khảo sát sự ảnh hưởng của chất gây rối loạn nội tiết lên dapnnia magna

Khái niệm về hormone Hormone là các chât hóa học do các tê bảo hay nhóm tê bào tiệt trong cơ thê người và động vật sản sinh ra, được vận chuyên trong máu hay dịch não tủy đên điêu khiên,

ae

}

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP Khảo sát sự ảnh hướng

của chất gây rồi loạn nội

tiết lên Dapnnia magna

`)

4

Chuong 1: MO DAU

Ô nhiễm môi trường nói chung và nước thải nói riêng đang là một vấn đề thời sự

thu hút rất nhiều sự quan tâm của các cơ quan chức năng và người dân Hầu hết các nhà

máy trên khắp thế giới hiện nay thường xử lý nước thải theo nguyên tắc “xả thắng hay dé bỏ”, dẫn đến việc nước thải không được qua xử lý hay xử lý rất sơ sài được thải ra môi trường một cách tràn lan Nó không những làm ô nhiễm nguồn nước ở các kênh rạch, ao

hồ, tiêu diệt dần dần các hệ sinh vật trong nước, mà nó còn thẫm vào gây ô nhiễm các mạch nước ngầm làm thiếu nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất Ở Việt Nam, tình hình ô

nhiễm nguồn nước do các nhà máy gây ra càng ngày càng nghiêm trọng, làm cho số

lượng các ao hồ bị ô nhiễm đang tăng đến mức báo động Thậm chí nhiều nơi còn rơi vào

tình trạng không thể phục hồi, không một loài thủy sinh nào có thể sống được như: kênh Nhiêu Lộc ở thành phố Hỗ Chí Minh, sông Thị Vải ở Đồng Nai,

Các số liệu quan trắc chất lượng nước ở nước ta thông thường chỉ chú ý đến các yếu tố lý hóa như giá trị pH, COD, BOD, NH¿, một số kim loại nặng (Cu, Zn,

Cadium ), một số thuốc trừ sâu nhưng chưa có nghiên cứu đánh giá về nồng độ của

chât gây rôi loạn hệ nội tiêt hiện diện trong nguôn nước

Chất gây rối loạn nội tiết (Endocrine disruptors hay Endocrine disrupting chemical substances), viét tắt là EDs hay ECDs, là những chất có thể tồn tại trong đất, nước, không khí, khi xâm nhập vào cơ thể chúng làm rối loạn chức năng của hệ nội tiết gây tác động ảnh hưởng đến sức khỏe của người và động vật Qua các tài liệu nghiên cứu đã cho thấy những hợp chất này có thể là nguyên nhân gây ra các bệnh ung thư ở người, làm giảm

lượng tinh trùng ở nam giới, ung thư vú ở phụ nữ, gây quái thai, Đối với hệ động vật

dưới nước có thể gây ảnh hưởng với nông độ rất thấp (ng/I), làm biến đổi hình dạng và

biến đổi giới tính ở cá

Trong những nghiên cứu gần đây của phòng CNBĐSH (7S Lê Thị Ánh Hồng)

đã xây dựng phân tích được nồng độ chất gây rối loạn nội tiết và phân tích được nồng độ chất gây rối loạn nội tiết trên hệ thống kênh rạch Tp.HCM Nhưng chúng tôi chưa đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của chất gây rỗi loạn nội tiết, đại diện là 17œ-Ethynylestradiol và

17B-Estradiol lên thủy sinh động vật, cụ thê là Daphnia magna Daphnia magna \a thuc

phẩm của ấu trùng tôm, cá và là loài được sử dụng trong thử nghiệm độc tính đã được tiêu chuẩn hóa quốc tế, do đó được xem là loài có liên quan đến sinh thái cho việc ứng dụng để đánh giá chất gây rỗi loạn nội tiết trong môi trường

Vì những lý do đã nêu trên, chúng tôi xây dựng đê tài “Khảo sát sự ảnh hưởng cua chat gay roi loan n6i tiét lén Dapnnia magna” dé tim hiéu sy anh hudng cua chat gây rôi loạn nội tiết lên sô lượng sông sót, sự phát triên và sự sinh sản của Daphnia

magna

Chuong 2: TONG QUAN TAI LIEU

2.1 Tổng quan về chất gây rối loạn nội tiết [16],[25]

2.1.1 Khái niệm về hormone

Hormone là các chât hóa học do các tê bảo hay nhóm tê bào tiệt trong cơ thê người

và động vật sản sinh ra, được vận chuyên trong máu hay dịch não tủy đên điêu khiên, đêu

hòa hoạt động của các tê bào hay các cơ quan nơi có các cơ quan thụ cảm hormone (hormone receptor)

Su két hop hormone và receptor mang tính đặc hiệu cao (tương tự khi ta muốn mở

cửa phải dùng đúng chìa khóa vậy) và dẫn đến những quá trình sinh lý đặc thù cho mỗi loai hormone trong co thé Dé phát huy được tác dụng, các hormone phải kết hợp được voi cac receptor của chúng

Vi dụ: hormone sinh duc estrogen (cht yéu do buồng trứng và nhau thai tiết ra)

duoc van chuyén dén két hop véi receptor tại nhiều cơ quan như tử cung, âm đạo, tuyến

vú, mô mỡ, có tác dụng duy trì các đặc điểm sinh dục của phụ nữ, các động vật cái và

chức năng của các cơ quan trong hệ sinh dục, quy định các đặc tính liên quan đến sự khác biệt giới tính của các quá trình sinh lý, sinh hóa trong cơ thể

2.1.2 Khái niệm về Estrogen

Estrogen là một loại hormone do một SỐ cơ quan sinh dục nữ tiết ra Đó là từ tế

bào vỏ trong và tế bào hạt của nang noãn (hay nang trứng), thể vàng (hay còn gọi là hoàng thể) và nhau thai Các thành phần này đều năm ở buồng trứng, riêng nhau thai có ở

tử cung trong thời kỳ có thai

Estrogen tồn tại tự nhiên trong cơ thể ở ba dang: 17f-estradiol (ky hiéu E2),

estrone va estriol Trong đó 17B-estradiol là estrogen được bài tiết nhiều nhất và có tác dụng sinh học mạnh nhất Còn estriol là estrogen yếu nhất, nó là dạng chuyển hóa của

17B-estradiol và estrone

Cả ba loại đều có bản chất hóa học là steroid được tông hợp từ cholesterol

Estrogen trong máu lưu hành dưới 3 dạng: dạng tự do (là dạng hoạt động), dạng gắn với một protein (để lưu hành trong máu), và cuối cùng là dạng liên hợp (để thải ra ngoài)

Estrogen tự do khi đến tế bào đích (target cell) sẽ khuếch tán qua màng tế bào để đến kết hợp với một thụ thể (receptor) trong bảo tương (hay còn gọi là tế bào chất) thành một phức hợp Phức hợp này sẽ đi vào nhân tế bào, gây ra hai hiệu quả: sao chép DNA để nhân đôi tế bào và tăng tổng hợp RNA Sau đó estrogen rời khỏi thụ thê và ra khỏi tế bao,

thời gian lưu lại trong nhân tế bào tùy thuộc vào từng loại estrogen đó là hoạt tính mạnh

hay yếu của mỗi loại estrogen

2.1.3 Khái niệm về chất gây rối loạn hệ nội tiết

Các chất gây rối loạn nội tiết (Endocrine Disruptors), là các chất xâm nhập vào cơ thê từ bên ngoài, hoạt động gần giống như các hormone trong hệ nội tiết và gây ra các

xáo trộn chức năng sinh lý của các nội tiết t6 Cac EDs được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất là những chất ảnh hưởng đến các hormone sinh dục nữ (estrogen), hormone sinh dục

nam (androgen), hormone thé vang (progesteron), hormone tuyén gidp (thyroid hormone), trong đó các chất ảnh hưởng tương tự hay ức chế estrogen duoc quan tam

nhiêu hơn cả

2.1.4 Nguồn gốc và nồng độ gây hại của các chất gây rồi loạn nội tiết

Các chất gây rối loạn nội tiết hiện diện ngay trong các phụ gia thực phẩm, trong

mỹ phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, trong đồ nhựa, trong nước sinh hoạt bị ô nhiễm, chúng

có thể được sản xuất có chủ định để dùng trong công nghiệp hoặc là sản phẩm của quá trình biên đôi từ nhiêu chât khác nhau

Sự xuât hiện của chúng từ nhiêu nguôn khác nhau như:

— Các hóa chất do con người sản xuất như phenol, dioxin, furan Ước lượng có khoảng 539 chất đang tôn tai

— Các chất bảo vệ thực vật, các chất chống côn trùng và sinh vật gây hại, có

khoảng 255 chất liên quan

— Dược phẩm và mỹ phẩm đã biết khoảng 58 chất

— Các chất vô cơ

— Các chất sử dụng trong sinh hoạt mà đặc biệt là các sản phẩm làm từ nhựa

— Các chất có nguồn gốc từ sinh vật, chủ yếu là các dẫn xuất steroids như:

+ Estrogen gém cdc dan xuat chinh nhu: estrone, 17B-estradiol, estriol

+ Androgen gồm các dẫn xuất chính như: testosterone, 5a-

dihydrotestosterone

Tác động của các chất gây rối loạn nội tiết lên sinh vật như làm tỉ lệ trứng nở giảm

dần, hiện tượng đực hóa ở những con cái và cái hóa ở con đực, hiện tượng thay đối thời gian trưởng thành sinh sản, hiện tượng trọng lượng dạ con tăng bất thường ở chuột chưa trưởng thành, hiện tượng lưỡng tính ở cá Những tốn thương vĩnh viễn ở chim và bộ gam

nhâm, sinh sản dị dạng ở động vật lưỡng cư và chĩm,

17B-estradiol, ethinylestradiol và estrone là những chất thường được nghiên cứu nhiêu hơn các hormone nữ khác bởi vì sự ảnh hưởng của chúng đôi với động vật ở nông

độ rất thấp so với các chất khác, với nông độ 0.1ng/1 ethinylestradiol hoặc Ing/1 17B- estradiol đã có thê gây nên những ảnh hưởng trên cá

Các nhà khoa học đang nghi ngờ các chất gây rối loạn nội tiết gây ra những anh

hưởng trên người như làm giảm khả năng sinh sản, giảm lượng finh trùng, gây hại cho hệ

sinh sản cả nam và nữ, dậy thì sớm, gây ung thư vú ở nữ, ung thư hệ sinh sản nam và nhiều tác động khác

2.1.5 Quá trình tác động của các chất gây rỗi loạn nội tiết lên sinh vật

Cơ quan thụ cảm của các hormone estrogen, androgen, hormone tuyến giáp là các

protein thành viên của liên nhóm cơ quan thụ cảm nhân Chúng thực hiện được chức năng khi kết hợp được với hormone Phức hợp hormone + receptor thông qua các yếu tố

đáp img trén DNA (hormone response element) dẫn đến quá trình sao mã, giải mã của

các gene đích và biéu hiện ở sự duy trì, phát triển và thực hiện chức năng của các cơ quan Thật không may, những thụ quan này lại là những chiếc khóa có tính “chung chạ”

nên có thể nhận những chiếc “chìa khóa rởm” Các chất có khả năng trở thành những

chiếc “chìa khóa rởm” này sau khi vào cơ thê người và động vật, theo máu đến kết hợp

được với các cơ quan thụ cảm của hormone sẽ dân đên các trường hợp sau:

— Bất chước tác dụng của hormone

— Canh tranh với hormone

—_ Ức chê tác dụng của hormone

2.2 Tong quan vé thiy sinh déng vat [5],[6],[7]

2.2.1 Các loại sinh vật ở thủy vực nước ngọt

Thủy sinh vật nước ngọt rất đa dang, va duoc phân bố khá rộng rãi Tuy nhiên mỗi

vùng địa hình đều có những loài thủy sinh đặc trưng riêng Có thê phân biệt thành 3 vùng địa hình cảnh quan chủ yếu: vùng đồi núi, vùng đồng băng và vùng đất ven biển

2.2.1.1 Phân bố loài thủy sinh vật vùng đổi núi

Vùng đổi núi có các thủy vực đặc trưng là sông, suối vùng TÚI, hồ tự nhiên và

nhân tạo Trong các sông suối vùng núi thường thấy phát triển các loài tảo nước ngọt ôn

doi nhu Ulothrix zonata, Strotonostoc commune fulvaceum, Hapalosiphon welwvischii,

Phormidium subcapitatum, Oscillatoria granulate, Lyngbya truncicola, Ceratoneis

arcus, hoặc ở các loài ưa nude chay nhu Cladophora glomerata, C.rhifoides, Ulothrix tenerrina, Chaetomorpha sp Trén tang cua chung co cac loai bi sinh nhu Chamaesiphon incrustans, Cocconeis pÌacenfula Giữa các tảng đá trên sông suối, thường gặp các tập đoàn Nosfochopsislobafus Bên bờ suỗi hay sông còn thường gặp các dạng tảo sợi như

Spirogyra rhiƒöides, Ở trong các hồ tự nhiên thì thành phần loài tảo nước ngọt đặc

trưng bởi sự phong phú của tảo silic, trong đó có các tảo bám như Œomphonema

constrictum, Cocconeis placentula va cac loài nhiệt đới khác Thành phần thực vật nỗi

trong hồ chứa chủ yêu là tảo lam, tảo silic và tảo lục

Thanh phan loài cá nước ngọt vùng núi có các loài đặc trưng như: Cyprizus

multitaeniata, Lissochilus laocaiensis, Altigena lemassoni, Onychostoma gelarchi va cac loài khác thuộc giống này, Leptobarbus hoevenii, Bagarius yarreli, Gymnostomus

lepturus, Daniops namuensis, Garra laichowensis, Channa asiatia va cac loai thudc

giéng Gastromyzon, Sinogastromyzon,

Đặc trưng thành phần loài động vật không xương sống các thủy vực vùng núi đồi

thể hiện cả ở cấu trúc quần xã, với sự phong phú các nhóm loài ấu trùng, côn trùng ở nước như Ephemeroptera, Trichoptera, Plecoptera, cac loai cua nui ho Potamidae, cac

giống Ranguna, Potemiscus, Orienfalia, ỗc suôi với các giỗng Thiaridae, Semisucospira,

Sulcospira, Antimelania,

2.2.1.2 Phân bố thúy sinh vật các thủy vực vùng đồng bằng

Các thủy vực vùng đồng bằng đặc trưng bởi phần hạ lưu các sông lớn, các sông đào, kênh rạch, đầm ao, ruộng lúa nước Chế độ nước tĩnh hoặc nước chảy chậm, độ

trong thấp, nên đáy mềm bùn, cát là những đặc điểm cơ bản cả các thủy vực vùng đồng bằng Những đặc điểm này có liên quan chặt chẽ đến đặc điểm cấu trúc quần xã cũng như thành phân loài, tập hợp loài thủy sinh vật vùng đồng bằng

Trong các sông vùng đồng băng, các loài tảo nhiệt đới phát triển mạnh như

Oscillatoria perornata, O prienceps, Phormidium mucosum, Lyngbya_ aestuarii,

Cymbella japonica, Achnanthes crenulata, Nitzschia obtuse, Epithema cistula, Nhin

chung thành phân loài và cả số lượng tảo vùng đồng bằng cũng đều nhiều hơn vùng núi Các nhóm tảo lục, tảo lam phát triển mạnh nhất, tảo silic, tảo giáo, tảo mắt kém phát triên

hơn Thành phần loài tảo ở ruộng lúa nước vùng đồng bằng chủ yếu là tảo lam, các loài

tảo nhiệt đới và cận nhiệt đới, các chỉ Anabaena, Nostoc, Aulosira, Gloeotrichia,

Aphanothece, Khác với vùng núi, thành phần cá nước ngọt vùng đồng bằng ít mang tính chất đặc trưng hơn, với nhiều loài có phân bố rộng, các loài cá nuôi và một số loài cá

di cư từ biển vào theo vụ mùa sinh sản, thường thấy các loài: Coilia grayi, Alfigena lemassoni, Megalobrama terminali, Hemiculter leucisculus, Ö các kênh rạch cũng thấy

các loại cá khá đặc trưng cho từng vùng như ở miền Nam Việt Nam có các loài: cá chép,

cá măng sữa (Chanos), cá tra (Pangasinus), cả chạch sông (Masfacembelus), cá sặc

(Pristolepsis), cá bỗng tượng (Oxyeleotris), cá lich (Symbranchus),

Đặc trưng phân bố động vật khơng xương sống nước ngọt vùng đồng bằng thể hiện ở cả câu trúc tập hợp lồi và thành phân lồi Ở các thủy vực vùng đồng bằng khác với vùng núi là cĩ sự phong phú các nhĩm giáp xác chân chèo Còepoda — Calanoida, Cladocera, Rotatoria trong động vật nơi, và các nhĩm Oligochaefa, Polychaeta, Amphipoda, Tanaidacea, tơm Palaemonidae, 6c Viviparidae, Bithyniidae, Pilidae, Assimineidae, trai Unionnidae trong động vật đáy

2.2.1.3 Phân bố thủy sinh vật vùng cửa sơng

Thành phần lồi vùng nước lợ cửa sơng mang tính chất hỗn hợp, bao gồm cả các

lồi nước lợ, nước mặn và nước ngọt, thay đơi theo sự biên đơi độ mặn theo mùa

Trong thành phần tảo các thủy vực nước lợ, thường gặp các nhĩm tảo nước lợ

chính như: Ä⁄crocwsis litoralis, M salna Spirulina subsala Microcoleus

chthonoplastes, Oscillatoria margaritifera, Ceratium falcatum, Synedra_ tabulate,

Surirella ovalis, Gracilaria verruccosa, Enteromorrpha intestitalis Ngoai ra con co thé

gặp các lồi tảo biển di nhập vào theo nuéc bién nhu cdc nhém tao Chaetoceros,

Bidduphia, Coscinodiscus, Skeletonema, Bacteriastrum, Rhizosolema, nhiều khi vào rất sâu trong nội địa

Trong thành phần cá vùng nước lợ cĩ các lồi như: cá déi (Mugil cephalus), các lồi cá biển di cư vào mùa sinh sản như: cá mịi Clupanondon thrissa, ca chay Macruna

reevesii, Anguilla japonica, Coilia grayi và cả các lồi cá nước ngọt cĩ phân bố rộng

nhu: Cyprinus carpio, Carassius auratus, Hypophthalmicthys harmandi, Hemiculter

leucisculus, Hilsa kanagurata, H toil, isha dussunmisri

Thanh phan các động vật khơng xương sống ở vùng nước lợ rất đa dạng, cĩ thê

phân biệt 3 nhĩm sinh thái khác nhau:

— Các loài nước lợ chính thức: sống thường xuyên ở nước lợ hoặc di nhập vào vùng nước ngọt ở phía trên: Brachionus plicatilis (Rotatoria), cac loài Schmackeria, Pseudodiaptomus (Copepoda — Calanoida), các loài Corophium, Grandidierlla, Eohaustorius (Amphipoda),

— Các loài động vật biển di nhập tạm thời vào vùng nước lợ, sống ở đó tới thời gian sinh sản, điển hình là nhóm tém he Penaeidae (Metapenaeus ensis, Penaeus merguiensis, P.monodon)

— Các loài nước ngọt di nhập vào vùng nước lợ trong mùa mưa, nước nhạt: trong

đó có các nhóm trùng banh xe Rotatoria, giap xac chan chéo Copepoda — Calanoida, râu ngành Cladocera, t6m nước ngọt, giun ít to Oligochaeta, trai

ốc nhỏ nhu Melanoides tuberculatus, Semyla tortanella

2.2.2 Hiện trạng 6 nhiễm một số thủy vực nước ngọt và sự ảnh hưởng đến thủy sinh vật

2.2.2.1 Hiện trạng ô nhiễm một số thủy vực nước ngọf

Hiện trạng ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh vật và ô nhiễm các chất dinh dưỡng

đang phô biến tại hầu hết các thủy vực tiếp nhận nước thải của các đô thị như các kênh

mương tiêu thoát tại các đô thị lớn Sự ô nhiễm bởi một số các chất độc hiện đang diễn ra

tại một số cơ sở sản xuất công nghiệp tập trung tại các đô thị như khu công nghiệp Việt

Trì, khu công nghiệp Sài Gòn — Biên Hòa, Tại các vùng xung quanh cửa cống đỗ nước thải vào các hồ, các chất dinh dưỡng có hàm lượng cao nhất, cũng tại khu vực gần cửa

công, nước màu đen sủi bọt, lượng oxy thường thấp, thậm chí không còn oxy, môi trường

nước yếm khí Loại nước thải này phức tạp về thành phần Tùy theo loại công nghiệp mà nước thải có thê chứa nhiều chất hữu cơ chưa phân hủy (nhà máy thực phẩm), nhiều sợi

cellulose, sude (nhà máy giấy), sản phẩm dầu hỏa, muối độc vô cơ và hữu cơ (nhuộm,

thuộc da, hóa chất, luyện kim, than đá) Hậu quả là các muối dinh dưỡng nitơ bị khử

thành NH:, hàm lượng khí HS, CH¿ cao, hàm lượng COD, BOD cũng rất cao làm cho các hồ này bị ô nhiễm dinh dưỡng, một số khu vực hồ xung quanh các cửa công nước thải

đồ vào bị ô nhiễm hữu cơ Một số sông bị ô nhiễm hữu cơ khá nặng Biểu thi đặc trưng ô nhiễm hữu cơ là chỉ số COD tất cao, các giá trị DO rất thấp, nhiều chỗ không còn oxy ngay ở khối nước tầng mặt Môi trường ky khí dường như xảy ra liên tục, các sản phẩm

của chu trình ky khí là vi sinh vật coliforms phát triển, các khí HạS, CH¿ có hàm lượng

rat cao gay mui khó chịu cho khu vực hai bên bờ sông

Bên cạnh nước thải, vật thải của các khu công nghiệp lớn và tập trung thì tại một

số làng nghề truyền thống trên vùng lưu vực các sông lớn, tình trạng chất lượng nước đang có diễn biến xấu do nước thải chưa được xử lý của các làng nghề thải ra các thủy

vực tự nhiên, gây ra những tác động nhất định đến chất lượng môi trường nước Trong

đó, thủy vực tiếp nhận trực tiếp nước thải bị ô nhiễm nặng nề nhất, thậm chí chất lượng

nước ngâm cũng bị ảnh hưởng

Loại trừ những sự cố giao thông sông biến, ô nhiễm dâu đã có những biểu hiện ở

hầu hết vùng nước ở các khu vực cửa sông, cảng biến, luồng lạch, giao thông thủy Nhiều

nơi, hàm lượng dầu vượt quá giới hạn cho phép Tại các loại hình đầm phá ven biển, nếu xem xét các yếu tô thủy lý hóa, thì chất lượng môi trường nước cũng chưa tới mức giới

hạn nhưng nếu xem xét vỀ các yếu tố khác như động lực thủy văn thay đôi do tác động tự nhiên (bồi lấp, thay đôi độ mặn .) và nhân tác (sử dụng cho nuôi thủy sản, đặc biệt nuôi

thâm canh, khai thác nguồn lợi ) đã làm thay đổi cảnh quan, suy giảm chất lượng nguồn lợi, gia tăng tốc dộ diễn thế sinh thái đầm phá

Hiện tượng phì dưỡng: trong tổng lượng các nguồn thải vào hồ, nguồn dinh dưỡng tiềm năng chủ yếu là phosphor và nitơ được lưu tâm đến nhiều nhất, bởi hai nguồn này là

cơ sở vật chất ban đầu, là xuất phát điểm quyết định chất lượng môi trường nước và trầm tích đáy Trong điều kiện cân bằng, các chất dinh dưỡng này được hấp thu để trở thành

sinh khối của các chuỗi thức ăn tự nhiên trong quá trình biến đổi vật chất và năng lượng của hệ sinh thái hồ Nếu vượt quá khả năng hấp thụ của hệ sinh thái thì nguồn dinh dưỡng

thừa này sẽ là nguyên nhân gây nên tình trạng phì dinh dưỡng hay ô nhiễm hữu cơ thủy

vực Hậu quả là xảy ra các hiện tượng yếm khí môi trường nước với các sản phẩm kèm theo là NHạ, NO, POu, H;§, vi khuẩn coliforms, Lượng dinh dưỡng vô cơ N, P kể

trên, nếu phát triển quá mạnh thường gây hiện tượng nở hoa thực vật nỗi, đồng thời làm giảm sự đa dạng sinh học và hạn chế phát triển các đối tượng thủy sinh vật có ích khác

trong thủy vực

2.2.2.2 Ánh hưởng của ô nhiễm đến thủy sinh vật

Giữa môi trường và cơ thể sống có mối tương tác chặt chẽ với nhau Trong thủy

vực, môi trường nước tác động đến thủy sinh vật, ngược lại, cơ thể sống có những đặc

tính phản ứng một cách tự nhiên để phù hợp với điều kiện sống hoặc những biến đổi về điều kiện môi trường Chất lượng môi trường nước, kiểu ô nhiễm hay mức độ ô nhiễm

của môi trường nước sẽ tác động tới thủy sinh vật theo các chiêu hướng như sau:

— Làm giảm sự đa dạng (thành phân loài) đồng thời làm giảm mật độ, sinh khối

— Làm thay đổi câu trúc khu hệ thủy sinh vật

— Làm bùng nô mật độ sinh khối, sinh vật nỗi (nở hoa thực vật nội), sinh vật đáy

— Làm biễn dạng cầu tao co thé (cau trúc nội quan, màu sắc, gene ), sự tích lũy

các chất gây độc quá mức bình thường

Một số các thủy vực tiếp nhận nước thải ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam bị ô nhiễm dinh dưỡng hoặc nặng hơn, bị ô nhiễm hữu cơ, thành phân loài thủy sinh vật kém phong phú thê hiện ở thành phân loài ít, mật độ cũng như sinh khối thấp Tại các thủy vực bị ô nhiễm hữu cơ nặng dường như không thấy các nhóm thủy sinh vật phổ biến (sinh vật nỗi,

tôm cua, trai Ốc, cá), thậm chí nhóm âu trùng côn trùng C7¿zonomidae là nhóm có thể

thích ứng với điều kiện môi trường giàu dinh dưỡng hoặc ô nhiễm hữu cơ cũng đã ít gặp

mà chỉ còn các nhóm vị sinh vật hoại sinh trong điêu kiện yêm khí và nầm Cũng tương

tự, các thủy vực tự nhiên như ao, mương dùng đê ngầm đay ở Hưng Yên, các thủy vực

tiêp nhận nước thải xưởng làm giây chỉ có các loại sinh vật ky khí C7osferium và âu trùng Diptera, không thẫy các nhóm thủy sinh vật phô biến khác

Ô nhiễm bên cạnh gây ra sự suy giảm đa dạng sinh học còn gây nên sự suy giảm mật độ cũng như sinh khối các nhóm thủy sinh vật Hầu hết các thủy vực bị ô nhiễm hữu

cơ đều có mật độ và sinh khối thủy sinh vật thấp hơn so với các thủy vực không bị ô nhiễm hoặc mới bị ô nhiễm dinh dưỡng với mức độ thấp

Tại các thủy vực phì dưỡng, trong thời kỳ nở rộ thực vật nổi, một số loài tảo, đặc

biệt sự nở hoa thực vật nồi, một số loài tảo, đặc biệt tảo lam lắm Microcystic trong qua trình phát triển có sản sinh ra những độc tố gây hại trực tiếp ngay cho các loài sinh vật khác Một số các đầm nuôi ven biến bị tác động của thủy triều đỏ (sự nở rộ của loài tảo

giáp có tính độc), thủy triều xanh (nở rộ tảo silic) đã gây bệnh hoặc làm chết hàng loạt

các đối tượng nuôi như tôm he, cua, cá Các nhóm sinh vật tự nhiên khác ở vùng cửa

sông, ven biển cũng bị ảnh hưởng tiêu cực của thủy triều đỏ Sau thời kỳ nở rộ thực vật nổi, lượng lớn tảo bị chết hàng loạt gây mùi khó chịu Tảo chết chìm xuống đáy hồ với

một khỗi lượng lớn sau sự nở rộ, tạo thành một lượng chất dinh dưỡng tích lũy trong tram

tích đáy Một số chất dinh dưỡng vô cơ để bị phân hủy được khoáng hóa trong chu trình trao đối vật chất đã làm suy giảm lượng oxy tầng đáy, gây nên điều kiện yếm khí tầng

đáy và những sản phẩm độc hại (khí H;S, khí methane, các loại vi sinh vật ky khí Clostridium, nam ) gay chét mét sé loai thủy sinh vật khác Những hiện tượng ô nhiễm hữu cơ như trên một mặt gây chết hàng loạt các nhóm động vật bậc cao, mặt khác cũng

góp phần làm giảm mức độ đa dạng sinh học, làm thay đổi cấu trúc thành phần cũng như

tỉ lệ số lượng các nhóm thủy sinh vật

Su ô nhiễm môi trường bên cạnh ảnh hưởng đến cấu trúc thành phần, mức độ đa dạng, mật độ và sinh khối các nhóm thủy sinh vật mà còn gây tác động tiêu cực tiềm tàng

khác là biễn đôi chất lượng của những cá thể trên cơ sở tích tụ các chất gây độc như một

số kim loại nặng, các hóa chất bảo vệ thực vật trong các cơ quan nội tạng của một số loài

cá, thân mêm, giáp xác Các tia phóng xạ ngoài tác hại gây chết, chúng còn ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật ở giai đoạn đầu như đẻ sớm, không phát triển hết các giai

đoạn của thai,

2.3 Daphnia magna [1],[10],[13],[30]

2.3.1 Dac diém hinh thai, sinh ly

Daphnia magna là loài giáp xác nước ngọt thuộc ho Cladocera No phân bố ở

khắp các nơi với rất nhiêu loài Có khoảng 150 loài được tìm thấy ở Bắc Mỹ, và ở Châu

Âu Daphnia cũng tôn tại với số lượng tương tự Bên cạnh đó, ở Châu Á và Châu Phi cũng

có rat nhiéu loai Daphnia, vi du nhu: Daphnia lumholtzi duoc tim thay rat nhiéu 6 Chau Phi Trong cc loai Daphnia thi Daphnia magna tuy không phân bố rộng rãi nhưng được biết đến nhiêu nhất, do nó là nguồn thức ăn lý tưởng cho các loài ấu trùng cá, và được sử dụng rât nhiêu trong các nghiên cứu vê độc học và xử lý nước thải hữu cơ

2.3.1.1 Hình thái

© 2002 John P Clare (www.caudata.org)

Hinh 2.1 — Daphnia magna

D.magna có cơ thê hình bầu dục, có vỏ giáp bọc ngoài, phân đốt cơ thê không rõ ở

bề ngoài Nó có hai râu gấp đôi gồm hai nhánh phát triển lớn, có kích thước dài gần bằng

một nửa cơ thể Con đực có kích thước nhỏ hơn con cái, râu lớn hơn, đuôi bụng dài hơn

và hình dạng của chân trước như cái càng dùng để gắp thức ăn D.magna cái trưởng

thành có kích thước bề rộng khoảng 3 — 5mm, D.agna đực là 2mm

Cơ thê của D.magna có thể chia thành 3 phần: đầu, ngực và bụng, cả ba phần đều

không phân đốt rõ rệt Toàn cơ thể được bọc trong vỏ giáp trơn và trong suốt, gồm hai mảnh trái, phải dính nhau về phía lưng và về phía bụng Phần đầu vỏ giáp kéo dài về phía

trước thành chùy nhọn, phần sau của vỏ giáp đâu, phía lưng thường có các lỗ đầu, gồm lỗ chính và lỗ bên Ở gốc râu, hai bên đầu có nếp gấp của vỏ giáp tạo thành gở bên đầu

Phần thân vỏ giáp có thể phân biệt: cạnh lưng, cạnh bụng, cạnh sau Cạnh bụng vỏ giáp

có viên gai hay tơ Cạnh sau vỏ giáp liên tục với cạnh bụng, đuôi vỏ giáp thường kéo dài thành núm Phần ngực nam trong vỏ giáp, không phân đốt rõ, có 4 — 6 đôi chân ngực

Phan bung kéo dài thành đuôi bụng, không có phần phụ, lỗ hậu môn đỗ ra cạnh trên ở gốc

đuôi bụng Ở phần gốc đuôi bụng trước hậu môn, thường có núm lỗi nhỏ, có hai tơ dài, ngay phía trên có các phân lồi đuôi bụng hình dải lớn Ngay trước hậu môn còn có núm

trước hậu môn Cạnh trên đuôi bụng (thường dễ lầm là cạnh dưới khi đặt con vật theo tư

thế thắng đứng) thường có hang gai đuôi bụng Mặt bên đuôi bụng có khi có hàng gai hay

tơ bên mọc thành từng đám hay thành dãy song song với cạnh trên Đầu ngọn đuôi bụng

1 Rau 8 Postabdominal claw

3 Miéng 10 Postabdomen

5 Môi trên 12 Vỏ giáp

6 Shell gland 13 Tim

7 Thoracic appendage 14 Thực quản

Hình 2.3 - Phan dau va dudi cia D.magna

2.3.1.2 Đặc điểm sinh lý

D.magna có thê sông ở dãy nhiệt độ 18 — 25°C, nhưng nó phát triển nhất ở nhiệt

độ tối thích là 21 + 1C và pH = 7.2 - 8.5 với hàm lượng oxy trong nước 7 — 8 mg/l

Chúng chỉ có thể sống trong môi trường nước ngọt với hàm lượng muối không được phép

vượt quá 4.0 ppt, và nồng độ muối trong khoảng 1.5 — 3.0 ppt là thích hợp nhất

D.magna rất nhạy cảm với môi trường nước nghèo dinh dưỡng hoặc bị nhiễm độc

Khi môi trường có sự thay đôi bắt thường thì có sự xuất hiện của trứng đen trong túi ấp, những trứng này nở ra con đực hay con cái sẽ chuyển thành con đực, và các con đực này

sẽ chết Môi trường chứa halogen như clo hay flo rất độc đối với D.magna, thậm chí nó

bị ảnh hưởng nhiêu hơn rât nhiêu so với loài cá Chúng cũng rât nhạy cảm trong mdi

trường có chứa các 1on kim loại như natri, kali, maglie, canxI, đông và chỉ, nêu hàm lượng

các chât này trong nước quá cao có thê làm cho chúng tê liệt và chêt Do vậy chúng

thường được nuôi trong môi trường nước đã được kiêm tra và đạt tiêu chuân an toàn

D.magna có thê ăn tất nhiều các loại thức ăn khác nhau nhưng nguồn thức ăn

chính của nó là các loại tảo đơn bao tươi, vi khuẩn, nắm men, Nguồn thức ăn của

D.magna ảnh hưởng rất nhiều đến màu sắc của nó Nếu thức ăn của nó là tảo nó sẽ có màu xanh trong suốt, nếu nó ăn vi khuân thì sẽ có màu hông cam Bên cạnh đó màu sắc của cơ thể nó cũng phụ thuộc rất nhiều vào môi trường Trong môi trường có hàm lượng oxy thấp, D.magna có xu hướng tạo ra nhiều hemoglobulin để nâng cao sự hấp thụ oxy trong nước và làm cho cơ thể nó có màu đỏ, trong môi trường có hàm lượng oxy cao nó

có xu hướng có màu vàng

D.magna chủ yêu sinh sản theo kiểu trinh sản (con mẹ chỉ đẻ ra con cái) hơn là sinh sản hữu tính Điều này đảm bảo cho việc đồng nhất giới tính Tuy nhiên, D.magna chỉ có thê sinh sản theo kiểu này khi trong môi trường đạt những điều kiện thuận lợi về nguồn thức ăn, nhiệt độ, Những con D.zagwa con trưởng thành sau 7 — 8 ngày Sau khoảng 2 tuần thì 2.magna con có thê sinh sản, trung bình mỗi con đẻ khoảng 10 con con, sự phát triển của trứng có thể quan sát trực tiếp qua cơ thê me Con cái tiếp tục sinh sản thường trong khoảng 3 ngày và chậm nhất là sau 4 ngày, nó sinh sản khoảng 20 lần trong suốt cuộc đời của nó (thông thường con cái thường đẻ ít hơn 100 con trong suốt cuộc đời của nó), con cái có thê sinh sản trong 2 tháng

Khi lượng thức ăn hiếm hay có độc tố thì trong túi ấp sẽ xuất hiện các trứng đen Những trứng này sẽ phát triển thành con con đực với kích thước nhỏ, và chia ra các mảnh giáp xác nhỏ có hình dạng khớp lưng màu nâu tối hoặc màu đen Khi đó, con cái sẽ

không còn hình thức sinh sản vô tính nữa mà sẽ chuyển sang hình thức sinh sản hữu tính,

nghĩa là có sự giao phôi giữa con đực và con cái, và sự đông nhật giới tính sẽ mât đi Nêu

diéu kién qua khac nghiệt, con cái sẽ không đẻ ra con con và sẽ đẻ ra các trứng đen này, những trứng này có thể tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt và khả năng chống chịu với

ảnh hưởng môi trường khá tốt nếu các ao nước nuôi chúng bị khô cạn và thậm chí chúng

vẫn có thể tồn tại trong băng Khi điều kiện sống được cải thiện, các trứng bắt đầu nở ra

con con (tat ca déu la cai) va cac con đực chêt hoàn toan

Hinh 2.4 — Vong sinh san cia D.magna

2.3.2 Ung dung

e = Thic an cho du tring ca va mot vai lodi thiy sinh

D.magna được biết đến nhiều từ khi thú chơi cá cảnh bắt đầu phát triển ở các nước châu Âu, do D.magna là một loại thức ăn cho cá rất có giá trị dinh dưỡng D.magna có hàm lượng protein chiếm 50% tông chất khô của cơ thê, ở cơn trưởng thành lượng chất

béo chiếm 20 — 27%, ở con non 4 — 6% do vậy nó cung cấp cho cá và các loài thủy sinh

khá đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết Hơn nữa, ở các nước ôn đới, điều kiện nuôi chúng khá dễ dàng và khả năng sinh sản, phát triển của nó tương đối nhanh

Hiện nay, tại một số nước ở châu Âu và Singapore, D.magna đang được kính doanh rất nhiều để làm thức ăn cho cá cảnh, chúng được bản dưới dạng sống, dạng đông

lạnh và cả loại đã sây khô thành viên

e Tu nghiệm độc tính

Do đặc điêm sinh sản của nó là sinh sản vô tính, khi gặp điêu kiện bât lợi thì sẽ

xuât hiện trứng đen trong túi âp và sẽ nở ra thành con đực, D.„agna cũng có những thay đôi rõ rệt đê phản ứng lại với độc tô của môi trường nên D.magna dugc su dung rat nhiéu

đê đánh giá thử nghiệm độc tính của môi trường nước

Bên cạnh đó, nó có cầu tạo khá đơn giản, thời gian phát triển tương đối nhanh chỉ

từ 7 — 8 ngày, sau khoảng 2 tuần thì nó có thể sinh sản với một số lượng lớn khoảng 10 —

30 con trong một lần sinh sản nên có thể đáp ứng được các yêu cầu về số lượng sinh vật

để bố trí thí nghiệm

e Các ng dụng khác

D.magna được sử dụng đê lau sạch các loài tảo đơn bào trong các bê cá lớn, nó

cũng có khả năng ăn vi khuân và nâầm men nên làm cho nước của bê được trong hơn và

sạch hơn

Nó cũng có khả năng lọc một sô chât thải hữu cơ, chính vì vậy hiện nay nó cũng

đang được nghiên cứu đê sử dụng trong các ao hô sinh học của các hệ thông xử lý nước

thải của các nhà máy nhăm tăng khả năng xử lý nước thải và giảm bớt chị phí cho nhà may

Chuong 3: VAT LIEU VA PHUONG PHAP

3.1 Thiét bi va dung cu

3.1.1 Thiét bi

Thiét bi do pH, nồi hấp, tử say, can phan tich

Máy khuấy từ, máy cất nước, máy sục khí, kính hiển vi, kính soi nỗi

Đèn ống philip TLD-80 nối với đồng hồ hẹn giờ

3.1.2 Dụng cụ

Cốc thủy tinh, ống đong, bình định mức

Erlen, beaker thủy tính 2L, 4L, chai sạch 250ml, 500ml

Đĩa thủy tinh đường kính 150mm

Lưới lọc có kích thước lỗ lọc là 1300um, 850um, 375m

Lọ thủy tinh 100ml dùng dé bao quan dung dich me

Micropipette va pipette Pasteur

3.2 Vật liệu

Daphnia magna được nuôi tại phòng Công nghệ biến đôi sinh học, Viện sinh học

Nhiệt đới trong môi trường COMBO

Chat gay rỗi loạn nội tiết (Endocrine Disruptors) : 17a-Ethynylestradiol ;17f-

Estradiol

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Kỹ thuật nuôi cây Daphnia magna trên môi trường COMBO

3.3.1.1 Môi trường nuôi cấy

Môi trường nuôi cấy là môi trường COMBO [xem phụ lục 2]

Dung dịch mẹ được bảo quản ở nhiệt độ 4°C tối đa là 3 tháng phải thay mới Chú ý dung dịch số 5 (Fe), 6 (EDTA) và 10 (Vitamin) nên thay mới mỗi tháng

Dung dịch mẹ được chứa trong lọ nâu 100ml đã được rửa sạch và vô trùng trước

khi sử dụng

Số lượng các chất được hướng dẫn chính xác trong bảng thành phần môi trường với nước cất thành 4L môi trường nuôi cấy Chú ý trộn dung dịch số 5 (Fe) với dung dịch

số 6 (EDTA) trước khi cho vào nước cất, vì đây là một phức của Fe

Môi trường được sục khí trong 4 giờ để bão hòa O;

Bảo quản môi trường M¿ ở nhiệt độ 20C không được hơn Ì tuần đề tránh sự phát triên của vi sinh vật

Các thông sô lý hóa của môi trường Mụ¿

+ Độ chiếu sáng khoảng 500 + 800 Lux

+ Không được vượt quá 1000 lux để tránh sự phát triển của tảo

+ Chu kỳ chiếu sáng: 16 giờ sáng/ 8 giờ tối

Daphnia magna con trưởng thành sau 7 — 8 ngày Sau khoảng 2 tuần thì Daphmia

magna con có thê đẻ trứng, trứng nở được khoảng 10 — 30 con sau 2 — 3 ngày (thậm chí

nở được 50 — 60 con), và con cái có thê sinh sản trong 2 tháng

Số lượng tế bào tảo được tính dựa trên thành phần Carbon Đối với Daphmia

magna, thanh phan carbon khoang 48%, s6 lugng tao cho méi Daphnia magna an 1a 2.28

x 10’ té bao/ Daphnia magna/ ngay (tuong duong 0.2 mgC/ Daphnia/ ngay)

Sinh khối tảo thường lắng xuống đáy của beaker nuôi cấy, cần phải khuấy lên lớp tảo lắng này mỗi ngày bằng một pipetíe gắn với chóp nhựa, để tránh va chạm vào Daphnia magna làm ảnh hưởng đến chúng Đặt beaker nuôi cấy lên một nên đen, Daphmia sẽ di chuyên lên trên nên chúng ta sẽ dễ dàng làm sạch đáy beaker

3.3.1.2.4 Thay môi trường nuôi cấy

Bắt đầu nuôi cấy với khoảng 150 con D2azphzia con cùng lứa (ít hơn 24 giờ tuôi)

trong 1.5 lít môi trường Ma

Beaker được đậy bằng một dĩa thủy tỉnh, ghi ngày theo ngày tháng sinh của Daphnia con

Ngay Daphnia sinh san lan dau dugc ghi lai Méi khi Daphnia bat dau sinh san (thông thường sau 1 tuần) Chúng tôi lọc 2 — 3 lần/tuần với lưới lọc có kích cỡ lỗ 850um

để tránh có nhiều lứa trong một beaker Hơn nữa trong suốt thời gian này Dapbria lớn lên, nên kích thước cơ thể tăng lên, do đó cần thay lưới lọc có kích thước lỗ phù hợp (1200, 1400, 1600 pm)

Trong thời gian thí nghiệm việc thay mới môi trường bắt đầu mỗi tuần

3.3.1.2.5 Duy trì nuôi cấy

Duy trì thường xuyên 2 beaker là đủ

Daphnia được lọc 2 lần/tuần bằng lưới lọc 850um và 3750um Dapbria trưởng

thành thu được ở lưới lọc phía trên và Daphwia con thu được ở lưới lọc phía dưới Lưới lọc được làm âm lưới lọc trước khi lọc Daphnia

Môi trường M¿ được thay mới hàng tuân để tránh nhiễm bân cho Daphnia Beaker được rửa sạch và trắng cồn trước khi sử dụng và nên vô trùng beaker bằng nồi hấp vô trùng 1 lần/1 tuân

Những con Dapjria trên lưới lọc được rửa sạch băng môi trường Ma, sau đó cho chúng vào beaker đựng môi trường mới Lưu ý: Dap”hzia phải được rửa một cách nhẹ

nhàng để tránh tôn thương chúng Quá trình lọc phải được thực hiện một cách can than, nhe nhang, nhanh chong Phai danh néng thiét bi dụng cụ cho việc nuôi cây Daphnia

Daphnia con dugc str dung dé lam thí nghiệm

3.3.1.2.6 Duy tri sinh vat trong thoi gian thí nghiệm

Số lượng beaker nuôi sinh vật có thé tăng

Thí nghiệm được thực hiện trên sinh vật ít hơn 24 giờ tuôi Do vậy, phải lọc sinh vật trước khi thí nghiệm 24 giờ

Sinh vật thí nghiệm được đặt vào đĩa petri v6 trùng chứa môi trường Ma trước khi

chuyên vào bình làm thí nghiệm

Daphnia phải được thay mới sau 4 tuân nuôi cấy

3.3.1.2.7 Điều kiện bắt lợi

Trong trường hợp có sự bât lợi của môi trường nuôi cây đôi với Daphnia magna

như tỷ lệ tử vong cao, khéng co hoac kha nang sinh san cua Daphnia magna kém cân chú

ý những điểm sau:

— Chu ky chiếu sảng (xem xét tình trạng làm việc của đồng hồ hẹn giờ)

— Ánh sáng (đèn chiếu sáng bị cũ hay bị hư hỏng)

— Nồng độ của dung dịch mẹ (đo lại pH)

— Chất lượng tảo (tảo bị kém chất lượng khi có màu khác thường) Cần chuẩn bị tảo với số lượng vừa đủ và thường xuyên

— Mật độ dày đặc của Daphmia magna (không được hon 150 sinh vật trưởng thanh/1 lít môi trường)

— Môi trường nuôi

— Dụng cụ cần được rửa sạch và khử trùng trước khi dùng để ngăn chặn sự phát

triên của vi khuân