Nghiên cứu sự tích tụ kim loại nặng chì (pb) và cadimi (cd) của loài ngao (meretrix lyrata sowerby, 1851) nuôi ở vùng ven biển hải phòng

Song, các nghiên cứu đánh giá ở trong nước về ảnh hưởng của môi trường đến ngao tích tụ các chất ô nhiễm như kim loại nặng, chất hữu cơ… trong ngao nuôi ở Hải Phòng còn chưa nhiều.. tron

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-oOo -

MAI THỊ YẾN

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ KIM LOẠI NẶNG CHÌ (Pb) VÀ

CADIMI (Cd) CỦA LOÀI NGAO (Meretrix lyrata Sowerby,

1851) NUÔI Ở VÙNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản

Mã số: 60.62.70 Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quang Hùng

HÀ NỘI – 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Mai Thị Yến

LỜI CẢM ƠN!

Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS Nguyễn Quang Hùng, người thầy đã tận tình định hướng, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Ban lãnh đạo và Phòng Hợp tác Quốc tế và Đào tạo-Viện nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I đã ủng hộ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành tốt khóa học này

Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị tại Trung tâm Quốc gia Quan trắc Cảnh báo Môi trường biển, thuộc Viện nghiên cứu hải sản Đặc biệt là sự giúp đỡ của ThS Nguyễn Công Thành đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong qua trình thực hiện đề tài, cũng như tạo điều kiện và hỗ trợ kinh phí để tôi hoàn thành luận văn này, kĩ sư Đỗ Thị Tuyết đã tận tình giúp đỡ tôi tiến hành các quy trình thao tác trong công việc

Lời cảm ơn chân thành xin gửi tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, những người đã giúp đỡ và động viên tôi trong học tập cũng như trong cuộc sống

Hà Nội, tháng 3 năm 2012

Tác giả

Mai Thị Yến

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ i

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu đề tài 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng ở động vật thân mềm hai mảnh vỏ trong nước và trên thế giới 3

2.1.1.Trên thế giới 3

2.1.2 Ở Việt Nam 7

2 2 Tổng quan về một số đặc điểm sinh học của đối tượng ngao 10

2.2.1 Hệ thống phân loại và cấu tạo của ngao 10

2.2.2 Đặc tính sinh học và môi trường sống của ngao 11

2.3 Tổng quan về kim loại Pb và Cd 13

2.3.1 Quá trình tạo sự liên kết giữa kim loại trong môi trường nước, trầm tích 14

2.3.2 Tích tụ các kim loại trong ngao 16

2.3.3 Tính chất lý, hoá và độc tính của Cd, Pb 17

Phần 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 20

3.2 Phương pháp nghiên cứu 20

3.2.1 Phương pháp điều tra phỏng vấn, thu thập thông tin: 20

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa 20

3.2.3 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 21

3.2.4 Phương pháp phân tích số liệu 23

PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, khí tượng thuỷ văn ở khu vực ven biển Hải Phòng 27

4.1.1 Điều kiện tự nhiên: 27

4.1.2 Điều kiện khí tượng: 27

4.1.3 Điều kiện thuỷ văn: 28

4.1.4 Tình hình nuôi ngao ở Hải Phòng: 29

4.2 Hàm lượng kim loại trong môi trường nước 30

4.2.1 Hàm lượng Pb 30

4.2.2 Hàm lượng Cd 32

4.3 Hàm lượng kim loại trong môi trường trầm tích 34

4.3.1 Hàm lượng Pb 34

4.3.2 Hàm lượng Cd 36

4.4 Hàm lượng kim loại trong cơ thể ngao 40

4.4.1 Hàm lượng Pb 40

4.1.2 Hàm lượng Cd 42

4.5 Tích tụ kim loại trong cơ thể ngao 47

4.5.1 Hệ số tích tụ sinh học BCF 47

4.5.1 Hệ số tích tụ sinh học BSAF 49

4.6 Đề xuất biện pháp về quan trắc môi trường phục vụ nuôi ngao đạt hiệu quả 51

4.6.1 Nhóm giải pháp về quản lý 51

4.6.2 Nhóm biện pháp về khoa học kỹ thuật môi trường 51

PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Đề xuất 56

PEL Mức xuất hiện ảnh hưởng (Probable effect level)

TEL Mức bắt đầu có ảnh hưởng (Threshold effect level)

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

WHO Tổ chức y tế thế giới

KLN Kim loại nặng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Các dạng hoá học của Cd trong môi trường 18

Bảng 2 Giới hạn cho phép của các thông số kim loại trong ngao 24

Bảng 3 Hàm lượng Pb (µg/l ) trong môi trường nước ở vùng cửa sông Bạch Đằng, Văn Úc theo các tháng khảo sát 30

Bảng 4 Hàm lượng Cd (µg/l ) trong môi trường nước ở vùng cửa sông

Bạch Đằng, Văn Úc theo các tháng khảo sát 33

Bảng 5 Hàm lượng Pb (mg/kg) trong môi trường trầm tích ở vùng cửa sông Bạch Đằng, Văn Úc theo các tháng khảo sát 35

Bảng 6 Hàm lượng Cd (mg/kg) trong môi trường trầm tích ở vùng

cửa sông Bạch Đằng, Văn Úc theo các tháng khảo sát 38

Bảng 7 Hàm lượng Pb (mg/kg) tích tụ trong cơ thể ngao theo

các đợt khảo sát ở hai vùng nghiên cứu 40

Bảng 8 Hàm lượng Pb (mg/kg) tích tụ trong cơ thể ngao theo

các khoảng kích thước chiều cao vỏ 41

Bảng 9 Hàm lượng Cd (mg/kg) tích tụ trong cơ thể ngao theo

các đợt khảo sát ở hai vùng nghiên cứu 43

Bảng 10 Hàm lượng Cd (mg/kg) tích tụ trong cơ thể ngao theo

các khoảng kích thước chiều cao vỏ 44

Bảng 11 Hệ số BCF của Cd, Pb trong ngao nuôi theo thời gian nghiên cứu 47

Bảng 12 Hệ số BCF của Cd, Pb ở từng vùng nuôi ngao nghiên cứu 48

Bảng 13 Hệ số BSAF của Cd, Pb theo các tháng khảo sát 50

Bảng 14 Hệ số BSAF của Cd, Pb ở từng vùng nuôi ngao nghiên cứu 50

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Cấu tạo trong của ngao Meretrix lyrata 11

Hình 2 Các dạng liên kết hoá học của kim loại trong trầm tích 15

Hình 3 Tích tụ đơn bộ phận 16

Hình 4 Tích tụ đa bộ phận 16

Hình 5 Sơ đồ tương tác của kim loại trong môi trường đối với ngao 17

Hình Sơ đồ khu vực khảo sát thu mẫu ở các vùng nuôi ngao ven biển Hải Phòng 0

Hình 6 Hàm lượng Pb (µg/l ) trung bình trong môi trường nước theo các đợt khảo sát 31

Hình 7 Hàm lượng Pb (µg/l ) trong môi trường nước ở 2 vùng nghiên cứu 31 Hình 8 Hàm lượng Cd (µg/l) trung bình trong môi trường nước theo các đợt khảo sát 32

Hình 9 Hàm lượng Cd (µg/l ) trong môi trường nước ở 2 vùng nghiên cứu 33

Hình 10 Hàm lượng Pb (mg/kg) trung bình trong môi trường trầm tích theo các đợt khảo sát 35

Hình 11 Hàm lượng Pb (mg/kg) trong môi trường trầm tích ở

2 vùng nghiên cứu ven biển Hải Phòng 36

Hình 12 Hàm lượng Cd (mg/kg) trung bình trong môi trường trầm tích theo các đợt khảo sát 37

Hình 13 Hàm lượng Cd (mg/kg) trong môi trường trầm tích ở 2 vùng nghiên cứu ven biển Hải Phòng………38

Hình 14 Hàm lượng Pb (mg/kg) trong cơ thể ngao đầu vụ, giữa vụ, cuối vụ nuôi 41

Hình 15 Hàm lượng Pb (mg/kg) trong cơ thể ngao ở hai vùng nghiên cứu 42

Hình 16 Hàm lượng Cd (mg/kg) trong cơ thể ngao ở 2 vùng nghiên cứu 43

Hình 17 Hàm lượng Cd (mg/kg) trong cơ thể ngao đầu vụ, giữa vụ, cuối vụ nuôi 45

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hải Phòng là một thành phố có đường bờ biển kéo dài 125 km và có 5 vùng cửa sông lớn, với lợi thế đó nghề nuôi biển ở đây đang phát triển mạnh Nghề nuôi ngao với đầu tư ban đầu thấp hơn so với các đối tượng nuôi khác nhưng lại cho thu nhập cao Cùng với Thái Bình và Nam Định, nghề nuôi ngao ven biển Hải Phòng đã và đang được phát triển, bước đầu đã mang lại lợi nhuận kinh tế cao Tuy nhiên, môi trường ven biển Hải Phòng gần đây có những dấu hiệu báo động, càng suy thoái, ô nhiễm và được xác định là điểm nóng về ô nhiễm môi trường Nghề nuôi ngao ở đây đã và đang phải đối mặt với tình trạng suy thoái, ô nhiễm môi trường ngày một gia tăng Các ảnh hưởng ô nhiễm môi trường đến ngao nuôi có thể là: gây chết; ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và phát triển; tích tụ chất ô nhiễm trong cơ thể không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

Ngao là loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ, chúng có tính ăn lọc thụ động, sống đáy, thức ăn chủ yếu là mùn bã hữu cơ và thực vật phù du nên có khả năng tích lũy chất ô nhiễm cao và được đánh giá là đối tượng sinh vật làm chỉ thị để kiểm soát, đánh giá ô nhiễm kim loại của thủy vực Ô nhiễm kim loại nặng có khả năng tích tụ cao và khó đào thải, khi xâm nhập vào cơ thể các đối được thuỷ sản với hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép sẽ là nguồn gốc của nhiều loại bệnh nguy hiểm ảnh hưởng trực tiếp tới tính mạng của con người

Trên thế giới, các nghiên cứu về tích tụ kim loại nặng trong ngao đã được thực hiện từ khá sớm Song, các nghiên cứu đánh giá ở trong nước về ảnh hưởng của môi trường đến ngao tích tụ các chất ô nhiễm như kim loại nặng, chất hữu cơ… trong ngao nuôi ở Hải Phòng còn chưa nhiều Các nghiên cứu hầu như chỉ dừng lại ở việc xác định hiện trạng hàm lượng kim loại nặng

trong môi trường nước hoặc môi trường trầm tích hoặc một số đối tượng thuỷ hải sản, không mang tính đồng bộ giữa 3 thành phần môi trường, chưa có nghiên cứu nào đề cập đến tích tụ kim loại nặng theo kích thước sinh trưởng của ngao

Vì vậy, cần phải có những nghiên cứu, đánh giá về mức độ tích tụ kim loại nặng trong ngao và mối tương quan với các thành phần môi trường để phục vụ các công tác cảnh báo môi trường giảm thiệt hại cho nghề nuôi ngao

Do đó tôi thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu sự tích tụ kim loại nặng Cadimi (Cd) và chì (Pb) của loài

ngao (Meretrix lyrata Sowerby, 1851) nuôi ở vùng ven biển Hải Phòng”

Nhằm đưa ra được mức độ tích tụ kim loại nặng Pb và Cd trong cơ thể ngao theo thời gian và kích thước nuôi ở vùng ven biển Hải Phòng; Sơ bộ đánh giá được mối liên quan hàm lượng Pb và Cd trong cơ thể ngao với môi trường nước và trầm tích

1.2 Mục tiêu đề tài

- Xác định được mức độ tích tụ kim loại nặng Cd và Pb trong mô ngao

(Meretrix lyrata Sowerby,1851) nuôi ở vùng ven biển Hải Phòng

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu sự biến động hàm lượng kim loại nặng Cd, Pb trong môi trường nước, trầm tích

- Nghiên cứu hàm lượng tụ kim loại nặng Cd, Pb trong cơ thể ngao nuôi theo thời gian, không gian và theo kích thước sinh trưởng của ngao nuôi

- Đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng đến ngao nuôi và vệ sinh an toàn thực phẩm đối với con người

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng ở động vật thân mềm hai mảnh vỏ trong nước và trên thế giới

Hiện nay việc sử dụng chỉ thị sinh học để đánh giá kim loại nặng là một lĩnh vực đã được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới và mang lại nhiều thành tựu quan trọng Qua nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tích lũy KLN đối với các loài hai mảnh vỏ cao hơn nhiều so với kim loại nặng trong môi trường Như vậy việc nghiên cứu sử dụng các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ là vấn đề có tính thực tiễn rất cao trong hệ thống chỉ thị sinh học

2.1.1.Trên thế giới

Một số nghiên cứu về độc tố và khả năng tích tụ độc tố

Từ những năm 40 của thế kỷ XX, đã có những nghiên cứu về sự tích lũy của KLN trong mô của các loại động vật thân mềm Sự tập trung cao của các KLN được tìm thấy trong một vài loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ

Trong cơ thể hai mảnh vỏ nói chung và ngao nói riêng đã được quan tâm nghiên cứu từ lâu (Jong Hun Won, 1972), song các nghiên cứu chủ yếu tập trung nhiều từ những năm 1980 trở lại đây Điển hình là nghiên cứu của Karunasagar (1984) đã xác định mức độ tích tụ độc tố PSP (paralytic shellfish

poison) của Ngao (Meretrix casta) ở Mangalore (ven biển phía Tây ấn Độ), khoảng 18.000MU/100g Hầu (Crassostrea cucultata) cũng tích tụ PSP ở mức rất cao, chúng tích tụ PSP trong cơ thể lâu hơn ngao Meretrix casta [21]

Akarte, Hiwale và Mane (1986) xác định khả năng chịu đựng của

Meretrix meretrix đối với monocrotophos trong điều kiện phòng thí nghiệm

Kết quả LC50 trong 96 giờ là 0,25ppm và phương trình hồi qui tương quan giữa tỉ lệ chết và nồng độ là Y = 7,226+3,489logX [17]

Patel (1988) thí nghiệm ảnh hưởng của selenium (Se) và Glutathione

(GSH) lên sự tích tụ thủy ngân (Hg) của Ngao (Meretrix casta) nuôi trong môi

trường có hàm lượng Hg từ 0,1 - 5,0mg/lít Tích tụ rất cao xảy ra trong 24 giờ nhưng sau 7 ngày thì hàm lượng Hg tích tụ trong cơ thể Ngao không tăng Thí

nghiệm nuôi 4 loài hai mảnh vỏ Bivalvia trong môi trường có chứa 0,1 mgHg/lít, kết quả Perna viridis tích tụ Hg cao nhất (47ppm) kế đến là hai loài Anadara granosa và A rhombea (25ppm), thấp nhất là Meretrix casta (9ppm)

Selenium không ngăn cản quá trình tích tụ Hg nhưng GSH hoàn toàn ức chế sự

tích tụ Hg trong cơ thể các loài Bivalvia [23]

Patel và Anthony (1991) nghiên cứu ảnh hưởng của muối cadmium vô cơ (chloride, nitrate, sulfate, carbonate, acetate vae iodide) và muối hữu cơ (EDTA,

NTA và acid hữu cơ) lên 6 loài hai mảnh vỏ Bivalvia nhiệt đới: Anadara granosa,

A rhombea, Meretrix casta, Katelysia opima perna viridis và P indica ở phía

Nam Ấn Độ Sự tích tụ Cd xảy ra cao nhất ở lô thí nghiệm với CdSO4, giá trị LC50

96 giờ đạt cao nhất với CdCl2 (3,5µg/ml) Tích tụ Cd có tương quan tuyến tính với

thời gian thí nghiệm và đạt cao nhất ở lô thí nghiệm với Anadara kế đến là Meretrix và Perna [24]

Sadiq, Zaidi và Alam (1992) xác định hàm lượng chì (Pb) tích tụ trong

cơ thể của Meretrix meretrix, trong bùn và trong nước biển ở vịnh Arabian

Kết quả hàm lượng Pb tích tụ trong cơ thể Ngao biến động từ 0,01 - 2,91mg/kg, trong bùn là 1,12 - 23,57mg/kg và trong nước là 1,7 - 4,22µg/lít

Sự tích tụ Pb trong cơ thể Ngao không có tương quan với khối lượng và chiều dài cơ thể nhưng có tương quan với hàm lượng Pb trong bùn (trầm tích) [26]

Sadiq và Alam (1992) xác định mức tích tụ Hg của ngao dầu (Meretrix meretrix) ở vịnh Arabian với các kích cỡ và nồng độ muối khác nhau Kết quả

hàm lượng Hg trong mô của Ngao biến động từ 5-160µg/kg (theo khối lượng tươi) Kích cỡ ngao và nồng độ muối ảnh hưởng đến sự tích tụ Hg [30]

Sadiq, Alam và Mohanna (1992) xác định sự tích tụ nickel (Ni) và

vanadium (V) của Meretrix meretrix (vịnh Arabian) sống trong các nồng độ

muối khác nhau Hàm lượng Ni, V trong cơ thể Ngao biến động từ 0,35 - 2,61mg/kg và 0,13 - 0,35mg/kg [27]

Chin và Chen (1993) nghiên cứu sự tích tụ Hg trong cơ thể của ngao mật

(Meretrix lusoria) cho thấy khi nuôi Ngao trong môi trường có chứa Hg với

hàm lượng 5 và 50µg/lít thì mức tích tụ Hg trong cơ thể Ngao lần lượt là 4,247 - 7,084µg/g và 9,956- 13,643µg/g (tính theo khối lượng khô) Mức tích

tụ Hg trong mang và nội tạng cao hơn trong màng áo, cơ khép vỏ, chân và trong máu Hg tích tụ trong mang có tương quan tuyến tính với Hg trong nội tạng [18]

Nghiên cứu về khả năng tích luỹ Hg trong ngao của Y Modassir (2000) cho rằng, tích luỹ Hg cao nhất ở mang của ngao và khả năng tích luỹ cao nhất

ở độ muối 30‰ (so với 10 và 20‰ ) [29] Nghiên cứu của Sadiq và Alam.(2005) cũng ghi nhận được kích thước ngao và độ muối nước biển ảnh hưởng đến mức độ tích luỹ Hg

Haw-Tarn Lin (2004) khảo sát về mức độ tích lũy kim loại nặng trong 83 mẫu động vật nhuyễn thể hai mảnh vỏ thu từ các vùng khác nhau ở Đài Loan thấy hàm lượng As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn trong các mẫu động vật lần lượt là 1,55; 0,15; 0,18; 13,1; 0,004; 0,37; 0,17; 5,03 mg/kg Đáng chú ý là hầu có hàm lượng Cu và Zn cao hơn các loài nhuyễn thể khác [22]

Theo Munir Zuya Lugal (2005) sử dụng những sinh vật tích tụ cụ thể là các loài 2 mảnh vỏ làm sinh vật chỉ thị quan trắc là rất hiệu quả Vì chúng có khả năng tích lũy KLN trong mô cao hơn gấp rất nhiều lần so với môi trường mà chúng sinh sống

Wahi và cs (2009) đã nghiên cứu sự tích lũy và bài tiết kim loại nặng ở

ngao Meretrix meretrix trong điều kiện phòng thí nghiệm cho thấy; ngao Meretrix meretrix có thể tích lũy Cu, Zn, Pb với tốc độ là 0,99; 21,80;

0,57µg/g mỗi ngày và tốc độ bài tiết là 0,42; 23,55; 1,01µg/g mỗi ngày [30]

Nghiên cứu về mối liên hệ và sử dụng nhuyễn thể hai mảnh vỏ làm sinh

vật chỉ thị cũng được nghiên cứu nhiều Bắt đầu điển hình là nghiên cứu của Buhlmark (2003) đã đánh giá tích luỹ kim loại của ngao ở vịnh Maputo (Thuỵ

Điển) và đề xuất ngao (Meretrix meretrix) làm sinh vật chỉ thị để đánh giá

giám sát kim loại nặng từ sông Matola chảy qua các khu công nghiệp vào vịnh Maputo [20]

Trong nghiên cứu của Santosh, Henrique và cs (2008) về sử dụng một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ (ngao, sò huyết, trai ) làm chỉ thị để quan trắc kim loại nặng ở ven biển phía Đông Bắc vịnh Bengal (Ấn Độ) cho rằng tích luỹ kim loại nặng ở mỗi bộ phận cơ thể và mỗi loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ là khác nhau [28]

Moselhy (2006) khi nghiên cứu sự tích lũy Hg trong nhuyễn thể và một

số sinh vật khác thu được từ hồ Timsah và Bitter thấy rằng, hàm lượng Hg trong thành phần ăn của nhuyễn thể hai mảnh vỏ là 5,38 - 69,59ng/g trọng lượng ướt Sự tích lũy Hg cao được ghi nhận ở các sinh vật thuộc hồ Timsah nơi mà nước thải nhận được từ các nguồn ô nhiễm khác nhau Hàm lượng Hg cao cũng được xác định trong nội tạng của các sinh vật, đặc biệt là ở gan Kết

quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ Paphia undulata có thể được sử dụng như một sinh vật chỉ thị về sự ô nhiễm Hg [19]

Nghiên cứu của Sarkar và cs (2008) về sử dụng một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ (ngao, sò huyết, trai ) làm chỉ thị để quan trắc kim loại nặng ở ven biển phía Đông Bắc vịnh Bengal (Ấn Độ) cho rằng tích luỹ kim loại nặng

ở mỗi bộ phận cơ thể và mỗi loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ là khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy, ngao và trai là những sinh vật chỉ thị phù hợp để ứng dụng trong các chương trình đánh giá những thay đổi về sự ô nhiễm kim loại ở bờ biển Sunderban [28]

Trong nghiên cứu của Pourang và cs (2009) cho thấy có sự khác biệt rõ

về hàm lượng các kim loại giữa các vị trí lấy bùn kiểm tra Các kim loại có

trong các mô và mẫu bùn biểu hiện theo hướng: Pb, Cu > Cd đối với mang,

Cu > Pb, Cd đối với chân và Cu > Pb > Cd đối với bùn [25]

Wahi và cs (2009) đã nghiên cứu sự tích lũy và đào thải kim loại nặng ở

ngao Meretrix meretrix trong điều kiện phòng thí nghiệm và thấy rằng, khả năng tích lũy và bài tiết các kim loại nặng đã làm cho ngao Meretrix meretrix

trở thành một sinh vật chỉ thị hữu hiệu trong việc đánh giá chất lượng môi

trường nước [30], v.v

• Như vậy, nhiều công trình nghiên cứu ở ngoài nước đã xác định được mức tích tụ kim loại nặng trong ngao, khả năng tích tụ kim loại nặng ở từng bộ phận cơ thể ngao và các ngưỡng ảnh hưởng của một số yếu tố kim loại nặng đối với ngao Bên cạnh đó, cũng khá nhiều công trình nghiên cứu về mối liên hệ giữa hàm lượng kim loại nặng trong môi trường nước, trầm tích, trong ngao và

sử dụng ngao là sinh vật chỉ thị để quan trắc giám sát ô nhiễm kim loại nặng môi trường nước và bùn đáy Các kết quả nghiên cứu này là cơ sở khoa học quan trọng để phục vụ cảnh báo sớm môi trường, sự cố nghề nuôi ngao, đặc biệt đã đóng góp to lớn vào thực tiễn sản xuất, nuôi ngao đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đạt hiệu quả ở nhiều nước trên thế giới

2.1.2 Ở Việt Nam

Việc nghiên cứu sử dụng các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ đánh giá ô nhiễm KLN là vấn đề có tính thực tiễn nhằm phát triển hệ thống chỉ thị sinh học ở nước ta Tuy nhiên, các nghiên cứu về các loài hai mảnh vỏ ở Việt Nam còn khá mới mẻ và chưa đồng bộ Các nghiên cứu về mối liên quan giữa môi trường và ngao nuôi được thực hiện chưa nhiều, chủ yếu là các nghiên cứu về đặc điểm sinh học và lĩnh vực nuôi ngao

Năm 1998, các nông dân thuộc tỉnh Nam Định đã thử nghiệm chuyển nghêu giống từ Bến Tre ra nuôi ở những vùng bãi triều và thu được kết quả tốt Thành công của việc di giống này tạo nên sự mở rộng vùng nuôi đối tượng này ra miền Bắc như: Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Thanh Hoá,

Nghệ An, Hà Tĩnh Hiện nay, nghêu M Lyrata trở thành đối tượng nuôi chính

ở các tỉnh này Nguồn nghêu giống phục vụ cho nghề nuôi đang dựa vào tự nhiên, bởi vì chưa có trại sản xuất nghêu giống nào ở Việt Nam trước khi dự

án này được thực hiện

Nguyễn Xuân Tuyền và cs (2001) đã nghi nhận được, hàm lượng Zn và Pb trong cơ thể một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ (ngán, ngao, ngó) ở vùng biển Hạ Long (Quảng Ninh) luôn luôn vượt mức cho phép đối với vệ sinh an toàn thực phẩm Hàm lượng Hg vượt quá mức cho phép chỉ thấy ở ngao [16]

Nguyễn Văn Nguyên (2004) tiến hành điều tra nghiên cứu tảo độc hại ở vùng nuôi ngao tập trung tại Thái Bình, Nam Định và Thanh Hoá đã đề cập đến độc tố ASP, DSP và PSP trong ngao và một số yếu tố môi trường nước cơ bản (nhiệt độ, độ muối, DO, pH) và các muối dinh dưỡng ở vùng nuôi ngao, nhưng chưa đề cập đến các yếu tố kim loại nặng trong môi trường và trong cơ thể ngao nuôi [5]

Chương trình quan trắc phân tích môi trường của Viện Tài nguyên và Môi trường biển (thuộc Mạng trạm quan trắc Quốc gia) hàng năm quan trắc phân tích các kim loại nặng trong nước, trầm tích và trong ngao (riêng hàm lượng kim loại trong ngao không được thực hiện liên tục) Tuy nhiên, chương trình quan trắc chỉ được thực hiện với tần suất 04 lần/năm và số điểm quan trắc không nhiều, mục tiêu chính là phục vụ đánh giá hiện trạng hàng năm nên chưa đi sâu vào lĩnh vực sản xuất

Trong chương trình thường xuyên về kiểm soát an toàn vệ sinh vùng thu hoạch nhuyễn thể hai mảnh vỏ của Cục Quản lý Chất lượng nông lâm sản và Thuỷ sản - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cũng tiến hành kiểm soát hàm lượng Cd, Hg và Pb ở đối tượng ngao thương phẩm ở một số tỉnh ven biển của đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng (Thái Bình, Nam Định) Mục tiêu của chương trình kiểm soát là phục vụ cho thu hoạch để đảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn cho tiêu dùng và xuất khẩu nên không đánh giá tích tụ hàm lượng các kim loại nặng đồng bộ cả môi trường nước, trầm tích và trong ngao

Nghiên cứu của Phạm Kim Phương (2007) cho rằng các hợp chất hữu cơ

và kim loại nặng trong vùng nước bị ô nhiễm sẽ tích lũy trong ngao chứ không

bị đào thải Sự tích luỹ kim loại trong ngao không giống nhau đối với từng kim loại; Pb được ngao hấp thu nhiều nhất, tiếp đến là Cd và cuối cùng là As Sự hấp thu kim loại trong ngao tỷ lệ với nồng độ kim loại có trong nước nuôi, nhưng không tăng tuyến tính [8]

Lê Thị Mùi (2008) cũng đã đánh giá tích tụ Pb và Cu ở một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ (trong đó có đối tượng ngao) ven biển Đà Nẵng Kết quả nghiên cứu trên đã đánh giá khá đồng bộ về tích tụ kim loại trong ngao ở ven biển Đà Nẵng [4]

Lê Xuân Sinh (2009), nghiên cứu đánh giá mức độ tích tụ Hg và Zn

trong ngao (M lyrata) trong phòng thí nghiệm ghi nhận được hệ số tích tụ

sinh học trầm tích BSAF của Hg là 1,91 và của Zn là 1,37; Hệ số tích tụ sinh học BCF của Hg là 24,26 và của Zn là 25,58 [10], v.v

• Như vậy, cho đến nay đã có một số công trình nghiên cứu trong nước xác định hàm lượng kim loại nặng trong ngao, khả năng tích tụ kim loại nặng trong ngao, liều lượng gây chết LC50 , song, các nghiên cứu chủ yếu tập trung ở đồng bằng sông Cửu Long, một số tỉnh ven biển miền Trung và chưa

đề cập đến mối liên hệ hàm lượng kim loại nặng trong ngao nuôi với các thành phần môi trường Các công trình nghiên cứu đánh giá về tích tụ kim loại nặng ở miền Bắc chủ yếu là xác định hiện trạng hàm lượng kim loại nặng trong ngao, phục vụ cho đánh giá hiện trạng môi trường và kiểm soát đầu ra của sản phẩm ngao xuất khẩu Do hạn chế về thời gian, mục tiêu cụ thể của từng đề tài, nhiệm vụ cho đến nay chưa có nghiên cứu đánh giá nào về mức

độ tích tụ kim loại (Cd, Pb) trong ngao nuôi theo thời gian nuôi và mối liên hệ với các thành phần môi trường ở những vùng nuôi ngao tập trung trong khu vực Bắc Bộ Hơn nữa, một số vùng ven biển Bắc Bộ như Hải Phòng, Thái Bình và Nam Định cũng được xác định là vùng trọng điểm về nuôi trồng thuỷ

sản (trong đó có đối tượng là ngao), nhưng đây cũng là vùng được xác định là điểm nóng về ô nhiễm môi trường

2 2 Tổng quan về một số đặc điểm sinh học của đối tượng ngao

2.2.1 Hệ thống phân loại và cấu tạo của ngao

Ngao (ở miền Nam hay gọi là nghêu Bến Tre) có tên khoa học là

Meretrix lyrata do Sowerby xác định vào năm 1851 Ngao phân bố chủ yếu ở

phía Tây Thái Bình Dương, từ Đài Loan đến Việt Nam Ở Việt Nam, ngao phân bố chủ yếu ở một số tỉnh ven biển đồng bằmg sông Cửu Long (Bến Tre, Tiền Giang, Cà Mau ) [6]

Ngao có hình dáng ô van (dựa hình tam giác), màu sắc của vỏ phía ngoài vàng nhạt (ảnh 1.1), màu trắng sữa chiếm chủ yếu (ảnh 1.2) hoặc màu nâu (ảnh 1.3)

Ảnh Nguyễn Công Thành và nnk, 2009

Hệ thống phân loại: Theo Habe và Sadao (1966), đã hệ thống phân

loại ngao Meretrix lyrata như sau:

Ngành: Mollusca (Thân mềm)

Lớp: Bivalvia (Hai mảnh vỏ )

Bộ: Eulamellibranchia (mang thật), Phân bộ Heterodonta

Họ: Veneridae thuộc liên họ Veneracea

Loài: Meretrix lyrata

Cấu tạo của ngao: Cấu tạo giải phẫu của ngao nói chung được Michael

M Helm nghiên cứu khá đầy đủ vào năm 2004 Ngao được cấu tạo bởi hai vỏ đều nhau, được tạo thành từ 3 lớp canxi cacbonnat: trong cùng là lớp xà cừ mầu trắng, ở giữa là thành phần chính cấu tạo nên vỏ, ngoài cùng là lớp sừng Vùng đỉnh vỏ, vị trí để hai vỏ khớp với nhau gọi là mặt lưng, phía đối diện là vùng mép bụng

Hình 1 Cấu tạo trong của ngao Meretrix lyrata

Cấu tạo trong của ngao gồm: mồm, cơ trước, cơ sau, thận, tim, tuyến

sinh dục, chân, mang, tua, siphon hút nước vào và siphon đẩy nước ra theo hai con đường riêng (hình 1.1) Mang có hình chữ W gồm hai lá mang nằm bên xoang màng áo mỗi tấm gồm nhiều sợi tơ kết hợp với nhau bằng một màng mỏng có nhiều nếp gấp (28 - 30 nếp) Ngao có chân cơ mềm trước và sau giúp cho di chuyển, đồng thời chúng sử dụng chân đào xuống nền đáy và

cố định cơ thể vào trong nền đáy để trốn kẻ thù hoặc tránh nóng khi nhiệt độ

(Nguồn: Chu Chí Thiết và cs, 2008)

của nước quá cao Vết cơ khép vỏ trước nhỏ có hình bán nguyệt, vết cơ khép

vỏ phía sau lớn hơn có hình mặt nguyệt [2, 6]

2.2.2 Đặc tính sinh học và môi trường sống của ngao

Lọc nước: Đặc tính đặc biệt của loài này là lọc nước do cấu tạo có hai

Siphon: Siphon hút nước và siphon thoát nước, do vậy các nhà nghiên cứu đã

ví mang của chúng giống như một nhà mày lọc nước nhỏ, một con ngao nặng khoảng 20g một ngày có thể lọc được 48 lít nước

Hô hấp: Mang đóng vai trò quan trọng làm nhiệm vụ lọc thức ăn và hô

hấp Chúng hô hấp bằng cách mở miệng ra, ngậm miệng lại và dòng nước sẽ được đi vào, đi ra qua chức năng của siphon Tuy nhiên, ngao rất nhạy cảm với môi trường, khi môi trường có biến động hoặc những loại thức ăn lạ ngao ngậm miệng lại Với các đặc tính này các nhà môi trường đã đưa ngao vào danh sách loài chỉ thị sinh học cho môi trường nước

Sự tích tụ sinh học: Đây là một trong tính chất đặc biệt của nhuyễn thể

hai mảnh vỏ nói chung và ngao so với các loài khác Ngao là loài có khả năng tích tụ sinh học cao hơn hẳn so với các động vật không xương sống khác do

ăn lọc và sống bám đáy, đồng thời chúng bài tiết ra ngoài nhiều hơn các loài khác Môi trường để cho ngao hấp thu, bài tiết là môi trường nước và môi trường bùn đáy Việc bắt mồi của ngao được thực hiện theo cách lọc nhờ vào hoạt động của tấm mang Nhờ có cấu tạo đặc biệt của tấm mang, ngao bắt mồi một cách thụ động và liên tục Ngao chỉ lựa chọn kích thước của thức ăn (cỡ một vài µm) không cần kén chọn loại thức ăn Tuy nhiên, khi đi qua mang thức ăn sẽ được chọn lọc và đi tiếp vào hệ tiêu hoá, phần còn lại bị đẩy ra ngoài

Môi trường sống của ngao: Ngao sống trong môi trường nước mặn và

sống đáy, phân bố chủ yếu ở vùng triều thấp Thức ăn của ngao chủ yếu là các mùn bã hữu cơ và sinh vật phù du Đời sống của ngao tuỳ thuộc vào từng loài

và phụ thuộc nhiều vào môi trường sống như thức ăn, độ mặn, nhiệt độ, pH,

DO, độ đục, và các chất độc hại như dư lượng thuốc trừ sâu, kim loại nặng… Tuỳ thuộc theo loài, có loài sống trong nền đáy toàn cát, loài sống trong nền đáy vừa cát vừa bùn Các loài ngao khác nhau thì môi trường sống ở đáy cũng khác nhau Ngao thường sống thích hợp nhất trong môi trường chủ yếu là cát: Cát (89,25% - 93,7%), sét (3,3% - 3,5%), độ mặn (20,0% - 22,2%) (Bùi Lai

và cộng sự)

• Từ những cấu tạo đặc thù và đặc tính sinh học của ngao nên các nhà nghiên cứu môi trường đã đánh giá ngao là loài sinh vật nhạy cảm với môi trường Chúng có thể được coi là loài sinh vật chỉ thị được ứng dụng rộng rãi cho việc quan trắc môi trường nước khi có sự biến động về môi trường Nhiều công trình nghiên cứu đã đánh giá sự tích tụ các chất ô nhiễm trong

cơ thể ngao xảy ra cao nhất Chất ô nhiễm khuếch tán qua mang, hoặc thẩm thấu qua bề mặt của cơ thể ngao, đây là con đường duy nhất của chúng có thể hấp thu được từ nước, khi các chất ô nhiễm hoà tan trong nước, hoặc liên kết với các chất lơ lửng có kích thước rất nhỏ vài µm phù hợp với kích thước thức ăn của nhuyễn thể Tích tụ kim loại nặng trong cơ thể ngao cao hơn hàng trăm lần thậm chí cả hàng nghìn lần so với kim loại có trong môi trường nước

2.3 Tổng quan về kim loại Pb và Cd

Kim loại nặng được định nghĩa là những kim loại có tỷ trọng riêng lớn hơn 5g/cm3 Theo độc chất sinh thái thì những kim loại nặng là những kim loại có thể gây ra mối nguy hại cho môi trường và cho sinh vật sống trong môi trường đó như Cu, Cd, Pb, Zn, Fe, Hg… Nhưng cũng không phải tất cả các kim loại nặng đều có hại mà ngược lại một số kim loại nặng còn đóng vai trò cần thiết cho cơ thể sinh vật Tuy nhiên các kim loại có lợi hoặc có hại cho sinh vật nếu vượt quá nồng độ cần thiết hoặc quá thiếu thì chúng cũng gây nguy hiểm cho sinh vật Riêng các kim loại như Cd, Pb hoặc Hg không đóng vai trò sinh học có ích cho cơ thể mà ngược lại còn gây độc cho cơ thể sinh

vật ngay cả ở nồng độ rất thấp, ví dụ Hg ở dạng hợp chất hữu cơ như CH3Hg, Hg(CN)2 gây chết khi sinh vật tiếp xúc với chất này

Các kim loại phát sinh từ nhiều nguồn gốc khác nhau từ sự hoạt động của núi lửa, từ quá trình phân huỷ xác động vật, từ các hoạt động của con người trong quá trình sản xuất, chế biến… các chất thải đã không được xử lý hoặc có được xử lý nhưng chưa triệt để và đi vào nguồn nước, lắng xuống mặt bùn đáy hoặc khuếch tán trong môi trường nước và đi vào cơ thể sinh vật

2.3.1 Quá trình tạo sự liên kết giữa kim loại trong môi trường nước, trầm tích

Trong môi trường nước: Trong nước các kim loại thường tồn tại ở dạng

các ion kim loại tự do, hoặc ở dạng phức chất liên kết kim loại với các thành phần vô cơ và hữu cơ có trong môi trường nước Độ pH của nước đóng vai trò rất quan trọng, nếu pH thấp thì khả năng hoà tan hoặc trao đổi ion của một số kim loại sẽ xảy ra mạnh hơn thay vì kết tủa và lắng xuống mặt bùn đáy pH cao

sẽ làm tăng khả năng tạo thành các hydroxit kim loại hoặc các cacbonat kim loại và đồng thời cũng làm tăng khả năng liên kết các ion kim loại với các chất hữu cơ có trong môi trường nước, tạo thành các bông cặn lắng xuống và hấp phụ trên bề mặt bùn đáy [8] Tuy nhiên, không phải tất cả các kim loại đều có phản ứng này, ví dụ như ion Cd dễ kết hợp với ion Cl tạo phức clorua tan trong nước mà không hấp phụ trên bề mặt bùn đáy

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, nước của khu vực vùng cửa sông phức tạp và khó nói lên chính xác kim loại nào ở dạng ion và kim loại nào ở dạng kết hợp Tuy nhiên thống kê các nghiên cứu cho thấy các sinh vật khu vực vùng cửa sông hấp thụ các kim loại từ môi trường nước vào trong cơ thể của chúng thường là các kim loại thuộc dạng ion tự do Sự hấp thụ các kim loại tăng và tính độc của các kim loại nặng phụ thuộc vào độ mặn của nước, tỷ lệ nghịch với nồng độ muối trong nước Độ mặn của nước giảm sẽ làm thay đổi mức độ liên kết của các kim loại nặng trong nước, tức tăng dạng ion tự do, từ

đú sẽ làm tăng độ độc của kim loại nặng đối với sinh vật nước, cụ thể ở đõy là ngao

Trong mụi trường trầm tớch (bựn đỏy): Trầm tớch cú cấu tạo rất phức

tạp về mặt hoỏ học mụi trường, đú là một hỗn hợp khụng đồng nhất bao gồm nhiều thành phần như cỏc chất hữu cơ, vụ cơ và xen kẽ với đú là cỏc phõn tử nước, khụng khớ… Cỏc quỏ trỡnh lý hoỏ học của cỏc kim loại nặng trong trầm tớch (bựn đỏy) cú thể xảy ra cỏc giai đoạn như sau: (1) Quỏ trỡnh hấp thụ hoặc quỏ thỡnh ụxy hoỏ khử phụ thuộc vào tớnh chất bề mặt của bựn đỏy; (2) Sự tạo thành phức chất của kim loại nặng thường thụng qua chất mựn Humic, Fulvic

cú trong bựn đỏy; (3) Kim loại nặng liờn kết với cỏc oxit Fe - Mn chủ yếu thụng qua quỏ trỡnh kết tủa lắng đọng; (4) Sự di động cỏc kim loại nặng trong cấu trỳc tinh thể của sột và của cỏc hợp chất oxit kim loại; (5) Sự kết tủa và hoà tan [1, 8]

Nhiều nghiờn cứu trước đõy đó cho thấy cỏc kim loại ở dạng vết thường liờn kết với cỏc cấu trỳc địa chất ở cỏc pha khỏc nhau như nhúm oxit Fe - Mn, nhúm sulphua, nhúm cacbonat hoặc với cỏc chất hữu cơ Cỏc quỏ trỡnh xảy ra như vậy thường dẫn đến sự tạo thành kết tủa và hấp phụ trờn bề mặt của bựn đỏy Cỏc dạng hoỏ học của kim loại trong trầm tớch cú thể phõn chia theo hỡnh 2

Hỡnh 2 Cỏc dạng liờn kết hoỏ học của kim loại trong trầm tớch

Nguồn: Phạm Kim Phương (2007)

Trao đổi ion và hoà tan trong nước

Liên kết với cacbonat Liên kết với oxit Fe - Mn Liên kết với chất hữu cơ, sulphid Các dạng liên kết ion còn lại

Ion kim loại Phức vô cơ Phức hữu cơ

2.3.2 Tích tụ các kim loại trong ngao

Qua nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tích lũy kim loại nặng đối với các loài hai mảnh vỏ, trong đó có đối tượng ngao cao hơn nhiều so với kim loại nặng trong môi trường Nồng độ các kim loại tìm thấy trong cơ thể sinh vật biển là kết quả của quá trình tương tác phức tạp và thông qua chuỗi thức

ăn, uống nước Kim loại nặng tích luỹ trong cơ thể ngao chủ yếu trong nội tạng gan, thận và bộ phận tiêu hoá Khi ngao bị nhiễm, tích tụ kim loại nặng, thì sự phân bố kim loại nặng trong nội tạng ngao không giống nhau giữa các

bộ phận [8]

Con đường thâm nhập kim loại vào cơ thể ngao: Có 2 dạng tích tụ sinh học các kim loại vào cơ thể như sau [8, 9]:

Dạng 1: Tích tụ chất độc do khuyếch tán từ môi trường vào cơ thể sinh

vật thể hiện qua hai đặc điểm: Tích tụ đơn bộ phận và tích tụ đa bộ phận, Tích

tụ đa bộ phận phổ biến hơn tích tụ đơn bộ phận Sơ đồ quá trình tích tụ đơn

bộ phận và tích tụ đa bộ phận thể hiện ở hình 3 và hình 4

Hình 3 Tích tụ đơn bộ phận Hình 4 Tích tụ đa bộ phận

Nguồn: Phạm Kim Phương (2007) Nguồn: Phạm Kim Phương (2007)

Bộ phận trung tâm (máu, bạch

huyết ) Các bộ phận trong cơ thể

Phân bố

Khuyếch tán, hấp phụ

Vào cơ thể sống

Đào thải một phần

Dạng 2: Tích luỹ chất độc do khuyếch đại sinh học: Trong quá trình

tiếp xúc kéo dài với chất độc, lượng chất độc hấp thụ vào cơ thể sinh vật sẽ tăng lên khi sinh vật tiếp tục sinh trưởng, nghĩa là một số chất độc có thể di truyền từ đời cha đến đời con Quá trình chỉ kết thúc khi sự tăng trưởng hoặc sinh sản đã dừng lại hoàn toàn

Sơ đồ thể hiện các con đường gây tích tụ kim loại nặng vào cơ thể ngao

Hình 5 Sơ đồ tương tác của kim loại trong môi trường đối với ngao

Nguồn: Phạm Kim Phương (2007) Các hướng nghiên cứu tích tụ kim loại: Hai cách tiếp cận cơ bản để đánh

giá tích lũy sinh học gồm: mô hình hóa theo cơ chế và mô hình hóa bằng thực nghiệm Các bộ chỉ thị tích tụ sinh học xây dựng dựa trên thực nghiệm có độ chính xác cao hơn, những mô hình có thể sử dụng để dự đoán sự tích tụ sinh học trong nhiều trường hợp Việc đo trực tiếp tích tụ sinh học cho phép đánh giá ngay tại chỗ và tồn dư trong mô tại chính thời điểm và vị trí lấy mẫu

2.3.3 Tính chất lý, hoá và độc tính của Cd, Pb

Phần tổng quan này được tổng hợp từ tài liệu của Lê Huy Bá (2006) [1]

Cadimi (Cd): Cd có lớp điện tử ngoài cùng 5s2, có hoá trị 2 trong mọi hợp chất và phản ứng hoá học Trong tự nhiên Cd ở dạng quặng và có khả năng gây nhiễm cho nguồn nước từ khai thác mỏ, hoặc rò rỉ từ các bãi chôn lấp rác Thông thường Cd ở dạng hợp chất như CdO, CdCl2 hoặc CdS,

Môi trường nước

Môi trường trầm

tích

Dinh dưỡng (động thực vật phù

du, tảo, chất rắn lơ

lửng) Động vật hai

mảnh vỏ

CdSO4 Cd có khả năng tạo phức với Humic trong nước Trong môi trường,

Cd thường ít di động hơn các kim loại nặng Tính chất hoá học của Cadimi phụ thuộc vào pH (bảng 1)

Bảng 1 Các dạng hoá học của Cd trong môi trường

(Nguồn: Phạm Kim Phương, 2007)

Điều kiện Điều kiện

Môi trường

Trung tính, hiềm Môi trường axít

Môi trường yếm khí

Trong sinh vật Metallothionein, Cd7 - MT

Trong môi trường nước mặn, ion Cd2+ kết hợp với ion clorua tạo thành muối CdCl2 và khi độ mặn giảm, muối CdCl2 có thể phân ly thành ion Cd2+ và gây độc cho sinh vật thuỷ sinh Trong bùn đáy, sự di động của Cd không linh động bằng các kim loại khác, thường tồn tại ở các dạng liên kết chủ yếu với nhóm oxit Fe - Mn và nhóm hữu cơ sulfide, chiếm từ 20 - 33,7% trong tổng

số kim loại có trong bùn đáy, còn phần Cd không di động chiếm trên 60%

Cd được đánh giá là nguyên tố kim loại độc nhất đối với sinh vật Các ion kim loại Cd2+ tự do có trong môi trường nước dễ dàng đi vào cơ thể sinh vật, thuỷ sinh vật tích luỹ Cd tương đối cao hơn Thể hiện rõ nhất là các sinh vật sống đáy như nhuyễn thể hai mảnh vỏ và loài giáp xác Khi tích tụ Cd trong sinh vật sẽ chuyển đổi và hình thành Metallothionein và tập trung nhiều

ở thận từ 50 - 60%, phức hữu cơ mới này bền và đào thải rất chậm

Gần đây, WHO cho thấy rõ độc tính của Cd liên quan tới tăng huyết áp

và khả năng gây bệnh ung thư, do sự tích luỹ cao ở thận và khả năng đào thải

Cd là rất chậm Cadmi được tổ chức ung thư thế giới IARC xếp nhóm 2A

nguy cơ gây ung thư cao cho người Độc tính của Cd còn thể hiện căn bệnh về xương, gây loãng xương, dạng độc tính này có liên quan đến sự rối loạn của quá trình chuyển hoá Ca

Chì (Pb): là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người Chì

gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn

bộ phận tạo huyết (tuỷ xương) Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải

mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc

Chì đi vào cơ thể con người qua nước uống, không khí và thức ăn bị nhiễm chì Chì tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hoá canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hoá vitamin D Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì trong nước uống: £ 0,05 mg/ml

Phần 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

- Thời gian nghiên cứu:

Được thực hiện từ tháng 04 đến tháng 12/2011, với 04 đợt điều tra sát khảo sát vào tháng 4, 7, 10, 12/2011

- Địa điểm nghiên cứu:

Tiến hành thu mẫu ở các bãi nuôi ngao vùng cửa sông Văn Úc và cửa sông Bạch Đằng

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp điều tra phỏng vấn, thu thập thông tin:

Thu thập, tổng hợp các tài liệu về ảnh hưởng của môi trường nước, trầm tích, thuỷ sinh vật đến ngao nuôi; hàm lượng kim loại nặng trong môi trường nước, trầm tích, trong ngao nuôi và khả năng tích tụ kim loại nặng trong cơ thể ngao, ở trong nước và trên thế giới

- Thu thập, tổng hợp các tài liệu về điều kiện tự nhiên, khí tượng thuỷ văn và môi trường ở vùng ven biển Hải Phòng

- Tiến hành điều tra phỏng vấn các thông tin về tình hình nuôi ngao (diện tích, mật độ nuôi, sản lượng, con giống, kỹ thuật nuôi, thời gian nuôi, thời gian thu hoạch, chế độ chăm sóc…) ở vùng ven biển Hải Phòng

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

- Tiến hành thu thập mẫu môi trường, trầm tích và mẫu ngao theo hướng dẫn trong TCVN 5998-1995 và “ Quy định về phương pháp quan trắc

và phân tích môi trường ” của Tổng cục Môi trường – Bộ TN và MT (2002)

- Tiến hành thu mẫu ở 3 địa điểm nghiên cứu, mỗi lần thu ở 3 bãi nuôi, mỗi bãi thu ở 3 vị trí khác nhau

- Các thông số môi trường nước được quan trắc và thu mẫu vào thời điểm thủy triều lên: nhiệt độ, độ muối, DO, pH được đo ngay tại hiện trường bằng các thiết bị đo nhanh theo hướng dẫn của nhà sản xuất

- Mẫu trầm tích được thu vào thời điểm thủy triều xuống Mẫu trầm tích được thu bằng cuốc chuyên dụng có diện tích 0,025 m2, thu ngẫu nhiên ở lớp bề mặt của bãi nuôi ngao khoảng 10-15cm (ngao trưởng thành thường sống trong nền đáy cách bề mặt từ 7-10cm), Tại mỗi điểm khảo sát, thu mẫu trí, 3 mẫu này được trộn đều, sau đó lấy 500g mẫu cho vào túi nilon

- Tiến hành thu mẫu ngao bằng cào hoặc tay, thu đồng thời với việc thu mẫu môi trường trầm tích theo các điểm khảo sát Tại mỗi điểm khảo sát ( bãi nuôi ngao nghiên cứu) tiến hành thu mẫu ngao ở 3 vị trí đồng thời với vị trí lấy mẫu trầm tích Mẫu ngao được bảo quản mát và đưa về phòng thí nghiệm xử lý trong ngày

- Cách bảo quản mẫu :

+ Với mẫu nước: tiến hành axit hóa mẫu nước bằng axit HCl để tránh các ion kim loại hấp phụ lên thành bình hoặc chai lọ

+ Mẫu trầm tích: sau khi thu mẫu bảo quản lạnh ở khoảng 40C

+ Ngao thu được sẽ được bảo quản mát rồi đưa về phòng hóa học của viện Hải sản để tiến hành phân tích

3.2.3 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

Phân tích xác định hàm lượng Cd và Pb trong nước và trầm tích theo

“Sổ tay hướng dẫn quan trắc và phân tích môi trường; Phần 1- Môi trường nước; Phần 2- Môi trường trầm tích” của Cục Bảo vệ Môi trường, Bộ TN và

MT (2002), theo tài liệu “Standard Methods for the Examination of Water and wastewater” của APHA (1999)

• Phân tích các kim loại trong môi trường nước

- Hàm lượng Pb, Cd được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật tạo phức giữa kim loại và Amoni Pyrolidine Dithiocabamat (APDC) và chiết bằng dung môi Methyl Isobutyl Keton (MIBK) để làm giàu kim loại trong mẫu lên và loại độ muối cao Quy trình

phân tích được tiến hành theo tiêu chuẩn của Việt Nam TCVN 6193: 1996 và APHA (1999) trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (AAS)

• Phân tích các kim loại trong môi trầm tích

- Hàm lượng Pb, Cd được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa được tiến hành đo trên máy AAS

Cách làm: Mẫu trầm tích sau khi thu về thì tiến hành phơi trong điều kiện nhiệt độ phòng 2-3 ngày rồi nghiền nhỏ và sàng lọc Lấy 1g mẫu trầm tích đã được xử lý cho vào thiết bị phá mẫu bằng bình kín chịu áp suất cao Teflon, cho thêm15ml HNO3 và 3ml H2O2, sau đó để trong tủ nhiệt ở 1700C trong 2 giờ để tro hóa, Mẫu được tiến hành lọc và dung dịch sau lọc định mức đến 100ml tiến hành đo trên máy

• Phân tích các kim loại trong ngao

- Xác định hàm lượng Hg, Pb trong ngao theo tiêu chuẩn ngành số 28 TCN 2000 của Bộ NN và PTNT và AOAC ( Association of Official Analytical Chemists – Hiệp hội các nhà hóa phân tích, 2002)

- Để phân tích mẫu ngao trên máy quang phổ thì điều kiện bắt buộc là phải đưa mẫu ngao về dạng nước Do đó, phải xử lý mẫu ngao và phá mẫu ngao như sau:

* Xử lý mẫu ngao:

+ Ngao được tiến hành mổ để lấy thịt

+Tiến hành loại nước trong ngao bằng cách để ngao há miệng, làm khô bằng giấy thấm

+ Thịt ngao được xay bằng máy xay nghiền chuyên dụng để đồng nhất mẫu

* Phá mẫu ngao:

+ Tiến hành phá mẫu bằng dụng cụ Teflon Dụng cụ Teflon có khả năng chịu được nhiệt độ 1700C, dụng cụ được vặn kín bằng dụng cụ chuyên dụng để tránh hiện tượng thất thoát mẫu

+ Dùng cân điện tử cân 1g mẫu ướt, thêm 15ml HNO3 và 3ml H2O2, sau đó để trong tủ nhiệt ở 1700C trong 2 giờ

+ Sau đó chờ dụng cụ Teflon nguội đến nhiệt độ phòng Mở dụng cụ từ

từ để thoát khí axit dư

+ Mẫu được chuyển thành dạng nước, tiến hành lọc rồi pha loãng mẫu bằng nước cất tới định mức 100 ml Sau đó đo trên máy quang phổ AAS

- Xác định chiều cao của ngao là khoảng cách từ mép bản lề tới mép

vỏ đối diện

- Xác định trọng lượng toàn thân, vỏ, thịt (mô) ngao bằng cân điện tử,

sử dụng bộ giải phẫu để tách vỏ và mô

+ Đưa mẫu ngao nên cân điện tử để cân

+ Dùng dao chuyên dụng từ từ cắt đứt cơ khép vỏ trước và cơ khép vỏ sau của ngao để 2 mảnh vỏ ngao mở ra, rồi loại bỏ riêng phần thịt và vỏ ngao

+ Tiếp tục cân phần vỏ ngao, thịt ngao

Lưu ý:

- Trong tất cả quá trình tiến hành phân tích mẫu đều sử dụng nước cất 2 lần

- Cách phá mẫu ngao, mẫu trầm tích được tiến hành theo quy tình của AOAC 999.10.1999 (Association of Official Analytical Chemists-Tổ chức hiệp hội các nhà hóa phân tích)

3.2.4 Phương pháp phân tích số liệu

- Sử dụng phương pháp thống kê thông thường xử lý số liệu, đánh giá tích

tụ và mối liên hệ hàm lượng Pb, Cd trong ngao với các thành phần môi trường

- Sử dụng giới hạn cho phép trong QCVN 10:2008 mục áp dụng nuôi trồng thuỷ sản để đánh giá chất lượng môi trường nước nuôi ngao

- Sử dụng ngưỡng TELs, PELs quy định giới hạn nồng độ các kim loại trong trầm tích của Canada(Canadian Sediment Quality Guidelines, Environmental Canada, 1999) (18) để so sánh đánh giá chất lượng môi trường trầm tích ở các khu vực nghiên cứu

- Sử dụng tiêu chuẩn ngành của Bộ NN và PTNT, 28 TCN 193:2004,

Quyết định số 46/2007/QÐ-BYT của Bộ Y tế và quy định nồng độ tối da cho

phép trong nhuyễn thể hai mảnh vỏ của EC No 221/2002 (Hội đồng Châu Âu)

để so sánh đánh giá hàm lượng Cd, Pb trong cơ thể ngao nuôi ( bảng 2.1 )

Bảng 2 Giới hạn cho phép của các thông số kim loại trong ngao

Thông

số Đơn vị

Tiêu chuẩn BTS sô TCN 193:2004

Quyết định

Bộ Y tế số 46/2007/QÐ-BYT

EC No 221/2002 ( Luật EU )

Tính toán hệ số tích tụ kim loại trong ngao:

+ Hệ số tích tụ sinh học (BCF: Bioconcentration Factor)

Hệ số tích tụ sinh học là tỷ lệ của sự tập trung chất ô nhiễm trong sinh vật sống dưới nước tại nơi nguồn cung cấp chất ô nhiễm duy nhất tiếp xúc trực tiếp với sinh vật sống Hệ số BCF này thay đổi không đáng kể theo thời gian được định nghĩa theo hàm dưới đây:

- BCF được tính toán bằng dữ liệu thực nghiệm (L/kg)

- Ct: nồng độ chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật (mg/kg)

- Cw: nồng độ chất ô nhiễm trong nước (mg/L) được định nghĩa là tổng nồng độ hòa tan (dạng không tạo phức)

+ Hệ số tích tụ sinh học trầm tích (BSAF: Biota-sendiment

accumulation factor)

Hệ số tích tụ sinh học trầm tích là quan hệ sự tập trung tương đối của

nồng độ một chất trong mô của sinh vật sống với nồng độ chất đó trong trầm

tích (Boese and Lee, 1992)

s

tC

C BSAF=

Trong đó:

- BSAF được tính toán bằng dữ liệu thực nghiệm (kg tt/kg mô)

- Cs là nồng độ của chất ô nhiễm trong trầm tích (mg/kg)

- Ct là nồng độ của chất ô nhiễm trong mô sinh vật (mg/kg mô, tốt nhất là theo trọng lượng)

Hình Sơ đồ khu vực khảo sát thu mẫu ở các vùng nuôi ngao ven biển Hải Phòng

PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, khí tượng thuỷ văn ở khu vực ven biển Hải Phòng

4.1.1 Điều kiện tự nhiên:

Thành phố Hải Phòng nằm ở ven bờ phía Tây Vịnh Bắc Bộ trong tọa độ

20o30'39" - 21o01'15"N, 106o23'39" - 107o08'39"E Diện tích tự nhiên của Hải Phòng là 1.519,2 km2 với chiều dài bờ biển tới 125 km Hải Phòng có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc thuộc hệ thống sông Thái Bình, đổ ra biển qua một số cửa sông chính là cửa sông Thái Bình, cửa sông Văn Úc, cửa sông Lạch Tray, cửa Cấm và cửa sông Bạch Đằng Ngoài khơi Hải Phòng có nhiều đảo lớn nhỏ rải rác và có hai đảo lớn là Cát Bà và Bạch Long Vĩ

Khu vực bãi nuôi ngao ven biển Hải Phòng nghiên cứu thuộc vùng cửa sông Bạch Đằng và cửa sông Văn Úc, đây là một trong các cửa sông lớn của miền Bắc Vùng cửa sông Bạch Đằng là vùng cửa sông hình phễu, đang bị ngập chìm hiện tại, thiếu hụt bồi tích nên lấn sâu vào lục địa Dưới tác động của quá trình sông và biển, vùng cửa sông Bạch Đằng tạo ra các dạng địa hình phong phú và đa dạng: bãi triều rộng với hệ thống lạch triều dầy đặc [8]

Tuy nhiên, đây cũng là nơi tích luỹ và phân tán các chất ô nhiễm từ lục địa như các chất hữu cơ, kim loại nặng, hoá chất bảo vệ thực vật vì các khu vực cửa sông là các bẫy ô nhiễm, có khả năng tích tụ các chất ô nhiễm Hàng năm, vùng cửa sông Bạch Đằng tiếp nhận khoảng 18,7 triệu m3 nước ngọt và gần một nghìn tấn kim loại nặng (gồm Cu, Pb, Zn, As, Hg, Cd), 5 tấn thuốc trừ sâu, 164 tấn phân hoá học và khoảng 21,6 nghìn tấn dầu mỡ [14, 15]

4.1.2 Điều kiện khí tượng:

Khí tượng ven biển Hải Phòng chịu sự ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa Mùa gió Tây Nam (mùa mưa) hoạt động từ tháng 4 - 9, hướng gió Đông Nam thịnh hành từ tháng 4 - 7, thời tiết nóng và ẩm ướt Mùa gió Đông

Bắc (mùa khô) hoạt động từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, với hướng gió Đông Bắc chủ đạo từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau, thời tiết lạnh và khô Nhiệt độ không khí trung bình mùa mưa trên 25oC, tháng 7 và tháng 8 có nhiệt độ không khí cao nhất Mùa khô, nhiệt độ không khí trung bình khoảng

từ 16 - 21oC, nhiệt độ thấp nhất có ngày xuống dưới 10oC Các tháng giao thời, chênh lệch nhiệt độ trong ngày thường lớn Độ ẩm không khí tương đối trung bình nhiều năm là 81,9%, độ ẩm nhỏ nhất trung bình nhiều năm là 43,2%, lớn nhất đạt 97,9%

Lượng mưa trung bình các năm dao động trong khoảng 1500 - 1800mm Lượng mưa trung bình nhiều năm khá cao, đạt khoảng 1750mm/năm, số ngày mưa bình quân trong năm khoảng 80 - 90ngày/năm Lượng mưa chủ yếu tập trung vào các tháng 5 - 8, chiếm khoảng 75% tổng lượng mưa trong cả năm

4.1.3 Điều kiện thuỷ văn:

Chế độ thủy triều vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng của chế độ nhật triều vùng biển ven bờ với biên độ triều gần lớn nhất Việt Nam Đây là điều kiện thuận lợi cho NTTS về mặt cấp, thay nước và trao đổi nước góp phần điều hoà chất lượng môi trường nước trong đầm nuôi Hàng năm thủy triều có biên

độ lớn vào các tháng 5 - 7 và 10 - 12, biên độ nhỏ vào các tháng 3, 4 và 8, 9 Trong các loại dòng chảy ven bờ ở khu vực nghiên cứu, dòng triều là thống trị (chiếm 60 - 90%), quy định tính chất của dòng tổng hợp Dòng tổng hợp đạt tốc độ cao trung bình 50 - 80cm/s, cao nhất đạt 100cm/s ở cửa nam Triệu, Lạch Huyện Khu vực cửa Bạch Đằng, tốc độ chảy xuống cực đại 90cm/s và chảy lên cực đại 60cm/s

Dòng chảy mùa lũ (tháng 6 - tháng 10), lưu lượng nước chiếm 75 - 85%

cả năm; Mùa cạn (tháng 11 - tháng 4) chỉ chiếm 15 - 20% cả năm Hàng năm, lưu lượng nước nhỏ nhất thường xuất hiện vào tháng 3 Tốc độ dòng chảy ở cửa vào mùa khô ít khi đạt quá 50cm/s, vào mùa lũ có thể đạt 200cm/s đến 250cm/s Ngược lại, khi triều lên dòng chảy bị lấn át hoặc bị triệt tiêu

4.1.4 Tình hình nuôi ngao ở Hải Phòng:

Ở Hải Phòng, nuôi ngao đã được triển khai thực hiện ở các vùng ven biển như Đồ Sơn, Kiến Thuỵ, Tiên Lãng, Cát Hải, Đình Vũ (Hải An), song diện tích nuôi ngao tập trung chủ yếu ở vùng cửa sông Bạch Đằng và vùng ven biển huyện Tiên Lãng

Hiện nay, huyện Cát Hải có diện tích trên 100ha bãi triều để nuôi ngao, tập trung chủ yếu ở hai khu vực nuôi chính là xã Đồng Bài Cuối với diện tích khoảng 30 - 40ha và xã Phù Long với diện tích 15 - 20 ha Ở huyện Tiên Lãng,

dự án " Ứng dụng khoa học công nghệ, xây dựng mô hình sản xuất giống và nuôi ngao thương phẩm khu vực bãi bồi ven biển huyện Tiên Lãng" được thực hiện trên diện tích 1.000 ha trong giai đoạn 1 Diện tích ngoài đê biển, cồn cát

có tiềm năng nuôi ngao còn khoảng 10.000ha Các loài được nuôi chủ yếu ở

khu vực là ngao dầu (M meretrix) và ngao Bến Tre (M lyrata) Trong đó, ngao

Bến Tre là đối tượng chính, được nuôi phổ biến ở khu vực cửa sông Bạch Đằng

Nhìn chung, nghề nuôi ngao ven biển Hải Phòng nói riêng và cả nước nói chung rất phát triển về diện tích, mang lại giá trị kinh tế cao, đóng vai trò quan trọng trong nuôi hải sản

Tuy nhiên, trong những năm gần đây nghề nuôi ngao ven biển cả nước đang phải đối mặt với nhiều vấn đề môi trường nảy sinh như tình trạng ô nhiễm, suy thoái và sự cố môi trường ngày một gia tăng dẫn đến những sự cố gây chết hàng loạt, thiệt hại lớn về kinh tế cho người nuôi

Như ở xã Đông Minh và Nam Thịnh huyện Tiền Hải (Thái Bình) xẩy ra

sự cố liên tiếp trong những năm gần đây Các nguyên nhân chủ yếu được đánh giá do suy thoái ô nhiễm môi trường và quá trình nuôi không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật