Tài liệu Luận văn thạc sĩ đánh giá sự tích lũy kim loại nặng (pb, cd) trong vẹm (perna sp.) và trầm tích mặt tại vùng biển ven bờ thành phố quy nhơn, tỉnh bình định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Giáp Văn Dƣơng ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG (Pb, Cd) TRONG VẸM (Perna sp.) VÀ TRẦM TÍCH MẶT TẠI VÙNG BIỂN VEN BỜ THÀNH PHỐ QUY NHƠN, TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI TRƢỜNG Hà Nội, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Giáp Văn Dƣơng ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG (Pb, Cd) TRONG VẸM (Perna sp.) VÀ TRẦM TÍCH MẶT TẠI VÙNG BIỂN VEN BỜ THÀNH PHỐ QUY NHƠN, TỈNH BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Mã số: 8 52 03 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : Hƣớng dẫn 1: TS. Bùi Quang Minh Hƣớng dẫn 2: TS. Lê Thu Thuỷ Hà Nội, 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận văn “Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng (Pb, Cd) trong Vẹm (Perna sp.) và trầm tích mặt tại vùng biển ven bờ thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định.” là do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Bùi Quang Minh và TS. Lê Thu Thuỷ. Các kết quả trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chƣa đƣợc công bố trong các công trình khác. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đƣợc ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng Học viên Giáp Văn Dƣơng năm 2021 LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Môi trƣờng với đề tài “Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng (Pb, Cd) trong Vẹm (Perna sp.) và trầm tích mặt tại vùng biển ven bờ thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định.” đƣợc thực hiện tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm về An toàn Thực phẩm và Môi trƣờng – Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, và Trƣờng đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Bùi Quang Minh và TS. Lê Thu Thuỷ. Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tôi luôn nhận đƣợc sự định hƣớng khoa học, hỗ trợ, quan tâm động viên của giáo viên hƣớng dẫn. Bằng tất cả sự kính trọng, lòng biết ơn, tôi xin gửi tới TS. Bùi Quang Minh và TS. Lê Thu Thuỷ lời cảm ơn chân thành nhất. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc Học viện, Phòng Đào tạo, Khoa Công nghệ môi trƣờng – Học viện Khoa học và Công nghệ, các thầy cô giáo đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Cảm ơn các cán bộ, nghiên cứu viên Phòng thí nghiệm Trọng điểm về An toàn Thực phẩm và Môi trƣờng (Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), thầy, cô Trƣờng ĐH Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội, đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện các thí nghiệm. Nghiên cứu này đƣợc tài trợ bởi đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học sử dụng động vật hai mảnh vỏ phục vụ đánh giá, dự báo chất lƣợng môi trƣờng biển ven bờ, thử nghiệm tại tỉnh Bình Định” mã số TNMT 2018.06.11. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Giáp Văn Dƣơng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG........................................................ iii DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... iii MỤC LỤC ............................................................................................................. i MỞ ĐẦU ...............................................................................................................1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................3 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .............................................3 1.2 TỔNG QUAN VỀ LOÀI VẸM XANH (Perna viridis) .................................6 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG VẬT HAI MẢNH VỎ ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÍCH LŨY .............................8 1.4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG VẸM VÀ TRONG TRẦM TÍCH BIỂN VEN BỜ 9 1.5 NGHIÊN CỨU TẠI VIỆT NAM..................................................................12 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ ......................................................18 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................18 2.1 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................................18 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu.................................................................................18 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................18 2.2 THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ..........................................................................21 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................22 2.3.1 Phƣơng pháp tổng hợp tài liệu ...................................................................22 2.3.2 Phƣơng pháp thu thập mẫu và bảo quản ....................................................22 2.3.3 Xác định hệ số khô kiệt mẫu sinh vật ........................................................24 2.3.4 Phƣơng pháp xử lý mẫu .............................................................................26 2.4 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ............................................................32 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................38 3.1 KẾT QUẢ TÍNH HỆ SỐ KHÔ KHÔ KIỆT .................................................38 3.2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ LẶP CỦA PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .......................40 HÀM LƢỢNG Pb, Cd TRONG MẪU TRẦM TÍCH VÀ MẪU VẸM. ............40 3.3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ KIM LOẠI TRONG MẪU TRẦM TÍCH....................................................................................................................43 3.4 NỒNG ĐỘ CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG MẪU SINH VẬT ..............47 3.5 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH IGEO .........................................................................................................51 3.6 ĐÁNH GIÁ HỆ SỐ TÍCH TỤ SINH HỌC (BSAF) ....................................54 3.7 PHÂN TÍCH TƢƠNG QUAN ......................................................................56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................61 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tiếng Việt F-AAS (Flame Atomic Absorption : Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa Spectroscopy) ĐVHMV : Động vật hai mảnh vỏ KLN : Kim loại nặng QCVN : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia BYT : Bộ Y tế WHO : Tổ chức y tế thế giới FAO : Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc BSAF : Hệ số tích tụ sinh học DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu và tọa độ ................................................................................ 20 Bảng 2.2. Danh mục hóa chất sử dụng......................................................................... 21 Bảng 2.3. Danh mục dụng cụ, thiết bị sử dụng ............................................................ 21 Bảng 2.4. Phƣơng pháp xác định các kim loại trong mẫu ........................................... 30 Bảng 2.5. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn cadimi ....................................................... 31 Bảng 2.6 Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn chì .............................................................. 31 Bảng 2.7 Giá trị hàm lƣợng kim loại nặng so sánh trong mẫu động vật hai mảnh vỏ. 33 Bảng 2.8 Giá trị giới hạn của Pb, Cd trong trầm tích theo QCVN 43:2012/BTNMT [23] ...................................................................................................................................... 34 Bảng 2.9 Giá trị giới hạn của Pb, Cd trong trầm tích theo hƣớng dẫn chất lƣợng trầm tích của Canada năm 2002 ........................................................................................... 34 Bảng 2.10 Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau (theo AOAC) [3,28] ...................................................................................................................................... 35 Bảng 2.11 Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào chỉ số Igeo [29] .................................. 37 Bảng 3.1 Hệ số khô kiệt trong mẫu Vẹm (biển ven bờ Quy Nhơn, Bình Định) .......... 38 Bảng 3.2 Hệ số khô kiệt trong trầm tích (biển ven bờ Quy Nhơn, Bình Định) .......... 39 Bảng 3.3 Kết quả xác định độ lặp lại của phƣơng pháp xác định Pb và Cd trong trầm tích (mg/kg khô) ........................................................................................................... 40 Bảng 3.4 Kết quả xác định độ lặp lại của phƣơng pháp xác định Pb trong Vẹm (mg/kg khô)............................................................................................................................... 41 Bảng 3.5 Kết quả xác định độ lặp lại của phƣơng pháp xác định Cd trong Vẹm (mg/kg khô)............................................................................................................................... 42 Bảng 3.6 Kết quả phân tích mẫu trầm tích mặt tại biển ven bờ Quy Nhơn, .............. 43 Bảng 3.7 Bảng so sánh hàm lƣợng Pb, Cd trong trầm tích với một số tiêu chuẩn .......... 44 Bảng 3.8 Kết quả phân tích mẫu Vẹm tại biển ven bờ Quy Nhơn, Bình Định ......... 47 Bảng 3.9 Chỉ số tích lũy địa chất tại mỗi vị trí lấy mẫu............................................... 51 Bảng 3.10 Hệ số tích tụ sinh học BSAF ...................................................................... 54 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ hành chính thành phố Quy Nhơn ...............................................3 Hình 1.2. Vẹm xanh (Perna viridis) tại Quy Nhơn, Bình Định............................7 Hình 2.1. Các vị trí thu thập mẫu tại vùng ven bờ biển Quy Nhơn, Bình Định .19 Hình 2.2 Thiết bị đông khô mẫu .........................................................................25 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình xử lý xác định hàm lƣợng kim loại nặng ...................27 Hình 2.4. Sơ đồ quy trình tách chiết, làm giàu bằng dung môi ..........................29 Hình 2.5. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng cadimi ..........................................31 Hình 3.1 Biểu số hàm lƣợng Pb trong trầm tích biển ven bờ Quy Nhơn ...........45 Hình 3.2 Biểu đồ của Cd trong trầm tích biển ven bờ Quy Nhơn ......................46 Hình 3.3 Biểu đồ hàm lƣợng Pb trong Vẹm .......................................................48 Hình 3.4 Biểu đồ hàm lƣợng Cd trong Vẹm .......................................................50 Hình 3.5 Biểu đồ tích lũy của Pb và Cd trong trầm tích mặt khu vực ...............52 Hình 3.6. Biểu đồ tích tụ sinh học BSAF tại các vị trí nghiên cứu ....................55 Hình 3.7 Mối tƣơng quan Pb trong trầm tích và Vẹm ........................................57 Hinh 3.8 Mối tƣơng quan Cd trong trầm tích và Vẹm........................................57 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vẹm là loại động vật thân mềm hai mảnh vỏ có giá trị dinh dƣỡng và kinh tế. Ở Việt Nam, Vẹm là món ăn khá phổ biến ở các tỉnh duyên hải miền Trung và miền Nam sống chủ yếu ở vùng biển ven bờ. Môi trƣờng nƣớc biển ven bờ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân bố và phát triển đa dạng các sinh vật thủy sinh, trong đó có nhiều loài động vật hai mảnh vỏ nhƣ hàu, Vẹm, sò huyết, ngao dầu ... Biển ven bờ cũng là nơi tiếp nhận các chất ô nhiễm (trong đó có các kim loại nặng) phát thải từ hoạt động sản xuất, công nghiệp, nông nghiệp, du lịch, phát triển đô thị và nông thôn ... Vấn đề đặt ra là mức tích lũy các kim loại nặng trong động vật hai mảnh vỏ ở biển ven bờ vùng biển thành phố Quy Nhơn nói riêng và trong động vật hai mảnh vỏ ở Bình Định nói chung đã ở mức nào và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích ra sao? Sự quan tâm nghiên cứu về vấn đề này còn chƣa nhiều. Bên cạnh đó sinh vật thủy sinh đƣợc biết có khả năng tích lũy các chất ô nhiễm trong môi trƣờng qua nƣớc, trầm tích và thức ăn. Vì vậy, việc xác định hàm lƣợng các chất ô nhiễm tích lũy trong sinh vật thủy sinh là rất cần thiết nhằm tạo cơ sở cho các khuyến cáo về thực phẩm đảm bảo sức khỏe cho con ngƣời. Thành phố Quy Nhơn là một trong ba trung tâm kinh tế của vùng duyên hải Nam Trung Bộ, cũng là trung tâm hành chính kinh tế của tỉnh Bình Định. Quy Nhơn hội tụ nhiều điều kiện thuận lợi để đƣa công nghiệp, thƣơng mại, xuất nhập khẩu, dịch vụ cảng biển, thủy sản, du lịch phát triển trở thành các ngành kinh tế mũi nhọn của địa phƣơng. Bên cạnh đó là tốc độ đô thị hóa nhanh chóng với quy mô đô thị ngày càng mở rộng, dân số đô thị ngày càng tăng, sự phát triển ấy chỉ có thể bền vững khi đáp ứng đƣợc yêu cầu phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trƣờng. 1 Với mục đích xác định hàm lƣợng Pb và Cd có trong nƣớc biển ven bờ và tích tụ trong mô chất của động vật hai mảnh, học viên đã lựa chọn thực hiện đề tài: “Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng (Pb, Cd) trong Vẹm (Perna sp.) và trầm tích mặt tại vùng biển ven bờ thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định” nhằm đánh giá đƣợc mức độ tích lũy hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích mặt, Vẹm tại vùng nghiên cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định đƣợc hàm lƣợng (Pb, Cd) trong trầm tích mặt và trong Vẹm ở vùng biển ven bờ, thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định. - Đánh giá đƣợc khả năng tích lũy của (Pb, Cd) ở vùng biển ven bờ tỉnh Bình Định. 3. Nội dung nghiên cứu - Phân tích, xác định hàm lƣợng cadimi (Cd), chì (Pb) có trong cơ chất của Vẹm đang sinh trƣởng, phát triển tại vùng biển ven bờ, thành phố phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định trong đợt lấy mẫu tháng 8/2020, tại 15 vị trí, phân tích bằng thiết bị phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) - Xác định đƣợc hàm lƣợng kim loại Pb, Cd trong Vẹm và trong trầm tích mặt - Đánh giá đƣợc khả năng tích lũy của các kim loại nặng (Pb, Cd) trong trầm tích mặt ở vùng biển ven bờ. 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU Vị trí địa lý - Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu Hình 1.1. Bản đồ hành chính thành phố Quy Nhơn [25] 3 Quy Nhơn (tọa độ từ 13°36' đến 13°54' vĩ Bắc, từ 9°06' đến 9°22' kinh Đông) là thành phố tỉnh lị nằm ở phía đông nam của tỉnh Bình Định, và là một trong 6 đô thị loại I trực thuộc tỉnh của Việt Nam. Nằm trên dải ven biển miền Trung, Quy Nhơn là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá, khoa học kĩ thuật và du lịch của tỉnh Bình Định; cách Hà Nội 1065 km về phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 400 dặm về phía Nam, cách thành phố Pleiku (Tây Nguyên) 5 dặm, cách Đà Nẵng 195 dặm, cách Huế 247 dặm, cách Nha Trang 130 dặm, cách Tuy Hòa 62 dặm và cách Quảng Ngãi 9 dặm [27]. Thành phố Quy Nhơn với diện tích 286 km2 - Phía đông là biển Đông. - Phía tây giáp với huyện Tuy Phƣớc, phân cách bởi sông Hà Thanh. - Phía bắc giáp với huyện Tuy Phƣớc và huyện Phù Cát, phân cách với huyện Tuy Phƣớc bởi sông Hà Thanh. - Phía nam giáp với tỉnh Phú Yên, phân cách bởi dãy núi Cù Mông ăn lăn ra biển. Thành phố đƣợc chia thành 21 đơn vị hành chính (16 phƣờng và 5 xã), trong đó có 04 xã đảo, bán đảo và 1 xã miền núi. 16 phƣờng bao gồm: Trần Hƣng Đạo, Lê Lợi, Lê Hồng Phong, Trần Phú, Lý Thƣờng Kiệt, Nguyễn Văn Cừ, Đống Đa, Thị Nại, Hải Cảng, Ngô Mây, Ghềnh Ráng, Quang Trung, Nhơn Bình, Nhơn Phú, Bùi Thị Xuân, Trần Quang Diệu. 5 xã bao gồm: Nhơn Lý, Nhơn Hội, Nhơn Châu, Nhơn Hải và Phƣớc Mỹ. Đặc điểm địa hình [25] Thành phố Quy Nhơn đa dạng về địa hình và cảnh quan địa lý nhƣ núi rừng, gò đồi, đồng ruộng, ruộng muối, bãi, đầm, hồ, sông ngòi, biển, bán đảo và đảo. Có thể chia Quy Nhơn làm hai khu vực chính: khu vực thành phố cũ và khu vực mở rộng bán đảo Phƣơng Mai. 4 Khu vực thành phố cũ: nằm sát bờ biển, ở giữa khu vực nội thành có núi Bà Hòa cao 279,2 m và núi Vũng Chua cao 500 m chia thành phố thành hai khu vực: - Khu vực nội thành (phía Đông núi Bà Hòa): địa hình tƣơng đối bằng phẳng, độ cao thay đổi từ 1,5 – 4 m, hƣớng dốc nghiêng từ núi ra biển và từ núi về các triền sông, độ dốc trung bình từ 0,5 – 1%, khu vực gần sông Hà Thanh có độ dốc thấp hơn (từ 0 – 2 m). - Khu vực phƣờng Bùi Thị Xuân – Trần Quang Diệu (phía Tây núi Bà Hòa): nằm hai bên Đông và Tây của quốc lộ 1A, là thung lũng kẹp giữa núi Bà Hòa và núi Hòn Chả. Địa hình phía Tây đƣờng quốc lộ 1A tƣơng đối bằng phẳng và có cao độ từ 5,5 – 8 m với độ dốc từ 0,5 – 1,5%. Địa hình phía Đông đƣờng quốc lộ 1A có cao độ từ 1,1 – 15 m. Khu vực mở rộng bán đảo Phƣơng Mai là một cồn cát ngang ổn định có bề rộng từ 1 – 4,5 km. Chiều dài của bán đảo khoảng 18 km. Độ cao trung bình là 15 m, địa hình có độ dốc từ 0,5 – 2%. Bờ biển Quy Nhơn dài 42 km, diện tích đầm, hồ nƣớc lợ lớn. Ngoài ra, địa hình vùng núi rất ngắn và dốc không có khả năng điều tiết lũ. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng Tại Việt Nam, do những khó khăn và hạn chế trong nguồn lực hiên chƣa có nhiều nghiên cứu về nƣớc biển nói chung và nƣớc biển ven bờ nói riêng đƣợc thực hiện. Nhƣng cũng đã có một số nghiên cứu đƣợc thực hiện trong nƣớc biển ven bờ. Theo báo cáo tổng hợp kết quả quan trắc môi trƣờng Bình Định, từ năm 2018 đến 2020 qua các đợt cho thấy hầu hết các thông số tại tất cả các quan trắc đều có hàm lƣợng thấp hơn giới hạn cho phép theo quy định của quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc biển. Tuy nhiên hàm lƣợng Fe tại điểm B2 ( điểm tƣợng đài chiến thắng, Phƣờng Trần Phú, TP. Quy Nhơn) trong đợt 1 năm 2018 bị vƣợt giới hạn cho phép 2,18 so với QCVN 10-MT:2015/BTNMT. 5 Trong môi trƣờng biển ven bờ, nhóm động vật nhuyễn thể sống đáy đã đƣợc các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc chọn làm đối tƣợng nghiên cứu do khả năng tích tụ sinh học cao đi kèm với đời sống ít di chuyển, ăn lọc mùn bã hữu cơ, ... Điều này cũng đi kèm với nguy cơ mất an toàn cho con ngƣời khi sử dụng chúng làm thực phẩm nếu hàm lƣợng độc tính (ví dụ: nhóm kim loại nặng, nhóm hữu cơ khó phân hủy) tích tụ trong mô thị t và nội tạng đủ lớn. Một số nghiên cứu trong nƣớc về nhóm động vật nhuyễn thể tại một số khu vực cửa sông và cửa cảng Quy Nhơn, cầu Nhơn Hội và một số vị trí thuộc thành phố Quy Nhơn có hàm lƣợng kim loại nặng cao hơn giới hạn cho phép. 1.2 TỔNG QUAN VỀ LOÀI VẸM XANH (Perna viridis) Đặc điểm hình thái, kích thƣớc Vẹm là một trong những loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ, thƣờng phân bố ở môi trƣờng có nƣớc thủy triều. Thức ăn chính của chúng là thực vật phù du và chất lơ lửng trong nƣớc. Vỏ Vẹm có hình quả muỗm (hoặc quả xoài, phần đỉnh nhọn, phần sau tròn). Phần lớn hai vỏ bằng nhau nhƣng hai cạnh không bằng nhau. Vòng sinh trƣởng trên mặt vỏ nhỏ, dày, khá rõ. Mặt vỏ thƣờng màu xanh đen, mặt trong màu bạc, nhẵn bóng, phía ngoài mép có màu xanh nhạt. Cấu tạo của vỏ cũng gồm 3 lớp giống nhƣ các loài hai mảnh vỏ khác. Loài Vẹm nói chung có khả năng tiết ra chất tơ giúp nó sống bám trên những giá thể khác nhau nhƣ vỏ tàu, thuyền, cọc gỗ đóng đáy. Do đó nó có thể thay đổi vị trí bám của chúng. Tuy nhiên quá trình này chỉ xảy ra ở Vẹm con, Vẹm trƣởng thành tơ chân thƣờng rất chắc khi bám vào giá thể Vẹm có chiều dài từ 34 - 58 mm, chiều rộng từ 17 - 36 mm và khối lƣợng 5,70 - 44,60 g. Theo phân tích thành phần dinh dƣỡng, trong thịt Vẹm chứa 53,5% protein. 17,6% glucid và 8,6% chất tro. Sự sinh trƣởng của Vẹm thể hiện qua độ dày và dài thêm của vỏ; vỏ dày thì chiều dài tăng chậm và ngƣợc lại vỏ mỏng thì chiều dài tăng nhanh. Ngoài ra tốc độ tăng trƣởng của vỏ và tốc độ tăng của thịt cũng không đều nhau tuỳ theo từng giai đoạn sinh trƣởng; một hai năm đầu thịt tăng rất nhanh, nhƣng tuổi càng nhiều thịt càng tăng chậm và vỏ mỗi ngày một dày thêm. Sự sinh trƣởng giữa các 6 cá thể trong cùng một loài cũng rất khác nhau, cùng nuôi ở một nơi, một thời gian sau một năm có con lớn 6 - 7 cm, có con chỉ lớn 3 - 4 cm. Con lớn nhanh thì vỏ tƣơng đối mỏng, màu sắc tƣơi tốt, con lớn chậm thì vỏ dày, màu sắc kém tƣơi [14]. Theo khảo sát thực tế (kế thừa từ đề tài nghiên cứu cấp bộ có mã số TNMT 2018.06.11) tại khu vực nghiên cứu thuộc đầm Thị Nại, thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định, loài Vẹm sinh sống chủ yếu tại vùng này đƣợc xác định là cá thể Vẹm xanh (có danh pháp: Perna viridis). Do đó, việc tiến hành nghiên cứu, xác định hàm lƣợng kim loại nặng (Cu, Pb) trong luận văn của em đƣợc thực hiện trên cá thể Vẹm xanh này. Trên thực tế, mẫu Vẹm xanh đƣợc thu tại các vị trí là những cá thể đã trƣởng thành, có khả năng sử dụng làm thực phẩm với kích thƣớc trung bình 8,4 × 4,2 (cm). Dƣới đây là hình ảnh đo kích thƣớc thực tế của mẫu Vẹm tại các vùng ven biển thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định. Hình 1.2 Vẹm xanh (Perna viridis) tại Quy Nhơn, Bình Định Phân bố Vẹm thƣờng đƣợc phân bố ở vùng biển ấm, nhiệt đới và cận nhiệt đới. Trên thế giới, chúng phân bố chủ yếu ở vùng biển Srilanca, Quảng Đông – Trung Quốc, Indonesia, Malaysia, Thái Lan, Ấn Độ, … [17] 7 Ở Việt Nam, Vẹm phân bố rộng ở các vùng biển Bắc, Trung và Nam Bộ, tập trung ở một số tỉnh: Hải Phòng, Quảng Bình, Thừa Thiên Huế, Bình Định, Khánh Hòa, Bình Thuận, Kiên Giang (Hà Tiên, Phú Quốc). Tại Việt Nam, Vẹm phát triển mạnh, khu vực nuôi tập trung ở đầm Lăng Cô (Thừa Thiên Huế) và đầm Nha Phu (Khánh Hòa). Trong nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng Vẹm sống chủ yếu ở vùng hạ triều đến độ sâu trên dƣới 1m nƣớc, bám trụ trên các giá thể đáy cứng (đá, sỏi, gỗ, …). Vẹm là loài có sức sinh sản cao. Mùa vụ sinh sản chính là các thời điểm giao mùa: xuân hè và thu đông (tháng 4 – 5 và tháng 9 – 11). Mức độ phân bố của Vẹm phụ thuộc vào kích thƣớc và môi trƣờng, đặc biệt là nhiệt độ và độ mặn. Độ mặn thích hợp cho Vẹm sinh trƣởng phát triển ổn định là từ 20 đến 30‰. 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG VẬT HAI MẢNH VỎ ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÍCH LŨY Động vật hai mảnh vỏ là những loài sinh vật có khả năng tích tụ các chất ô nhiễm. Bởi nó không những có tính chất chỉ thị cho môi trƣờng thích ứng, mà còn có thể tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể chúng với hàm lƣợng cao hơn nhiều lần so với môi trƣờng ngoài. Mặt khác, vì chúng đã đƣợc định loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thƣớc vừa phải, số lƣợng nhiều, dễ tích tụ chất ô nhiễm, có thời gian sống dài và có đời sống tĩnh tại. Dựa trên đặc tính này mà động vật hai mảnh vỏ đƣợc nghiên cứu tƣơng đối phổ biến và đã đƣợc lựa chọn để sử dụng trong việc xác định mức độ tích lũy hàm lƣợng KLN trong môi trƣờng. Bằng phƣơng pháp phân tích hoá sinh hữu cơ mô cơ thể chúng, ngƣời ta có thể phát hiện, đánh giá các chất ô nhiễm này dễ dàng hơn nhiều lần so với phƣơng phƣơng pháp phân tích thủy hóa [13]. Mặt khác chúng ta có thể thấy kim loại nặng trong môi trƣờng thƣờng tồn tại dƣới 5 dạng: dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với Fe-Mn oxit, dạng liên kết với hợp chất hữu cơ, dạng cặn dƣ. Trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ: kim loại nặng tồn tại chủ yếu trong mô chất của chúng. Hiện nay động vật hai mảnh vỏ đƣợc sử dụng nhƣ là một chỉ thị sinh học đánh giá, giám 8 sát mức độ ô nhiễm trong trầm tích và trong môi trƣờng nƣớc mặt, nƣớc biển ven bờ, … Tuy nhiên, không phải bất cứ loài động vật hai mảnh vỏ nào cũng có khả năng chỉ thị cho môi trƣờng. Mà nó phải đáp ứng đƣợc những yếu tố sau: - Mọi cá thể của loài chỉ thị có thể thể hiện sự tƣơng quan đơn giản giữa lƣợng chất ô nhiễm tích tụ trong cơ thể chúng và nồng độ trung bình của nó trong môi trƣờng hoặc trong những chất nền lắng đọng hay trong thức ăn ở bất kỳ vị trí nào và dƣới bất kỳ điều kiện nào. - Có thể tích tụ chất ô nhiễm mà không bị chết. - Có đời sống tĩnh tại để đảm bảo rằng chất ô nhiễm mà nó tích tụ có liên quan đến khu vực nghiên cứu. - Có số lƣợng phong phú ở khu vực nghiên cứu và tốt hơn là phân bố rộng để có thể đối chiếu giữa các khu vực. - Có đời sống dài để có thể lấy mẫu nhiều lần khi cần. Sinh vật có đời sống dài cũng trải qua quãng thời gian dài của sự ô nhiễm. Đó chính là minh chứng cho những tác động trong thời gian dài và không liên tục. - Có kích thƣớc phù hợp để có thể cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích. Đặc tính này cũng cần thiết cho việc nghiên cứu sự tích tụ trong những cơ quan đặc biệt của cơ thể sinh vật. - Dễ thu mẫu, có thể sống lâu trong điều kiện thí nghiệm. Xét trên thực tế, khó có loài sinh vật nào đáp ứng đƣợc tất cả các tiêu chí. Nhƣng những sinh vật đƣợc lựa chọn cho nghiên cứu phải đáp ứng đƣợc một hoặc một vài tiêu chí trên, Vẹm là loai đáp ứng đƣợc các tiêu chí trên. 1.4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG VẸM VÀ TRONG TRẦM TÍCH BIỂN VEN BỜ Theo báo cáo về các biện pháp ngăn chặn ô nhiễm môi trƣờng biển của chƣơng trình môi trƣờng Liên Hợp Quốc (UNEP) đƣợc công bố tại hội nghị quốc tế ở Bắc Kinh (Trung Quốc) gần 90% lƣợng nƣớc thải từ Châu Á đang đƣợc đổ thẳng xuống biển mà chƣa qua xử lý đang gây lo ngại về môi trƣờng, đe dọa các hệ sinh thái vùng bờ biển có tầm quan trọng sống còn đối với hoạt động 9 kinh tế của con ngƣời, đặc biệt là các hoạt động khai thác nguồn lợi hải sản. Cùng với chất thải từ các nhà máy lớn đƣợc đặt tại các vùng bờ biển, vùng biển Nam và Đông Á còn phải tiếp nhận 2/3 khối lƣợng đất và phù sa, điều này không những làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời, nó còn phá hủy hệ sinh thái ven biển Để nghiên cứu về khả năng ứng dụng của động vật hai mảnh vỏ trong việc đánh giá ô nhiễm môi trƣờng nƣớc nói chung, môi trƣờng biển ven bờ và trầm tích nói riêng, nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã tiến hành các nghiên cứu trên một số loài hai mảnh vỏ điển hình trên một số khu vực đƣợc cho là ô nhiễm KLN tại một số nƣớc Bắc Mỹ, Châu Âu,… Nó thể hiện ƣu điểm rất lớn trong việc đánh giá diễn biến của chất ô nhiễm trong lƣới thức ăn tại các khu vực cửa sông, ven biển. Các loài hai mảnh vỏ đƣợc nghiên cứu và sử dụng nhiều để giám sát KLN bởi chúng không chỉ đáp ứng đƣợc các tiêu chí của sinh vật chỉ thị mà còn có nhiều ƣu điểm hơn loài khác nhƣ đã trình bày ở trên. Các KLN tích lũy trong bộ phận cơ thể đƣợc hấp thụ từ môi trƣờng bùn đáy, nƣớc và thức ăn nên chúng có thể phản ánh đƣợc mức độ ô nhiễm và các tác động của ô nhiễm KLN đến môi trƣờng và hệ sinh thái. Với nhiều loài động vật hai mảnh thì đƣợc sử dụng nghiên cứu khả năng tích lũy nhiều KLN khác nhau, từ đó đƣa ra đƣợc các tài liệu quan trọng về việc lựa chọn loài nào có khả năng giám sát tốt nhất đối với kim loại nào. Dƣới đây là một số nghiên cứu điển hình tại một số khu vực trên Thế giới [29,30]. Trong nghiên cứu của nhóm tác giả tại Pháp (Laëtitia Hédouin, O. Pringault, Paco Bustamante, Renaud Fichez, Michel Warnau) về xác nhận khă năng sử dụng của hai loài động vật hai mảnh (trai, sò) sống tại vùng biển nhiệt đới với vai trò sinh vật chỉ thị ô nhiễm tại vùng đầm phá ở New Caledonia. Trong một nghiên cứu khác về đánh giá nồng độ kim loại trong loài Vẹm (M. Galloprovincialis) ở phía Đông Biển Đen, Thổ Nhĩ Kỳ. Trong nghiên cứu này, tập trung chủ yếu để xác định ảnh hƣởng của các tác nhân ô nhiễm: Cu, Pb và Zn trong khu vực phía Đông biển Đen. Nồng độ nguyên tố kim loại và kim loại nặng trong loài Vẹm sống tại vùng biển này đƣợc đo bằng cách sử dụng 10 huỳnh quang phân tán năng lƣợng tia X (EDXRF) và hấp phụ nguyên tử có ngọn lửa (FAAS). Kết quả phân tích đã chỉ ra rằng trong mô chất của Vẹm tại khu vực này có chứa các nguyên tố: K, Ca, Fe, Cu, Zn và Sr và vỏ của loài này có chứa các nguyên tố: Ca, Cu, Sr và Ba. Bên cạnh đó còn có thí nghiệm thể hiện mối tƣơng quan đƣợc tiến hành. Kết quả chỉ ra rằng, mặc dù nồng độ trung bình của Cu và Zn trong mô chất của loài Vẹm đƣợc đánh dấu trên khoảng giá trị cho phép của các quy định của Thổ Nhĩ Kỳ, nhƣng nồng độ Zn vẫn nằm trong giới hạn của Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO). Trong những năm trở lại đây, các nghiên cứu về sự tích tụ kim loại nặng trên động vật thân mềm hai mảnh vỏ (chẳng hạn nhƣ: Perna viridis, Paphia undulata, Meretrix lyara, Anadarata subcrenata …) đang nhận đƣợc nhiều sự chú ý từ các nhà khoa học. Các kim loại độc hại đƣợc lựa chọn để đánh giá bao gồm asen, chì, cadimi, thủy ngân, crom, kẽm [17]. Ô nhiễm môi trƣờng bởi kim loại nặng trong trầm tích bề mặt, động vật đáy đƣợc các nhà khoa học trên thế giới tại rất nhiều các quốc gia nhƣ Trung Quốc, Pakistan, Ả-rập, Hàn Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Tuy-ni-di, Indonesia, Malaysia, Pháp, Morocco, Thổ nhĩ kỳ, Iran, Phần Lan, Hà Lan, Croatia, Canada … đã đƣợc nghiên cứu, đánh giá và công bố trong nhiều báo cáo khoa học [17,21] As, Hg và Pb là những kim loại nặng có tính độc cao do các hoạt động của con ngƣời thải ra đƣợc chuyển vào môi trƣờng nƣớc, tích lũy trong trầm tích và đƣợc tích lũy trong sinh vật thông qua chuỗi thức ăn. Kết quả là ảnh hƣởng tới sức khỏe của con ngƣời thông qua việc sử dụng thực phẩm đƣợc chế biến từ các sinh vật sinh sống ở các vùng ven biển, phá hủy hệ sinh thái thủy sinh. Trong nghiên cứu tác giả đã cảnh báo về mức độ ô nhiễm nghiêm trọng của As, Pb trong trầm tích bề mặt vùng ven biển phía nam Trung Quốc, đặc biệt là vị trí gần các khu công nghiệp, khu đô thị nhƣ Hong Kong, Pearl River Estuary [2,11]. 11