Tài liệu Nghiên cứu sự tích tụ một số nhóm chất ocp và pcb trong môi trường biển ven bờ từ trà cổ đến cửa lò

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Dƣơng Thanh Nghi ̣ NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ MỘT SỐ NHÓM CHẤT OCP VÀ PCB TRONG MÔI TRƢỜNG BIỂN VEN BỜ TỪ TRÀ CỔ ĐẾN CỬA LÒ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Dƣơng Thanh Nghi ̣ NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ MỘT SỐ NHÓM CHẤT OCP VÀ PCB TRONG MÔI TRƢỜNG BIỂN VEN BỜ TỪ TRÀ CỔ ĐẾN CỬA LÒ Chuyên ngành: Môi trƣờng đấ t và nƣớc Mã số: 62 44 03 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. TRẦN ĐƢ́C THẠNH PGS. TS. TRẦN VĂN QUY Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. TÁC GIẢ LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Trƣờng đại học Khoa học Tự nhiên, Khoa Môi trƣờng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới hai thầy giáo hƣớng dẫn PGS. TS. Trần Đức Thạnh và PGS. TS. Trần Văn Quy đã tận tình giúp đỡ tác giả từ những bƣớc đi đầu tiên xây dựng ý tƣởng nghiên cứu, cũng nhƣ trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận án. Hai thầy đã luôn quan tâm động viên, ủng hộ và hỗ trợ những điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành Luận án. Tác giả xin đƣợc bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Đỗ Quang Huy, TS. Lƣu Văn Diệu, TS. Nguyễn Đức Cự, PGS. TS. Nguyễn Mạnh Khải, PGS. TS. Nguyễn Thị Hà, PGS.TS. Trịnh Thị Thanh, PGS.TS. Trần Yêm, PGS.TS. Đồng Kim Loan, PGS. TSKH. Nguyễn Xuân Hải đã đóng góp rất nhiều ý kiến quý báu và thiết thực để tác giả hoàn thiện luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo trong Khoa Môi trƣờng và các đồng nghiệp trong Viện Tài Nguyên và Môi trƣờng biển đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và nghiên cứu. Cuối cùng nhƣng không phải ít nhất, với tình yêu từ đáy lòng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, anh em và vợ con của tác giả, những ngƣời thân yêu trong gia đình đã luôn ở bên cạnh, động viên tác giả về vật chất và tinh thần để tác giả vững tâm hoàn thành luận án của mình. TÁC GIẢ MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................................................. 4 DANH MỤC BẢNG.................................................................................................................. 6 DANH MỤC HÌNH .................................................................................................................. 7 MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 9 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN................................................................................................... 13 1.1. Nguồn phát sinh và một số tác động .......................................................................... 13 1.1.1. Nguồn phát sinh OCP và PCB ............................................................................. 13 1.1.2. Tác động của OCP và PCB .................................................................................. 17 1.2. Tình hình nghiên cứu OCP và PCB trong môi trƣờng ............................................ 19 1.2.1. Tình hình nghiên cứu về OCP và PCB trên thế giới .......................................... 19 1.2.2. Tình hình nghiên cứu OCP và PCB ở Viê ̣t Nam ................................................ 22 1.3. Điều kiện tự nhiên vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam ........................................ 28 1.3.1. Điạ hình và trầ m tích............................................................................................ 28 1.3.2. Khí hậu và thủy văn.............................................................................................. 30 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 32 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu.................................................................................................. 32 2.1.1. Chất ô nhiễm hữu cơ bền nhóm OCP và PCB .................................................... 32 2.1.2. Vùng biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ............................................................ 34 2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 36 2.2.1. Phương pháp tổng hợp tài liệu vùng nghiên cứu ............................................... 36 2.2.2. Phương pháp lấy mẫu nghiên cứu ...................................................................... 40 2.2.3. Phương pháp phân tích OCP và PCB ................................................................. 42 2.2.4. Phương pháp thống kê so sánh với các tiêu chuẩn môi trường ......................... 46 2.2.5. Phương pháp phân tích cấp hạt trầm tích ........................................................... 46 2.2.6. Phương pháp đánh giá tích tụ bằng hệ số BAF và BSAF.................................. 48 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 51 3.1. Đặc điểm hóa lý môi trƣờng tự nhiên các vùng nghiên cứu .................................... 51 3.1.1. Đặc điểm hóa lý môi trường nước ven bờ ........................................................... 51 3.1.2. Đặc điểm hóa lý môi trường trầ m tích ven bờ..................................................... 53 3.2. Đặc điểm hình thái mẫu ngao Meretrix lyrata vùng ven bờ..................................... 54 1 3.3. Giới hạn phát hiện OCP và PCB của phƣơng pháp phân tích ............................... 56 3.4. Kết quả xác đinh ̣ hàm lƣơ ̣ng OCP và PCB trong các mẫu môi trƣờng và sinh vâ ̣t biển ven bờ phía Bắc Việt Nam................................................................................... 57 3.4.1. Kế t quả xác đinh ̣ OCP và PCB trong nước biển ven bờ ..................................... 57 3.4.1.1. Hàm lượng OCP trong nước biển ven bờ ...................................................... 57 3.4.1.2. Hàm lượng PCB trong nước biển ven bờ ...................................................... 60 3.4.1.3. So sánh hàm lượng OCP và PCB trong nước biể n ven bờ ............................ 63 3.4.2. Kế t quả xác đinh ̣ OCP và PCB trong trầ m tích biển ven bờ............................... 64 3.4.2.1. Hàm lượng OCP trong trầm tích biển ven bờ ................................................ 64 3.4.2.2. Hàm lượng PCB trong trầm tích biển ven bờ ................................................ 67 3.4.2.3. So sánh hàm lượng OCP và PCB trong trầ m tích biể n ven bờ ...................... 69 3.4.3. Kế t quả xác đinh ̣ OCP và PCB trong thiṭ ngao biển ven bờ ............................... 70 3.4.3.1. Hàm lượng OCP trong mô thịt ngao biển ven bờ .......................................... 70 3.4.3.2. Hàm lượng PCB trong mô thịt ngao biển ven bờ .......................................... 73 3.4.3.3. So sánh hàm lượng OCP và PCB trong thi ̣t ngao biể n ven bờ ...................... 76 3.5. Sự phân bố OCP và PCB trong biể n ven bờ phía Bắ c Viêṭ Nam ............................ 77 3.5.1. Đặc điểm phân bố OCP trong biển ven bờ phía Bắc Việt Nam .......................... 77 3.5.2. Đặc điểm phân bố PCB trong biển ven bờ phía Bắc Việt Nam .......................... 78 3.5.3. So sánh đặc điểm phân bố OCP và PCB trong BVB phía Bắ c Viê ̣t Nam .......... 79 3.6. Đánh giá khả năng tích tu ̣ sinh ho ̣c với OCP và PCB trong mô thịt ngao ............. 81 3.6.1. Khả năng tích tụ sinh học với OCP ..................................................................... 81 3.6.1.1. Hệ số tích tụ sinh học với OCP trong nước biển ven bờ (BAF) .................... 81 3.6.1.2. Hệ số tích tụ sinh học với OCP trong trầm tích biển ven bờ ......................... 83 3.6.1.3. So sánh đánh giá hệ số BAF và BSAF của ngao với OCP ............................ 86 3.6.2. Khả năng tích tụ sinh học PCB ........................................................................... 87 3.6.2.1. Hệ số tích tụ sinh học PCB trong nước biển ven bờ ...................................... 87 3.6.2.2. Hệ số tích tụ sinh học PCB của ngao trong trầm tích biển ven bờ................ 90 3.6.2.3. So sánh BAF và BSAF của ngao với PCB ..................................................... 93 3.6.3. So sánh khả năng tích tụ sinh học giữa nhóm OCP và PCB ............................. 94 3.6.3.1. So sánh BAF của ngao với PCB và OCP trong nước biển ven bờ ................ 94 3.6.3.2. So sánh BSAF của ngao với PCB và OCP trong trầm tích biển ven bờ........ 95 3.7. Xu hƣớng phân bố và tích tu ̣ sinh ho ̣c của OCP và PCB ........................................ 96 3.7.1. Xu hướng phân bố hàm lượng OCP và PCB ...................................................... 96 2 3.7.2. Xu hướng tích tụ sinh học của ngao với OCP và PCB ....................................... 98 KẾT LUẬN ............................................................................................................................ 100 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƢỢC CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........................................................................................................ 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 104 PHỤ LỤC............................................................................................................................... 115 3 CÁC CHỮ VIẾT TẮT BA: Tích tụ sinh học (Bioaccumulation) BAF: Hệ số tích tụ sinh học trong nƣớc (Bioaccumulation Factor) BC: Hàm lƣợng tích tụ sinh học (Bioconcentration). BCF: Hệ số tích tụ sinh học (Bioconcentration factor) BiA: Khả năng tiếp nhận sinh học (Bioavailability) BM: Khuếch đại sinh học (Biomagnification) BSAF: Hệ số tích tụ sinh học trong trầm tích (Bioaccumulation in sediment factor). BVB: Biển ven bờ BVN: Bắc Việt Nam BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng EC: Hàm lƣợng chất ô nhiễm trong môi trƣờng (Environment concentration). ECdirectly: Hàm lƣợng chất ô nhiễm trực tiếp từ môi trƣờng (Concentration of contaminant in living environment) Eh: Thế ô xy hóa khử EQGs: Các hƣớng dẫn chất lƣợng môi trƣờng FCindirectly: Hàm lƣợng chất ô nhiễm gián tiếp từ thức ăn (Concentration of contaminant in Food) FDA US: Cục Quản lý Dƣợc và Thực phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration in United State) GC/ECD: Sắc ký khí/đầu đo cộng kết điện tử (Gas Chromatography/ Electron Capture Detector) GHCP: Giới hạn cho phép HCBVTV: Hóa chất bảo vệ thực vật KOW: Hệ số phân bố chất giữa octanol và nƣớc (Octanol-Water Partition Coefficient) MDL: Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp (Method Detection Limit) LD50: Ngƣỡng gây chết 50% (Lethal dose, 50%) OCP: Thuốc trừ sâu cơ clo (Organic Chlorinated Pesticide) 4 PANAP: Mạng lƣới Châu á Thái bình dƣơng chống thuốc trừ sâu (Pesticide Action Network Asia and the Pacific) PCB: Hợp chất clo hóa của biphenyl (Polychlo Biphenyl) POP: Chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutant) Ppm: Phần triệu (Part per million) QCVN: Quy chuẩn Việt Nam Rq: Hệ số rủi ro (Risk quotient) R: Độ thu hồi (Recovery) SD: Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) TB.: Trung bình 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Biến đổi sử dụng thuốc sâu trên toàn cầu ........................................................ 14 Bảng 1.2. Sản lượng PCB ở một số nước qua các giai đoạn............................................ 16 Bảng 1.3. Sự xuấ t hiê ̣n PCB trong các loài động vật........................................................ 20 Bảng 1.4. Nguồn cung cấp nước và bùn cát lơ lửng từ sông ra các vùng thuộc dải bờ Tây Vịnh Bắc Bộ (nhiều năm trước hồ Hoà Bình) ........................................................... 31 Bảng 2.1. Vị trí và số lượng mẫu khảo sát......................................................................... 37 Bảng 2.4. Phân loại trầm tích biển bở rời theo thành phần độ hạt .................................. 47 Bảng 3.1. Đặc điểm hóa lý nước biển ven bờ tại vị trí lấy mẫu ........................................ 51 Bảng 3.2. Đặc điểm trầ m tích mă ̣t ven bờ tại vị trí lấy mẫu.............................................. 53 Bảng 3.3. Đặc điểm hình thái ngao Meretrix Lyrata S ven bờ tại vị trí lấy mẫu .............. 55 Bảng 3.4. Độ thu hồi, độ lệch chuẩn và giới hạn phát hiện của phương pháp ............... 56 Bảng 3.5. Hàm lượng OCP trong nước biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò.................... 60 Bảng 3.6. Hàm lượng PCB trong nước biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò.................... 63 Bảng 3.7. Hàm lượng OCP trong trầm tích biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ............. 66 Bảng 3.8. Hàm lượng PCB trong trầm tích biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ............. 69 Bảng 3.9. Hàm lượng OCP trong thịt ngao biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ............. 73 Bảng 3.10. Hàm lượng PCB trong thịt ngao biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ........... 76 Bảng 3.11. Tỷ lệ hàm lượng OCP trong nước - trầ m tích - mô thiṭ ngao ........................ 78 Bảng 3.12. Tỷ lệ hàm lượng PCB trong nước - trầ m tích - mô thiṭ ngao ........................ 79 Bảng 3.13. Tỷ lệ hàm lượng OCP với PCB trong các hợp phần biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò .......................................................................................................................... 80 Bảng 3.14. Hê ̣ số tích tụ sinh học của ngao với OCP trong nước vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ................................................................................. 81 Bảng 3.15. Hê ̣ số tích tụ sinh học của ngao với OCP trong trầm tích biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ................................................................................. 84 Bảng 3.16. Hê ̣ số tích tụ sinh học của ngao với PCB trong nước vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ................................................................................. 88 Bảng 3.17. Hê ̣ số tích tụ sinh học của ngao với PCBs trong trầm tích biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ................................................................................. 91 Bảng 3.18. Xu hướng phân bố hàm lượng OCP và PCB trong biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ................................................................................................ 97 6 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cấu tạo các chất ô nhiễm hữu cơ bền trong nghiên cứu ..........................34 Hình 2.2. Bản đồ trầm tích hiện đại khu vực ven bờ từ Móng Cái - Thanh Hóa .....35 Hình 2.3.a. Bản đồ khảo sát thu mẫu nước và trầm tích ..........................................39 Hình 2.3.b. Bản đồ khảo sát thu mẫu ngao Meretrix lyrata .....................................40 Hình 2.4. Mẫu ngao Meretrix lyrata thu tại các vùng khảo sát ................................42 Hình 3.2. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong nước theo mùa ........................59 Hình 3.3. Hàm lượng PCB trong nước biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò .............61 Hình 3.4. Bản đồ hàm lượng PCB trung bình trong nước theo mùa ........................62 Hình 3.5. So sánh phân bố hàm lượng OCP và PCB trong nước biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ..........................................................................................................64 Hình 3.6. Hàm lượng PCB trong trầm tích biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ......65 Hình 3.7. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong trầm tích theo mùa .................65 Hình 3.8. Hàm lượng PCB trong trầ m tích biể n ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò .......67 Hình 3.9. Bản đồ hàm lượng PCB trung bình trong trầm tích theo mùa ..................68 Hình 3.10. So sánh phân bố hàm lượng OCP và PCB trong trầ m tích ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ..........................................................................................................70 Hình 3.12. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong mô thịt ngao theo mùa..........72 Hình 3.13. Hàm lượng PCB trong thịt ngao biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò .....74 Hình 3.14. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong mô thịt ngao theo mùa..........75 Hình 3.15. So sánh phân bố hàm lượng OCP và PCB trong thi ̣t ngao ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò ..........................................................................................................77 Hình 3.16. Hê ̣ s ố tích tụ của ngao với OCP trong nước biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò .......................................................................................83 Hình 3.17. Hê ̣ số tích tụ của ngao với OCP trong trầm tích biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................86 Hình 3.18. So sánh BAF và BSAF của ngao với OCP trong biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................87 7 Hình 3.19. Hê ̣ số tích tụ của ngao với PCB trong nước biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò .......................................................................................90 Hình 3.20. Hê ̣ số tích tụ của ngao với PCB trong trầm tích biển ven b ờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................93 Hình 3.21. So sánh BAF và BSAF của ngao với PCB trong biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................94 Hình 3.22. BAF của ngao với OCP và PCB trong nước biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò .......................................................................................95 Hình 3.23. BSAF của ngao với OCP và PCB trong trầm tích biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................96 Hình 3.24. Xu hướng phân bố hàm lượng OCP và PCB trong biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................98 Bảng 3.19. Xu hướng tích tụ hàm lượng OCP và PCB trong biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................99 Hình 3.25. Xu hướng tích tụ của ngao với O CP và PCB trong biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò ...............................................................................99 8 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hóa chất bảo vệ thực vật nhóm cơ clo (OCP) và nhóm hóa chất ô nhiễm polichlo biphenyl (PCB) đƣợc nghiên cứu vì các tác động cấp tính và mãn tính với sinh vật và con ngƣời. OCP và PCB nằm trong nhóm ô nhiễm hữu cơ bền (POP), nhóm gây rối loạn nội tiết, ảnh hƣởng đến hệ thần kinh, gây các tác động xấu cho nội tạng và gây ung thƣ cho ngƣời [75, 76]. Trong môi trƣờ ng thủy sinh , các hợp chất POP có tác động độc cấp tính khác biệt giữa các loài nhƣng đều rất cao . Các bằng chứng về tích tụ sinh học đáng chú ý nhất nằm ở đầu chuỗi thức ăn trong quần xã trên cạn cũng nhƣ dƣới nƣớc [93]. Tích tụ sinh học dẫn đến hàm lƣợng POP có trong sinh vật cao . Một số POP tƣ̀ môi trƣờng nƣớc vào đế n trƣ́ng chim với hệ số tích tụ là 25 x 106 [79]. Do vậy, các loài chim và cá bị POP tác động nặng nề đến cơ thể , ảnh hƣởng đến khả năng sinh sản của từng loài. Chẳng hạn, DDT và một số hơ ̣p chấ t cơ clo bền khác đều gây ra hiện tƣợng chim đẻ trƣ́ng hỏng, vỏ trứng ròn dễ vỡ hoặc dễ bị vi khuẩn xâm nhập [106]; Cá Bơn đẻ trứng có các phôi dị thƣờng trong điều kiện t hí nghiệm với môi trƣờng nƣớc có dƣ lƣơ ̣ng DDT là 2,4 mg/kg. Điều đó dẫn tới một số loài cá và chim bị tiệt chủng [93, 104]. Với tính độc và khả năng gây độc cao, mức độ tồn lƣu lâu dài, phân bố rộng khắp của POP trong các hợp phần môi trƣờng, sự tích lũy POP trong mô của động thực vật cao nhƣ đã nêu trên; do vậy POP đã trở thành mối quan tâm lớn nhất của cộng đồng, trong đó có vấn đề bảo vệ sức khỏe và hoạch định chính sách quản lý môi trƣờng đối với POP trên phạm vi toàn cầu [1, 85]. Ở Việt Nam, những nghiên cứu đánh giá tồn lƣu và ảnh hƣởng của OCP và PCB trong môi trƣờng biển đến các loài động , thực vật thủy sinh nói chung , và môi trƣờng biển ven bờ nói riêng còn rất hạn chế . Việc nghiên cứu những vấn đề đã nêu trong phạm vi rộng lớn của biển và cùng thời điểm đối với cả ba hợp phần nƣớc, trầm tích và sinh vật là tốn kém thời gian, công sức và kinh phí. Để đóng góp vào việc đánh giá biế n đô ̣ng và sự phân bố hàm lƣợng OCP và PCB trong môi trƣờng 9 biển Việt Nam chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu sự tích tụ một số nhóm chất OCP và PCB trong môi trường biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò”. 2. Ý nghĩa của đề tài 2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài: 1- Đánh giá sự xuất hiện và hàm lƣợng chấ t OCP và PCB trong hợp phần nƣớc, trầ m tích và trong cơ thể ngao Meretrix lyrata của vùng biể n ven bờ phiá bắc Việt Nam. 2- Sử dụng hệ số tích tụ sinh học của ngao Meretrix lyrata đối với OCP và PCB trong vùng biể n ven bờ để xác định mức độ khuếch đại sinh học của các chất nghiên cứu trong hệ sinh thái biển ven bờ phía bắc Việt Nam. 3- Những kết quả nghiên cứu của luận án góp phần định hƣớng cho việc xây dựng chính sách quản lý môi trƣờng biển nói chung và môi trƣờng biển ven bờ nói riêng. 2.1. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: 1- Góp phần bảo vệ môi trƣờng và tài nguyên biển, định hƣớng cho chiến lƣợc phát triển bền vững của quốc gia về quy hoạch các vùng nuôi trồ n,gcác khu công nghiệp, vùng kinh tế trọng điểm của các tỉnh ven biển phía bắc Việt Nam. 2- Góp phần định hƣớng xây dựng các tiêu chuẩn chất lƣợng hải sản ở Việt Nam. 3. Mục đích nghiên cứu: 1- Xác định đặc điểm phân bố hàm lƣợng chất ô nhiễm hữu cơ bền OCP và PCB trong nƣớc - trầm tích - sinh vật biển là ngao Meretrix lyrata thuộc vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam. 2- Đánh giá khả năng tích tụ OCP và PCB trong mô thịt ngao Meretrix lyrata thông qua hệ số tích tụ sinh học BAF và BSAF. 3- Góp phần xây dựng bản đồ ô nhiễm POP ở môi trƣờng biển Việt Nam. 10 4. Nhƣ̃ng đóng góp mới của luâ ̣n án: 1- Xác định sự tồn tại đồng thời hàm lƣợng OCP và PCB trong nƣớc , trầ m tích và ngao Meretrix lyrata ở biể n ven bờ phiá bắ c Viê ̣t Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò. 2- Đánh giá biế n đô ̣ng hàm lƣợng theo tính chấ t mùa đặc trƣng cho vùng vịnh đảo ven bờ; vùng cửa sông châu thổ ; vùng biển hở, và đánh giá tỷ lê ̣ hàm lƣợng OCP , PCB giƣ̃a môi trƣờng nƣớc , trầ m tić h , mô thịt ngao Meretrix lyrata ở ba kiểu vùng ven bờ . Tƣ̀ đó rút ra khả năng tích tụ sinh học của ngao Meretrix lyrata đối với OCP và PCB ở mỗi vùng biển. 3- Tính hê ̣ số tić h tu ̣ sinh ho ̣c của ngao Meretrix lyrata đối với OCP, PCB trong tƣ̀ng vùng và toàn vùng biể n ven bờ phiá bắc Việt Nam làm cơ sở khoa ho ̣c góp phầ n giúp các ban ngành chƣ́c năng thƣ̣c hiê ̣n quản lý an toàn thực phẩm. 4- Đánh giá xu hƣớng phân bố và tích tụ OCP, PCB trong vùng ven bờ và các hoạt động cần nghiên cứu tiếp theo. 5. Cấ u trúc luâ ̣n án: Phần mở đầu: Trình bày lý do chọn đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, mục đích nghiên cứu và những đóng góp mới của đề tài. Chƣơng 1: Tổng quan. Phần này nêu tổng quan về OCP, PCB và đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ (Quảng Ninh) đến Cửa Lò (Nghệ An); Tình hình nghiên cứu trong nƣớc, nƣớc ngoài về OCP và PCB trong môi trƣờng ven bờ. Chƣơng 2: Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cƣ́u . Phần này nêu đối tƣợng nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu OCP và PCB trong nƣớc, trầm tích, sinh vật biển là ngao Meretrix lyrata biển ven bờ phía bắc Việt Nam. Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận. Nội dung chính của phần này là đƣa ra các số liệu về hàm lƣợng OCP và PCB trong nƣớc, trầm tích và sinh vật biển là ngao 11 Meretrix lyrata. Trên cơ sở đó đánh giá về sự biến động OCP và PCB trong nƣớc, trầm tích, sinh vật có tính chất theo mùa, theo vùng và sự tích tụ sinh học OCP và PCBs của ngao Meretrix lyrata; Đánh giá xu hƣớng phân bố, tích tụ và khuyếch đại sinh học của ngao Meretrix lyrata đối với OCP và PCB trong vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam. Phần kết luận: Nêu tóm tắt các kết quả của luận án và đề xuất các hƣớng nghiên cứu tiếp theo. 12 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Nguồn phát sinh và một số tác động 1.1.1. Nguồn phát sinh OCP và PCB Nguồ n phát sinh thuố c bảo vệ thực vật cơ clo (OCP) Theo tài liệu đã công bố, có thể phân chia lịch sử thuốc trừ sâu thành ba giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất là những năm 1870, sử dụng các thuốc trừ sâu nguồn gốc tự nhiên, ví dụ nhƣ dùng lƣu huỳnh kiểm soát dịch bệnh ở Hy Lạp cổ đại; giai đoạn thứ hai là kỷ nguyên của thuốc trừ sâu nguồn gốc tổng hợp từ các chất vô cơ là những năm trƣớc 1945; và giai đoạn thứ 3 là kỷ nguyên của thuốc trừ sâu tổng hợp từ các hợp chất hữu cơ [73]. Thuố c trƣ̀ sâu DDT đƣơ ̣c nhà khoa ho ̣c ngƣời Thu ̣y Si ̃ Paul Muller phát minh, đƣa ra thi trƣơ ̣ ̀ ng tƣ̀ năm 1944 và đƣợc trao giải No bel Sinh ho ̣c và Y tế năm 1948. Với sƣ̣ phát triể n của ngành công nghiê ̣p hóa chấ t hiê ̣n đa ̣i , các hợp chất hữu cơ gắn nguyên tử Clo tiế p tu ̣c đƣơ ̣c chế ta ̣o thành nhiề u sản phẩ m khác nhau . Tƣ̀ đó thuố c trƣ̀ sâu nhóm cơ Clo đƣơ ̣c sƣ̉ du ṇ g phổ biế n trên thế giới [41]. Trong thời gian đầu của những năm 1945, các thuốc trừ sâu nguồn gốc tổng hợp chất hữu cơ có thể phân chia thành 3 loại thuốc diệt côn trùng chính là thuốc diệt côn trùng Carbamate, thuốc diệt côn trùng cơ phốt pho, và thuốc diệt côn trùng cơ clo. Ngay sau đó là các thành tựu về thuốc trừ cỏ và thuốc trừ nấm ra đời và phát triển mạnh mẽ [65]. Việc sử dụng thuốc trừ côn trùng giảm dần và sử dựng thuốc diệt cỏ trở lên phổ biến trong tƣơng lai. Xu hƣớng này thể hiện qua sự thay đổi cấu trúc tiêu thụ thuốc trừ sâu toàn cầu. Tổng lƣợng thuốc trừ cỏ giảm mạnh từ 20% (1960) đến 48% (2005). Tổng lƣợng thuốc trừ côn trùng, trừ nấm và vi khuẩn suy giảm có thể là do giá cả tăng cao [105]. Sự gia tăng nhanh sử dụng thuốc trừ cỏ trong thâm canh tăng năng suất ngành nông nghiệp (Bảng 1.1). 13 Bảng 1.1. Biến đổi sử dụng thuốc sâu trên toàn cầu Năm Loại 1960 Giá % 1970 Giá % 1980 Giá 1990 % 2000 2005 Giá % Giá Diệt sâu 310 36,5 1002 37,1 4025 34,7 7655 29 7559 27,9 7798 25,0 Diệt cỏ 170 20,0 939 34,8 4756 14,0 11625 44 12885 47,5 14971 48,0 Diệt nấm/ 340 40,0 599 22,2 2181 18,8 5545 vi khuẩn Còn lại Tổng 30 3,5 159 5,9 638 5,5 1575 % Giá % 21 5306 19,6 7486 24,0 6 1354 5,0 936 3,0 850 100 2700 100 11600 100 26400 100 27104 100 31191 100 Ghi chú: Giá: triệu đô la Mỹ. Theo thống kê trên thị trƣờng thế giới có đến 70.000 loại thuốc bảo vê ̣ thƣ̣c vâ ̣t và mỗi năm danh mục này lại đƣợc bổ sung thêm 1.500 loại thuốc mới để đối phó lại với sự kháng thuốc của sâu bọ. Tại Pháp, năm 1995 dùng tới 3 triệu tấn thuốc bảo vê ̣ thƣ̣c vâ ̣t [85]. Năm 2008, tổ chƣ́c hành đô ̣ng chố ng thuố c trƣ̀ sâu khu vƣ̣c Châu Á Thái Bình Dƣơng (PANAP) đã tiến hành phỏng vấn hơn 1.000 nông dân ở 8 quốc gia châu Á (trong đó có Việt Nam ) cho thấ y khu vực châu Á sƣ̉ du ̣ng thuốc trừ sâu đặc biệt nguy hiểm, trong đó nêu đến 66% thành phần chính của các loại này đang dùng ở châu Á nằm trong danh mục “rất nguy hiểm” (theo xếp loại của PANAP), nhƣ Paraquat bị cấm ở châu Âu nhƣng ở Malaysia vẫn vô tƣ dùng, còn Endosulfan bị cấm ở 62 nƣớc thì ở Ấn Độ vẫn sử dụng rộng rãi [103]. Đến năm 2008, chƣa tin ́ h tàn dƣ của chiế n tranh để la ̣i , ƣớc tính hàng năm Việt Nam sử dụng một khối lƣợng hóa chất vào khoảng 9 triệu tấn, trong đó có 3 triệu tấn phân bón và 4 triệu tấn các sản phẩm dầu mỏ. Trong số 500 loại hoá chất đƣợc khảo sát, mới xác định đƣợc 70 - 75% loại có tên chính xác [4]. 14 Nguồ n phát sinh Polychlorinated Biphenyl (PCB) Năm 1972, các nhà máy sản xuất PCB vẫn tồn tại ở Úc, và sau đó là Đức, Pháp, Anh, Ý, Nhật, Tây Ban Nha, Liên Xô cũ, và Mỹ [69]. Năm 1973 việc sử dụng PCB bị cấm trong tình trạng nguồn “mở” hoặc sử dụng trong các sản phẩm, nhƣ: Chất làm dẻo trong sơn và xi măng; hóa chất thay thế; công trình xử lý nhắc ín và chất phụ da cân bằng cho vật liệu cách điện PVC; chất dính, dán; các loại sơn và sơn pha nƣớc; tà vẹt đƣờng ray xe lửa. Trong các hệ thống cáp tụ điện và máy biến thế:  Cáp tụ điện  Chất lỏng cách điện trong biến thế  Chất lỏng trong bơm chân không  Chất lỏng trong thủy điện Ở Nhật, hợp chất PCB đƣợc sản xuất đầu tiên ở công ty hóa chất Kanegafuchi (Kaneka) năm 1954 và các sản phẩm đó tiếp tục đến năm 1972 khi chính phủ Nhật cấm sản xuất, sử dụng và nhập khẩu các sản phẩm của PCB [47]. Ƣớc tính các sản phẩm của PCB thải vào toàn cầu là 1,5 triệu tấn. Mỹ là nhà sản xuất lớn nhất với hơn 600.000 tấn sản phẩm từ năm 1930 đến 1977 [38]. Vùng châu Âu tiếp sau với gần 450.000 tấn tính đến năm 1984. Theo bản thống kê gần đúng của sản phẩm toàn cầu sẽ là hơi cao, với các nhà máy ở Hà Lan, Đông Đức, Áo sản xuất một lƣợng PCB không tính đƣợc [76]. Công nghiệp sản xuất PCB trên thế giới bắt đầu từ Mỹ từ năm 1929 đến cuối những năm 70 của thế kỉ 20 và đƣợc bán trên thế giới với những tên thƣơng mại khác nhau nhƣ Arocholor, Askarel, Therminol,...Sau chiến tranh thế giới thứ hai, châu Âu cũng đã đƣa ra thị trƣờng những sản phẩm có chứa PCB. Các nƣớc sản xuất PCB chủ yếu trên thế giới bao gồm Autralia, Trung Quốc, Pháp, Đức, Ý, Nhật, Tây Ban Nha, Mỹ và Anh [58]. 15 Tổng lƣợng PCB đƣợc sản xuất trên thế giới từ năm 1929 ƣớc tính khoảng 1 đến 1,2 triệu tấn, sản xuất trung bình khoảng 26.000 tấn/năm [69]. Trong cuối những năm 1960, lƣợng PCB đƣợc sản xuất đạt mức tối đa khoảng 60.000 tấn/năm, lƣợng PCB phát thải ở phía Bắc bán cầu là 100.000 tấn, trong đó 75% lƣợng thải vào giữa những năm 1955 - 1970 (Bảng 1.2) [69]. Bảng 1.2. Sản lượng PCB ở một số nước qua các giai đoạn Giai đoạn Pháp Đức Italia Nhật Tây Ban Nha Anh Mỹ 1955-1959 7.085 7.427 520 3.960 150 2.042 6.800 1960-1964 14.401 14.854 1.920 10.530 1.289 10.215 94.500 1965-1969 16.975 25.466 4.430 24.750 4.296 22.973 16.630 1970-1974 25.795 34.424 7. 195 19.879 9.433 22.017 11.400 1975-1979 28.141 34.072 8.076 0 8.829 9.501 32.900 1980 6.419 7.309 1.388 0 1.131 0 0 1982 - - 2.482 - 2.354 - - Ghi chú: -: không có số liệu; đơn vị tính theo tấn Việt Nam chƣa bao giờ sản xuấ t PCB hay các sản phẩ m chƣ́a PCB . Tuy nhiên, Viê ̣t Nam sƣ̉ du ̣ng các chất lỏng công nghiệp nhƣ chất lỏng thủy lực , khi đốt cho tua - bin, dầu bôi trơn, chất làm dẻo có chƣ́a hàm lƣơ ̣ng PCB và đƣợc dùng chủ yếu làm chất điện môi trong các tụ điện và biến thế [49]. PCB đƣợc nhập khẩu vào nƣớc ta đầu tiên vào khoảng giữa những năm 1940 và 1950. Trƣớc năm 1985, tổng lƣợng dầu chứa PCB đƣợc nhập khẩu kèm theo những thiết bị điện từ Liên Xô, Trung Quốc và Rumani, có lúc lên đến xấp xỉ 27.000 tới 30.000 tấn/năm [1]. Nhiều thiết bị nhập từ Mỹ để sử dụng tại miền Nam Việt Nam trƣớc 1975 cũng chứa dầu có PCB. Năm 2007, theo báo cáo của thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, Việt Nam không sản xuất PCB nhƣng có sử dụng trong những thiết bị công nghiệp 16