NẴNG .....................................................28 3.5. KẾT QUẢ TRONG THỬ NGHIỆM VỚI NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY TNHH DAIWA VIỆT NAM ....................................................................................31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................33 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................34 PHỤ LỤC .................................................................................................................38 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT OECD Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development) EC50 Nồng độ ức chế sinh trưởng 50% sinh vật thực nghiệm (Effective concentration 50%) TNHH Trách nhiệm hữu hạn SIS Swedish Standard DANH MỤC CÁC BẢNG Kí hiệu Tên bảng bảng Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng 2.5 Dãy nồng độ của nước thải Trạm xử lý nước thải Khu công nghiệp Hòa Cầm Dãy nồng độ của nước thải Senvila Boutique Resort and Spa (Hội An) Dãy nồng độ của nước thải Trạm xử lý nước thải Hòa Cường, Hải Châu, Đà Nẵng Dãy nồng độ của nước thải Công ty sản xuất giấy bao bì Tân Long Đà Nẵng Dãy nồng độ của nước thải Công ty TNHH Daiwa Việt Nam Trang 17 17 17 18 18 Kết quả khảo sát số lượng lá, trọng lượng tươi trong thử Bảng 3.1 nghiệm của Bèo tấm với nước thải Trạm xử lý nước thải 21 Khu công nghiệp Hòa Cầm Kết quả khảo sát số lượng lá, trọng lượng tươi trong thử Bảng 3.2 nghiệm của Bèo tấm với nước thải Senvila Boutique 23 Resort and Spa (Hội An) Kết quả khảo sát số lượng lá, trọng lượng tươi trong thử Bảng 3.3 nghiệm của Bèo tấm với nước thải Trạm xử lý nước thải 26 Hòa Cường Kết quả khảo sát số lượng lá, trọng lượng tươi trong thử Bảng 3.4 nghiệm của Bèo tấm với nước thải Công ty sản xuất giấy 28 bao bì Tân Long Đà Nẵng Kết quả khảo sát số lượng lá, trọng lượng tươi trong thử Bảng 3.5 nghiệm của Bèo tấm với nước thải Công ty TNHH Daiwa Việt Nam 31 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Kí hiệu Tên hình hình Hình 2.1 Hình 2.2 Bèo tấm (Lemna minor Linnaeus), 1753 Thiết kế thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn CRD Trang 14 18 Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thí nghiệm với Hình 3.1 nước thải Trạm xử lý nước thải Khu công nghiệp Hòa 22 Cầm Phần trăm ức chế sinh trưởng theo Số lượng lá (a); Hình 3.2 Trọng lượng tươi (b); trong nước thải Trạm xử lý 22 nước thải Khu công nghiệp Hòa Cầm Hình 3.3 Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thí nghiệm với nước thải Senvila Boutique Resort and Spa (Hội An) 24 Bèo tấm sau thời gian 168h ở nồng độ đối chứng (0%) Hình 3.4 và 100% khi thử nghiệm với nước thải Senvila 25 Boutique Resort and Spa (Hội An) Phần trăm ức chế sinh trưởng theo Số lượng lá (a); Hình 3.5 Trọng lượng tươi (b) trong nước thải Senvila Boutique 25 Resort and Spa (Hội An) Hình 3.6 Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thí nghiệm với nước thải Trạm xử lý nước thải Hòa Cường 27 Phần trăm ức chế sinh trưởng theo Số lượng lá (a); Hình 3.7 Trọng lượng tươi (b); trong nước thải Trạm xử lý 27 nước thải Hòa Cường Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thí nghiệm với Hình 3.8 nước thải Công ty sản xuất giấy bao bì Tân Long Đà 29 Nẵng Hình 3.9 Bèo tấm sau thời gian 168h ở nồng độ đối chứng (0%) 30 và 100% khi thử nghiệm với nước thải Công ty sản xuất giấy bao bì Tân Long Đà Nẵng Phần trăm ức chế sinh trưởng theo Số lượng lá (a); Hình 3.10 Trọng lượng tươi (b); trong nước thải Công ty sản 30 xuất giấy bao bì Tân Long Đà Nẵng Hình 3.11 Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thí nghiệm với nước thải Công ty TNHH Daiwa Việt Nam 32 Phần trăm ức chế sinh trưởng theo Số lượng lá (a); Hình 3.12 Trọng lượng tươi (b); trong nước thải Công ty TNHH Daiwa Việt Nam 32 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, với tốc độ phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã khiến cho môi trường của chúng ta ngày càng suy kiệt. Đặc biệt ô nhiễm nguồn nước là vấn đề quan trọng và nguy cấp trên toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, các loài sinh vật và các hệ sinh thái khác. Đã có nhiều phương pháp được sử dụng để cảnh báo, đánh giá ô nhiễm nguồn nước, thường được dùng nhất là phương pháp hóa lý. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải đầu tư lớn về thiết bị, cơ sở vật chất, phải thực hiện liên tục với tần suất lớn, gây tốn kém về mặt kinh tế nhưng hiệu quả lại không cao. Một phương pháp có thể khắc phục được những nhược điểm của phương pháp hóa lý đó là sử dụng sinh vật chỉ thị môi trường để giám sát, cảnh báo sớm ô nhiễm. Đồng thời nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các thực vật thủy sinh có sự nhạy cảm với các chất ô nhiễm cao hơn các loài động vật, chính vì vậy chúng đặc biệt thích hợp sử dụng trong việc giám sát môi trường nước thông qua các thử nghiệm độc tính [16]. Tương tự như vi sinh học hay sinh học thủy sinh, Bèo tấm (Lemna minor) cũng có thể được sử dụng như một loài sinh học chỉ thị cho hệ sinh thái nước [17]. Bèo tấm là loài thực vật nhỏ, phát triển nhanh chóng, nhạy cảm với nhiều chất độc, rất dễ nuôi thích hợp để kiểm tra độc tính [8]. Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã được tiến hành nhằm sử dụng loài Bèo tấm trong giám sát chất lượng nước [1], Tổ chức OECD đã ban hành quy chuẩn về thử nghiệm độc học sinh thái bằng Bèo tấm và được sử dụng rộng rãi tại các nước cộng đồng Châu Âu [17]. Tuy nhiên ở Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu nào được tiến hành trên loài bèo này. Thử nghiệm độc học sinh thái là quá trình mô tả, giám sát mối tương quan giữa mức độ ảnh hưởng độc hại của hóa chất lên sinh vật thử nghiệm [18]. Kết quả của thử nghiệm độc học được sử dụng để xác định nồng độ ô nhiễm, đánh giá sự cần thiết trong kiểm soát chất thải hay thiết lập tiêu chuẩn về chất lượng môi trường 1 [5]. Trong những năm qua, đã có những dẫn liệu khoa học hết sức ý nghĩa trong việc sử dụng bèo tấm (Lemna minor) làm đối tượng thử nghiệm độc học sinh thái (Wang and Freemark, 1995). Với những ưu điểm như kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản, thời gian thế hệ ngắn và các điều kiện môi trường nuôi cấy, thử nghiệm có thể dễ dàng được kiểm soát, bèo tấm (Lemna minor) trở thành loài chỉ thị hiệu quả với các thử nghiệm độc học sinh thái trong phòng thí nghiệm [5]. Tại Việt Nam, việc sử dụng bèo tấm làm đối tượng nghiên cứu còn chưa thu được nhiều sự quan tâm. Đa phần các nghiên cứu tập trung vào những ứng dụng bèo tấm trong sản xuất nông nghiệp, làm dươ ̣c liê ̣u (như vaccine phòng cúm) [2]. Một số nghiên cứu khác chỉ dừng lại ở việc đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm của bèo tấm mà chưa quan tâm đến những dấu hiệu, phản ứng sinh thái của bèo tấm khi tiếp xúc với độc chất. Từ những yếu tố trên tôi tiến hành chọn đề tài “Sử dụng Bèo tấm (Lemna minor Linnaeus, 1753) đánh giá rủi ro độc học sinh thái đối với các loại nước thải ”. Đề tài này cung cấp các cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu, ứng dụng Bèo tấm làm sinh vật chỉ thị môi trường nước tại Việt Nam. 2. Mục tiêu của đề tài 2.1. Mục tiêu tổng quát Sử dụng loài Bèo tấm (Lemna minor) đánh giá rủi ro độc học sinh thái nước thải đầu ra của: + Trạm xử lý nước thải Khu công nghiệp Hòa Cầm + Senvila Boutique Resort and Spa (Hội An) + Trạm xử lý nước thải Hòa Cường, Hải Châu, Đà Nẵng + Công ty sản xuất giấy bao bì Tân Long Đà Nẵng + Công ty TNHH Daiwa Việt Nam 2.2. Mục tiêu cụ thể - Phân lập và nuôi cấy Bèo tấm (Lemna minor) trong môi trường nuôi cấy Swedish Standard (SIS) vô trùng; 2 - Xác định nồng độ trung bình gây ức chế tăng trưởng EC50 (Effective concentration) của chất lượng nước thải trên Bèo tấm (Lemna minor Linnaeus, 1753). 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả nghiên cứu góp phần tạo cơ sở sinh học trong việc sử dụng Bèo tấm để đánh giá rủi ro độc học sinh thái thông qua phân tích các đặc điểm sinh trưởng của chúng đối với chất lượng nước thải tại Việt Nam. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1. Tình hình ô nhiễm môi trường nước trên thế giới Nước là một nguồn tài nguyên hết sức quý giá nhưng không phải ai cũng nhận thức được điều này. Có tới hơn 1 tỷ người đang bị thiếu khoảng 20-50 lít nước sạch mỗi ngày để phục các nhu cầu căn bản như ăn uống và tắm giặt. Tuy nhiên, cũng có nhiều người đang lãng phí nước. Hiện nay tình trạng ô nhiễm nước lục địa và đại dương đang gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại. Tốc độ ô nhiễm nước phản ánh một cách chân thực tốc độ phát triển kinh tế của các quốc gia. Xã hội càng phát triển thì xuất hiện càng nhiều nguy cơ ô nhiễm. Theo UNICEF (2010: 7-9) báo cáo rằng trong năm 2010 có 884 triệu người trên thế giới sử dụng nguồn nước uống không được cải tạo. Nước không an toàn gây ra 4 tỷ trường hợp bị tiêu chảy mỗi năm, và kết quả là 2,2 triệu người chết, chủ yếu là trẻ em dưới 5 tuổi. Điều này có nghĩa là 15% trẻ tử vong mỗi năm là do tiêu chảy, sau 15 giây thì có một đứa trẻ bị tử vong. Riêng ở Ấn Độ, gần một nửa triệu trẻ em chết mỗi năm do bị tiêu chảy. Đã có sự suy giảm lớn về sức khoẻ hệ sinh thái ở các vùng nước ven biển. Trên phạm vi toàn cầu, 24% động vật có vú, 12% loài chim đang bị đe dọa [19]. Ở một số vùng, hơn 50% loài cá nước ngọt bản địa có nguy cơ tuyệt chủng và gần 1/3 loài lưỡng cư trên thế giới có nguy cơ tuyệt chủng [20]. Các loài nước ngọt có tỷ lệ tuyệt chủng ước tính gấp năm lần so với các loài trên cạn [21] Căn bệnh Minamata tại Nhật Bản những năm 1956 và 1968, người ta phát hiện ra những người có biểu hiện chân tay bị tê liệt, run rẩy, dị tật. Sau 12 năm nghiên cứu, năm 1979 các nhà khoa học đã đưa ra kết luận căn bệnh này do nhiễm độc methyl thủy ngân gây ra – thành phần trong nước thải phân hóa học nhà máy Chisso. Hậu quả 2248 người mắc bệnh, 1004 người chết [3]. Ô nhiễm nguồn nước từ các ngành công nghiệp nhỏ lẻ là một vấn đề nghiêm trọng ở Trung Quốc. Hơn một nửa số sông được giám sát về chất lượng nước được 4 đánh giá là không an toàn cho con người. Chất thải đô thị và công nghiệp thải ra môi trường, cùng với khả năng xử lý nước thải hạn chế, là những nguyên chính gây ô nhiễm nguồn nước. Khoảng hai phần ba tổng lượng chất thải thải ra sông, hồ và biển bắt nguồn từ ngành công nghiệp, và khoảng 80% trong số đó không được xử lý [22]. Trung Quốc là nước sản xuất xỉ Cr lớn nhất thế giới, có khoảng 25 doanh nghiệp sản xuất muối Cr, trong đó năng suất sản xuất hàng năm đạt 329.000 tấn và lượng xỉ Cr hàng năm đạt 450.000 tấn. Vào ngày 13 tháng 8 năm 2011, tai nạn ô nhiễm Cr đã xảy ra ở ở tỉnh Yunan. Lý do của vụ tai nạn này là do 5000 tấn xỉ Cr không được xử lý, sản xuất bởi Công ty TNHH công nghiệp hóa chất Lvliang đã đổ trái phép vào sông Nanpan nằm ở nguồn của con sông Zhujian. Tai nạn ô nhiễm dẫn đến nồng độ Cr (VI) được phát hiện trên sông Nanpan vượt khoảng 2000 lần tiêu chuẩn cho phép [23]. 1.1.2. Tình hình ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam Việt Nam khoảng 830 tỉ m3 được tập trung chủ yếu trên 8 LVS lớn, bao gồm: LVS Hồng - Thái Bình, Bằng Giang - Kỳ Cùng, Mã, Cả, Vu Gia - Thu Bồn, Ba, Đồng Nai và sông Mê Công (Cửu Long). Tuy nhiên, khoảng 63% nguồn nước mặt của Việt Nam (tương ứng với 520 tỷ m3 ) có nguồn gốc ở ngoài ranh giới quốc gia, chỉ có gần 310 tỉ m3 mỗi năm được sinh ra trên lãnh thổ Việt Nam. Tổng lượng nước đang được khai thác, sử dụng hàng năm khoảng 80,6 tỷ m3 cho các mục đích nông nghiệp, sản xuất năng lượng, sinh hoạt, nuôi trồng thuỷ sản và hoạt động sản xuất công nghiệp, du lịch, dịch vụ. Tuy nhiên, khai thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý và thiếu bền vững đã và đang gây suy giảm tài nguyên nước. Hiê ̣u quả sử du ̣ng nước còn thấ p, tình trạng lãng phí trong sử dụng nước vẫn còn diễn ra khá phổ biến trên phạm vi cả nước. Có thể nhìn thấy trước mắt những thách thức đặt ra trong việc sử dụng bền vững tài nguyên nước quốc gia, đó là nguy cơ cạn kiệt nguồn nước do sự phân bố lượng nước không đồng đều theo mùa, sự suy giảm chất lượng nước do ô nhiễm, đặc biệt là cơ chế hợp tác, chia sẻ nguồn nước giữa vùng, các quốc gia đối với các LVS liên vùng, liên quốc gia chưa hiệu quả [4]. Nước ta hiện có nền công nghiệp thực sự chưa phát triển, chịu ảnh hưởng của xu hướng đô thị hóa mạnh mẽ, các khu công nghiệp và các đô thị đã xảy ra tình 5 trạng ô nhiễm ở rất nhiều nơi, trên biển, sông suối, trong cả tầng nước ngầm với các mức độ nghiêm trọng khác nhau. Chất lượng các nguồn nước mặt đang suy giảm rõ rệt. Nhiều sông, hồ, kênh, rạch ở các thành phố lớn, các khu dân cư tập trung đang dần biến thành nơi chứa các chất thải đô thị, chất thải công nghiệp chưa qua xử lý [5]. Theo TS. Bùi Quang Tề, riêng khu vực phía Bắc, nhiều con sông đang bị ô nhiễm nặng như sông Nhuệ, sông Đáy, Châu Giang, sông Cầu, Ngũ Huyện Khê, Đồng Khởi, không nên nuôi thủy sản hoặc lấy nước (trừ khi có công nghệ xử lí) để nuôi trồng. Bởi thực tế, qua quan trắc cho thấy hàm lượng Nitrat (NO3), Amoniac (NH3) tại các sông này thường xuyên ở mức 2 - 5 mg/lít, trong khi tiêu chuẩn quy định chỉ là 0,25 mg/lít, tức là vượt 10 - 20 lần cho phép [6]. Lưu vực sông Cầu là một lưu vực đã bị ô nhiễm hoàn toàn. Dân số sống trong lưu vực này chiếm khoảng 7 triệu trên một diện tích khoảng 10 ngàn km² [24].Trong lưu vực này, ngoài khu sản xuất công nghiệp lớn nhất Thái Nguyên, qua việc khai thác mỏ và hóa chất, còn có trên dưới 800 cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp và quy mô công nghiệp nhỏ như các làng nghề tập trung. Lượng chất thải lỏng thải hồi vào lưu vực sông Cầu ước tính khoảng 40 triệu m3/năm. Riêng khu vực Thái Nguyên thải khoảng 24 triệu m3 trong đó có nhiều kim loại độc hại như Selenium, Mangan, Chì, Thiết, Thủy Ngân và các hợp chất hữu cơ từ các nhà máy sản xuất hóa chất bảo vệ thực vật như thuốc sát trùng, thuốc trừ sâu rầy, trừ nấm mc. Tại tỉnh Bắc Ninh, có trên 60 làng nghề đã có từ lâu đời. Nơi đây cũng còn có các ngành chế biến lâm sản và kỹ nghệ giấy và tái sinh giấy. Các kỹ nghệ này đã phát thải nhiều hóa chất hữu cơ độc hại trong đó các chất tẩy trắng chứa chlor là một nguy cơ ô nhiễm cao nhất. Vì trong công đoạn này phát sinh ra đioxin, mầm móng của bệnh ung thư. Thêm nữa, trong các phụ lưu của sông Cầu, hầu hết những thông số phân tích đều vượt qua tiêu chuẩn cho phép từ 2 đến hơn 50 lần như nhu cầu oxy hóa học (COD), lượng oxy hòa tan (DO), tổng chất rắn lơ lững (TSS), nitrite (NO2 -) [7]. Tại tiểu lưu vực sông Vu Gia, môi trường nước đã bị ô nhiễm chất hữu cơ và hàm lượng cặn lơ lửng tương đối lớn, tại các điểm quan trắc hàm lượng BOD 5, COD vượt QCVN 08:2008/BTNMT loại A2. Chất lượng nước tại tiểu lưu vực sông 6 Thu Bồn còn tương đối tốt [2]. Tuy nhiên, tại TP. Đà Nẵng theo đánh giá hiện trạng môi trường năm 2005 cho thấy tại vùng cửa sông, ven biển đang có tình trạng ô nhiễm một số KLN. Tại khu vực cửa sông Cu Đê, cửa sông Phú Lộc hàm lượng Hg trong nước vượt TCCP 0,08 – 0,56 lần, hàm lượng Pb vượt 0,06 – 0,27 lần TCCP, tại khu vực cửa Mũi Vịnh hàm lượng As, Fe, Zn vượt tiêu chuẩn từ 2,17 – 11,4 lần TCCP [8:9]. Các dẫn liệu trên cho thấy tình hình ô nhiễm môi trường nước trên thế giới và Việt Nam đã và đang gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe, chất lượng cuộc sống con người và sinh vật. Nghiên cứu công cụ nhằm nâng cao hiệu quả giám sát, đánh giá mức độ, kiểm soát ô nhiễm và phát hiện kịp thời những rủi ro sinh thái là vấn đề có ý nghĩa hết sức thực tiễn hiện nay. 1.2. SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 1.2.1. Sinh vật cảnh báo sớm Chỉ thị sinh học có thể là một loài hoặc một nhóm sinh vật có khả năng cảnh báo ô nhiễm thông qua những biểu hiện bất thường trong quá trình phát triển của chúng, ở các ngưỡng nồng độ mà các phương pháp hóa lý khó có thể xác định được (Mc Geoch, 1998 và Shahabuddin, 2003) [25]. Sinh vật chỉ thị là những loài rất nhạy cảm với những thay đổi trong môi trường và sự hiện diện hay vắng mặt của chúng có thể là dấu hiệu của điều kiện môi trường tại khu vực cụ thể. Bởi vậy, chúng được dùng như một công cụ giám sát để xác định những sự thay đổi về chất lượng và điều kiện môi trường [10]. Sinh vật thăm dò và cảnh báo (Detector and Sentinel organisms) thường là loài đơn lẻ, bản địa mà chúng có khả năng thể hiện phản ứng có thể đo được đối với ô nhiễm và hoạt động như một chỉ thị cảnh báo sớm về sự có mặt của các chất ô nhiễm trong môi trường [10]. 1.2.2. Ưu nhược điểm của giám sát sinh học Việc sử dụng sinh vật trong giám sát môi trường được xem là phương pháp bổ sung hữu ích cho các phân tích lý hóa, khi mà các phương pháp lý hóa chỉ có thể xác định các giá trị trong thời gian khi mẫu được thu thập còn phương pháp sinh 7 học sẽ phản ánh những tác động của các điều kiện lý – hóa của môi trường khi mà sinh vật đã được tiếp xúc trong một khoảng thời gian nhất định [10]. Chúng có thể phát hiện ra các chất ô nhiễm ở nồng độ rất thấp đồng thời đánh giá được các rủi ro sinh thái và tác động tổng hợp của các chất ô nhiễm. Ngoài ra, các trang thiết bị sử dụng trong giám sát sinh học có thể rẻ hơn phương pháp lý hóa. Tuy nhiên, giám sát sinh học cũng có những mặt hạn chế như sau: Không xác định được nguyên nhân ô nhiễm, nguồn ô nhiễm hoặc nồng độ chính xác của các chất ô nhiễm trong môi trường… Sự biến đổi đặc điểm sinh học của quần thể trong các môi trường và sự di chuyển của chúng có thể làm sai lệch các kết quả nghiên cứu… [26]. 1.2.3. Tình hình nghiên cứu sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm trên thế giới Bèo tấm được sử dụng làm sinh vật chỉ thị xác định độc tố trong nước kể từ năm 1930, chúng nằm trong số loài được sử dụng sớm nhất để xác định ảnh hưởng cực độc của thuốc diệt cỏ phenoxy trong nước (Blackman and RobertsonCumminghame, 1955). Năm 1979, Cục Bảo vệ môi trường Mỹ đã đề xuất Lemna minor là đại diện của thực vật thủy sinh, sử dụng hữu ích trong việc đánh giá tính an toàn của hóa chất đối với môi trường (Federal Register, 1979 in Bishop and Perry, 1981). Trong những năm qua, đã có nhiều sự quan tâm nghiên cứu sử dụng thực vật bậc cao trong giám sát và đánh giá môi trường, bao gồm những thử nghiệm độc học giám sát ô nhiễm trong phòng thí nghiệm [27]. Ngoài việc là thành phần thiết yếu của hệ sinh thái thủy sinh, thực vật bậc cao còn có vai trò quan trọng trong việc đánh giá ảnh hưởng của thuốc diệt cỏ trong môi trường nước thông qua thử nghiệm độc học sinh thái [17]. Thử nghiệm ức chế sinh trường của bèo tấm được phát triển bởi Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế OECD (Organization for Economic Cooperation and Development 1998, 2002) đã trải qua xác nhận của 37 phòng thí nghiệm trên toàn cầu, hiện đang được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và một số nơi khác bao gồm Hội liên hiệp sức khỏe cộng đồng Mỹ (American Public Health Association (APHA) et al.,1999), Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (United States Environmental Protection 8 Agency (USEPA), 1996); Tổ chức Française de Normalisation (AFNOR, 1996); Viện tiêu chuẩn Thụy Điển (Swedish Standards Institute (SIS), 1995); và Viện Nghiên cứu ứng dụng môi trường Mỹ (Institute of Applied Environmental Research (ITM), 1990). Gần đây hơn, tổ chức tiêu chuẩn toàn cầu (International Organization for Standardization (ISO), 2005) cũng đã phát triển phương pháp thử nghiệm độc tố kim loại nặng ức chế sinh trưởng đối với Lemna minor [18]. Đặc điểm quan trọng của bản dự thảo thử nghiệm đó là phải tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng, số lần lặp lại của thử nghiệm và sự lặp lại phương pháp giữa các phòng thí nghiệm. Kết quả của thử nghiệm đã xác nhận hai loài bèo tấm Lemna minor và Lemna gibba đã đáp ứng được các yêu cầu của toàn bộ quá trình (Sims et al., 1999). Đánh giá ảnh hưởng của độc chất trên bèo tấm dựa trên sự so sánh những đặc điểm ức chế sinh trưởng của bèo tấm khi tiếp xúc với hóa chất độc với sự sinh trưởng của bèo trong môi trường đối chứng. Điển hình cho phương pháp giám sát dựa trên đánh giá phản ứng sinh thái là những thử nghiệm độc học sinh thái và sự áp dụng vào hệ thống sinh học cảnh báo sớm. Các thí nghiệm này được tiến hành theo từng lô và thường mất từ vài giờ đến vài ngày đối với độc tính cấp tính, nhiều ngày đối với độc tính mãn tính. Theo Magalha và cs. đã nghiên cứu phản ứng hành vi của loài cá Ngựa vằn bởi chất độc sinh thái sodium hypochlorite (NaOCl) dựa vào hệ thống phân tích hình ảnh giám sát sinh học (IABS - image analysis biomonitoring system) [28]. Hệ thống này, có thể được sử dụng để phát hiện một phổ rộng các chất độc gây ô nhiễm bằng sự nhạy cảm của sinh vật chỉ thị. Hệ thống áp dụng trong 9 tháng đối với nhà máy sản xuất nước và đã phát hiện các lỗi trong quá trình vận hành nhà máy làm gia tăng đáng kể dư lượng Clo trong nước cấp [17]. Vi khuẩn cũng đã được sử dụng trong các nghiên cứu độc học sinh thái dựa trên sự tiêu thụ oxy (vi khuẩn respirometers), sự nitrat hóa, sản sinh CO2, sự tăng trưởng số lượng cá thể và phát quang sinh học từ những năm 1980, đầu tiên là loài Photobacterium phosphoreum (Kramer, 2009) [29]. Hệ thống này có thể hoạt động tự động và độc lập dựa trên việc đánh giá, phân tích sự suy giảm phát quang của vi khuẩn Vibrio Fischeri dưới tác động của các chất độc trong môi trường. Sự phát 9 quang được quan sát và kiểm tra so sánh với mẫu đối chứng, trên cơ sở đó, tỉ lệ độc tính được tính toán. Hệ thống giám sát vi khuẩn phát quang này đã được xác nhận bởi ISO 11348-1 và được ứng dụng cho giám sát nước sông và nước thải. Động vật thân mềm hai mảnh vỏ cũng là một trong những loài sinh vật cảnh báo được nghiên cứu từ rất sớm. Năm 1980, lần đầu tiên những kết quả về quan sát hành vi bất thường của loài trai đối với chất ô nhiễm được công bố [30]. Hoạt động đóng mở vỏ thực hiện chức năng hô hấp và hấp thụ thức ăn của trai, nhưng khi bị stress, chúng đóng kín vỏ - đây được coi là hành vi trốn thoát chất ô nhiễm. Những hệ thống cảnh báo sớm sử dụng động vật hai mảnh vỏ thường được áp dụng rất đa dạng, có thể để giám sát nước mặt, nước ngầm, nước uống, thậm chí là nước thải, nước nuôi trồng thủy sản hay cả thử nghiệm độc tính. Ngoài ra, hệ thống cảnh báo sớm liên quan đến hành vi bơi của rận nước (Daphnia sp.) lần đầu tiên được công bố bởi Knie (1978). Hệ thống đã được cải tiến bằng cách sử dụng phương pháp phân tích hình ảnh video: Daphnia Toximeter® (bbe Moldaenke, Kiel-Kronshagen, DE) [31]. Dựa vào các phép đo trên mỗi cá thể, các thông số có thể được đánh giá như tốc độ di chuyển (tốc độ trung bình, tốc độ từng phần), vị trí trong cột nước, kích thước… Trong số rất nhiều sinh vật có thể được sử dụng để thử nghiệm nước, loài Bèo tấm (Lemna minor, L.) được xem là đối tượng hiệu quả trong việc giám sát thông qua phân tích các thông số ức chế sinh trưởng của nó và có thể dễ dàng quan sát và định lượng trong các hệ thống kiểm soát. Phát hiện sự sinh trưởng bất thường dựa trên so sánh màu sắc lá, hình dạng rễ, sự phân tách các cụm chồi, tổng diện tích mặt lá của Bèo tấm khi phơi nhiễm với hoá chất độc và quan sát so sánh với những đặc điểm sinh trưởng của Bèo tấm đối chứng trong môi trường nước sạch [17]. Nghiên cứu của Beklova, M đánh giá sự ảnh hưởng của Potassium dichromate hay Kali dicromat (K2Cr2O7) lên sự tăng trưởng của Bèo tấm thông qua thử nghiệm độc học với dãy nồng độ 5, 10, 20, 40, 80 và 160 mg/L cho thấy sự ức chế sinh trưởng 50% EC50 168 h lên tốc độ tăng trưởng và diện tích mặt lá lần lượt là 38.33 mg/L và 18,51 mg/L. Khi bất cứ sự ức chế nào với tỉ lệ lớn hơn 70% các phiến lá nhỏ của 10 Lemna minor sẽ trở nên trắng, các phiến lá to hơn sẽ trở thành màu trắng chỉ còn lại một số đốm nhỏ màu xanh lá [32]. Một thử nghiệm độc học khác trên Bèo tấm được Vladimír DVORÁK và cộng sự thực hiện theo hướng dẫn của ISO 20079 và ISO 6341 cho thấy sự ức chế sinh trưởng 50% đối với Bèo tấm (Lemna gibba) khi phơi nhiễm với độc tính mãn tính của Kali dicromat (K2Cr2O7) trong 14 ngày là 30.61 mg/L [33]. Mặc khác, các loài Bèo tấm có thể được sử dụng để loại bỏ hiệu quả ảnh hưởng của các chất độc ô nhiễm và do đó được xem như những nhân tố thực vật kiểm soát ô nhiễm trong môi trường tự nhiên [34]. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu có tác động khác nhau lên loài sinh vật này, đồng thời có nhiều nghiên cứu ứng dụng Bèo tấm trong giám sát chất luợng nguồn nuớc mặt, hay nguồn nước thải công nghiệp. Ví dụ nghiên cứu của Croatia sử dụng Bèo tấm trong giám sát nuớc mặt tại sông Sava chịu ảnh huởng bởi nuớc thải của ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm [35]. Ngoài ra các nuớc châu Á như Thái Lan cũng đã nghiên cứu thử nghiệm trên Bèo tấm (Lemna perpusilla, T.) đối với thuốc trừ sâu [36]. 1.2.4. Tình hình nghiên cứu sinh vật cảnh báo sớm ô nhiễm tại Việt Nam Ở Việt Nam, bèo tấm Lemna minor được quan tâm sử dụng trong y học truyền thống có đặc tính và tác dụng phối hợp dùng cả trong và ngoài cơ thể chữa trị tốt các triệu chứng cảm sốt, mụn nhọt và những bệnh ngoài da [11]. Ngoài ra, Lemna minor còn được sử dụng trong xử lý phú dưỡng môi trường nước theo cơ chế Rhizofiltration [39] - hấp thụ các chất ô nhiễm vào bên trong rễ và được ứng dụng trong xử lý nguồn nước bị ô nhiễm Nitơ, Phốt pho trong nước thải từ các ao nuôi cá tra, đánh giá hiệu quả xử lý thông qua giá trị oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy hóa học (COD), sinh học (BOD), tổng đạm (TN) và lân hòa tan (PO43- ) [38]. Bèo tấm là loài có vùng phân bố rộng khắp, nguyên liệu rẻ tiền tại nước ta, có khả năng tích tụ và xử lý ô nhiễm cao, thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, việc nghiên cứu chuyên sâu hơn quy trình thử nghiệm độc học đánh giá khả năng sử dụng Lemna minor làm sinh vật chỉ thị, giám sát ô nhiễm môi trường nước vẫn còn rất mới mẻ. 11
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan