tóm tắt luận án tiến sĩ Nghiên cứu sự tích tụ một số chất ô nhiễm hữu cơ bền trong môi trường biển ven bờ phía Bắc Việt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN D n T n N NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ BỀN TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN VEN BỜ PHÍA BẮC... Tín ấp t ết ủ ề t Hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

D n T n N

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM HỮU

CƠ BỀN TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN VEN BỜ PHÍA BẮC

C n trìn ợ o n t n tạ :

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

N n dẫn k o ọ : PGS.TS Trần Đức Thạnh

PGS.TS Trần Văn Quy

P ản b ện :

P ản b ện :

P ản b ện :

Luận án này sẽ ợ bảo vệ tr Hộ ồn ấp Đạ ọ Quố ọp tạ tr n Đạ ọ K o ọ Tự n ên Vào hồi giờ ngày tháng năm………

Có t ể tìm ểu luận án tạ :

- Thư viện Quốc gia Việt Nam;

- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

MỞ ĐẦU

1 Tín ấp t ết ủ ề t

Hóa chất bảo vệ thực vật nhóm cơ clo (OCPs) và nhóm hóa chất phụ policlobiphenyl (PCBs) nằm trong nhóm ô nhiễm hữu cơ bền (POPs), nhóm gây rối loại nội tiết, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây các tác động xấu cho nội tạng và gây ung thư cho người [76]

Các bằng chứng về t ch tụ sinh học đáng ch nhất nằm ở đầu chu i thức ăn trong quần x trên cạn c ng như dư i nư c [92] Các loài chim và cá b POPs tác động n ng nề đến cơ th , ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của từng loài Chẳng hạn, cá ơn đẻ trứng có các phôi d thường trong điều kiện th nghiệm v i môi trường nư c

có dư lư ng T là 2,4 mg kg Điều đó dẫn t i một số loài cá và chim b tiệt chủng [93] o vậy POPs đ trở thành mối quan tâm l n nhất của cộng đồng, trong đó có vấn đề bảo vệ sức khỏe và hoạch

đ nh ch nh sách quản l môi trường đối v i POPs trên phạm vi toàn cầu [1, 86]

Ở Việt Nam, những nghiên cứu đánh giá tồn lưu và ảnh hưởng của OCPs và PC s trong môi trường bi n đến các loài động, thực vật thủy sinh nói chung, và môi trường bi n ven bờ nói riêng còn rất hạn chế Việc nghiên cứu những vấn đề đ nêu trong phạm vi rộng l n của bi n và cùng thời đi m đối v i cả ba h p phần nư c, trầm t ch và sinh vật là tốn k m thời gian, công sức và kinh ph Đ đóng góp vào việc đánh giá biến động và sự phân bố hàm lư ng OCPs và PC s trong môi trường bi n Việt Nam ch ng tôi đ lựa

chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu sự tích tụ một số chất ô nhiễm hữu cơ bền trong môi trường biển ven bờ phía Bắc Việt Nam”

2 Ý n ĩ ủ ề t

2.1 ủ đề tài: 1-Cho thấy sự xuất hiện hàm lư ng

chất OCPs và PC s trong h p phần nư c, trầm t ch và mô th t ngao của vùng bi n ven bờ ph a c Việt Nam; 2-Hệ số t ch tụ sinh học của mô th t ngao v i OCPs và PC s là bư c đầu đ t nh tiếp sự khuếch đại sinh học v i chất ô nhiễm hữu cơ bền trong hệ sinh thái

bi n ven bờ Việt Nam; 3- Đ nh hư ng cho việc xây dựng ch nh sách quản l môi trường bi n nói chung và môi trường bi n ven bờ nói

riêng

t ti ủ đề tài Góp phần vào việc bảo vệ môi

trường và tài nguyên bi n, đ nh hư ng cho chiến lư c phát tri n bền vững của quốc gia về quy hoạch các vùng nuôi trồng, các khu công

nghiệp, vùng kinh tế trọng đi m ven bi n ph a c Việt Nam Góp phần

đ nh hư ng xây dựng các tiêu chuẩn chất lư ng hải sản ở Việt Nam

3 Mụ tiêu n ên ứu:

- Xác đ nh đ c đi m phân bố hàm lư ng chất ô nhiễm hữu cơ bền

OCPs và PC s trong nư c - trầm tích - sinh vật vùng bi n ven bờ

ph a b c Việt Nam

- Đánh giá khả năng t ch tụ OCPs và PC s trong cơ th sinh vật

ngao (Meretrix lyrata) thông qua hệ số t ch tụ sinh học ( AF và

BSAF)

- Góp phần xây dựng bản đồ ô nhiễm POPs ở môi trường bi n Việt

Nam

4 N n ón óp m ủ luận án:

- Xác đ nh sự tồn tại đồng thời của hàm lư ng OCPs và PC s

trong các h p phần bi n ven bờ ph a c Việt Nam là nư c, trầm

t ch và ngao Meretrix Lyrata

- Đánh giá biến động hàm lư ng theo t nh chất mùa đ c trưng cho vùng v nh đảo ven bờ; vùng c a sông châu th ; và vùng bi n hở

- Đánh giá t lệ hàm lư ng OCPs, PC s giữa môi trường nư c,

trầm t ch và ngao Meretrix Lyrata ở ba ki u vùng ven bờ Từ đó r t

ra khả năng t ch tụ sinh học của ngao Meretrix Lyrata đối v i OCPs

và PC s ở m i vùng bi n

- T nh hệ số t ch tụ sinh học của ngao Meretrix Lyrata đối v i

OCPs, PC s trong từng vùng và toàn vùng bi n ven bờ ph a c Việt Nam làm cơ sở khoa học góp phần gi p các ban ngành chức

năng thực hiện quản l an toàn thực phẩm

- Đánh giá xu hư ng phân bố và t ch tụ OCPs, PC s trong vùng ven bờ và các hoạt động cần nghiên cứu tiếp theo

5 Cấu tr luận án

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 N uồn phát sin v một số tá ộn

1.1.1 Ngu n ph t sinh OCPs v PCBs

Thuốc trừ sâu T đư c nhà khoa học người Thụy S Paul Muller phát minh, đưa ra th trường từ năm 1944 và đư c trao giải Nobel Sinh học và Y tế năm 1948 [42] Công nghiệp sản xuất PCBs trên thế gi i b t đầu từ Mỹ từ năm 1929 đến cuối những năm 70, các

nư c sản xuất PC s chủ yếu trên thế gi i bao gồm Autralia, Trung Quốc, Pháp, Đức, Ý, Nhật, Tây an Nha, Mỹ và Anh [59]

1.1.2 c ộng c a OCPs v PCBs

Từ năm 1998, cộng đồng quốc tế đ nhận đ nh thuốc trừ sâu cơ clo là một thảm hoạ cho môi trường [106] Năm 1966, nhà hóa học Thụy Đi n Tiến s Soren Jensen phát hiện PC s là chất gây ô nhiễm

môi trường Chương tr nh độc học quốc gia Mỹ đ khẳng đ nh

PC 126, h n h p PC 126 và PC 153 là chất gây ung thư [89]

1.2 Tìn ìn n ên ứu OCPs v PCBs tron m tr n

nh h nh nghiên cứu về OCPs v PCBs trên th gi i

Các hội ngh Thư ng đỉnh ở Kyoto, ở Rio de Janeiro, ở onn từng đưa ra nhận đ nh cần loại bỏ ngay một số loại thuốc trừ sâu trong đó có nhóm OCPs và PC s [103]

Có th nói PC s là một chất ô nhiễm ph biến V ch ng đư c

t m thấy trong tất cả các loài động thực vật bi n, như cá, động vật có

v , và các loài chim, đ c biệt là các loài chim ăn cá, trứng chim và cả con người Tất cả dân cư ở Mỹ đều có một lư ng PC s trong mô m [46] Sự xuất hiện hàm lư ng PC s trong các vi sinh vật bi n, cá

bi n, chim và động vật trên cạn và con người đ đư c Viện Khoa học

New York công bố năm 1979 ( )

nh h nh nghiên cứu OCPs v PCBs Việt Nam

Quan tr c OCPs trong môi trường nư c bi n liên tục 10 năm cho thấy sự xuất hiện và biến động hàm lư ng các OCPs [30] Trong h p tác ASEAN v i Canada năm 1999, dự án quan tr c ô nhiễm Việt Nam và các nghiên cứu cơ sở - h p phần khoa học bi n - có phát hiện đư c 18 đồng phân PAHs và OCPs trong trầm t ch m t, hàm

lư ng các OCPs tập trung cao ở C a Lục và vư t ngư ng tác động đến môi trường của Canada (TEL) [36] Từ năm 1998 đến 2008, những nghiên cứu môi trường khu vực bi n ven bờ ph a c Việt Nam chỉ khảo sát OCPs và PC s trong môi trường nư c, trầm t ch khu vực V nh Hạ Long, đồng bằng sông Hồng [30] H p tác nghiên cứu v i t chức IR - Pháp cho thấy nhóm T vư t tiêu chuẩn môi trường [29] Khu vực ven bờ từ c a Thái nh đến c a a Lạt,

hàm lư ng các OCPs đư c phát hiện trong các mẫu trầm t ch, sinh vật đáy (ngao, tôm, cua) ở cả mùa khô và mùa mưa [76]

Nghiên cứu về tồn dư OCPs và PC s khu vực bi n ven bờ và vùng bờ Việt Nam còn nhiều hạn chế như không đồng bộ giữa các

h p phần và các đơn chất của nhóm khác nhau trong m i nghiên cứu chuyên biệt

1.3 Đ ều k ện tự n ên vùn b ển ven b p í bắ V ệt N m

a h nh v tr m tích

ừ Móng C i n Sơn: Trầm t ch đáy bi n ven bờ từ độ sâu

30m trở lại, chủ yếu là bùn cát bột màu xám xanh ho c xám tro [18]

ừ Sơn n Lạch rường: Trầm t ch bề m t chủ yếu bùn bột,

bùn s t bột nh o mầu nâu, nâu hồng, đôi khi có m t các khoảng cát, cát bột [16] Trầm t ch ven bờ châu th sông Hồng phân bố m n dần

về hai ph a bi n và lục đ a k từ đường mực bi n trung b nh; độ hạt trầm t ch m n dần từ khu vực Đông c xuống Tây Nam Tại vùng triều, trầm t ch m n dần từ dư i lên trên [20]

hí h u v th v n

Dải ven bờ Tây V nh c ộ mang đ c trưng nhiệt đ i gió mùa, mùa Đông lạnh và lạnh vừa, mùa hè nóng trùng v i mùa mưa vào mùa gió Tây Nam [17] Các sông đ vào bờ Tây V nh c ộ phân chia thành 4 lưu vực ch nh: sông nhỏ vùng Đông c; hệ thống sông Hồng và Thái nh; hệ thống sông M - sông Cả và hệ thống sông Gianh – Hương [18, 22]

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Đố t ợn n ên ứu

2.1.1 Chất ô nhiễm hữu cơ bền nhóm OCPs và PCBs

Nhóm OCPs: Lindan; Aldrin; Endrin; Dieldrin; DDE; DDD; 4,4-DDT; nhóm PCBs (28, 52, 101, 153, 137, 180) [61,74]

4,4-2.1.2 Vùng biển ven bờ từ r Cổ n Cửa Lò

a ki u vùng bờ: Vùng V nh Hạ Long; Vùng c a sông châu th ; Vùng ven bờ không có đảo ch n [14, 17]

2.2 Các p n p áp n ên ứu

2.2.1 ổng hợp t i liệu

2.2.2 Phương ph p lấ mẫu nghiên cứu

Mẫu khảo sát đư c thu đại diện mùa khô (tháng ba) và mùa mưa (tháng tám) từ năm 2009 đến 2013 ở các vùng nghiên cứu theo quy

tr nh kỹ thuật hư ng dẫn trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn

2.2.3 Phương pháp phân tích OCPs và PCBs

2.2.3 C uẩ bị mẫu: Mẫu nư c [36]; trầm t ch [96]; th t ngao [97] 2.2.3 P ươ p áp sắ ý í ết ối ECD: ung d ch chiết mẫu

chứa hàm lư ng OCPs và PC s đư c bơm vào hệ thống máy phân tích GC/ECD đ cài đ t chương tr nh tối ưu, [60, 85]

2.2.3 P ươ p áp t á đá iá ết qu

Phân t ch các mẫu: mẫu tr ng; mẫu thêm [16, 87] và mẫu l p đ xác đ nh: độ thu hồi (R%); độ lệch chuẩn (S ); gi i hạn phát hiện phương pháp (M L) [60, 98]

4 Phương ph p so s nh v i c c tiêu chuẩn môi trường

2.2.5 Phương ph p phân tích cấp hạt tr m tích

Theo Wentworth (1991), k ch c hạt cát từ 63 µm trở lên, và các hạt có k ch c từ 63 µm đến 2 µm là bột và nhỏ hơn nữa là hạt s t

Những trầm t ch có khả năng lưu giữ chất ô nhiễm cao là dạng bột,

s t, có cấp hạt nhỏ hơn 63 µm [62,68]

2.2.6 Phương ph p nh gi tích tụ bằng hệ số BAF v BSAF

Theo tài liệu hư ng dẫn áp dụng phương pháp nghiên cứu t ch tụ của chương tr nh độc chất thủy văn thuộc Cục Nội vụ và khảo sát đ a chất Hoa Kỳ USGS [45, 111]

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đặ ểm ó lý m tr n tự n ên á vùn n ên ứu

3.1.1 ặc iểm hóa lý môi trường nư c ven bờ

Đ c đi m hóa l của môi trường nư c bi n tại v tr lấy mẫu trong hai đ t thu mẫu c ng biến động tăng dần từ Trà C đến C a

Lò, nhưng độ muối giảm trong các vùng c a sông th hiện tác động của khối nư c sông v i thủy triều, điều này có th gây biến đ i mạnh hàm lư ng OCPs và PC s giữa mùa khô và mùa mưa

Theo điều kiện tự nhiên và kết quả khảo sát sự biến đ i của các thông số hóa l , có th chia vùng nghiên cứu thành ba vùng Vùng một, từ Trà C đến đảo Cát à v i dao động các thông số hóa l là: nhiệt độ: 18 - 320C; độ m n: 10 - 31 ‰; Ô xy hòa tan: 5,4 - 7,0 mg/L; độ pH: 6,68 - 8,01 Vùng hai, từ c a sông ạch Đằng đến c a Đáy v i dao động các thông số hóa l là: nhiệt độ: 17 - 330C; độ

m n: 1 - 30 ‰; Ô xy hòa tan: 4,6 - 6,7 mg L; độ pH: 6,4 - 8,01; Vùng ba, từ Lạch Trường đến c a Lò v i dao động các thông số hóa

lý là: nhiệt độ: 24 - 300C; độ m n: 11 - 31‰; Ô xy hòa tan: 5,6 - 7,4

mg L; độ pH: 8,0 - 8,45 ( ) Môi trường nư c vùng một,

vùng ba có chế độ nhiệt muối n đ nh và cao hơn vùng hai Xu

hư ng biến động môi trường hóa l ở vùng hai giữa mùa khô và mùa

mưa diễn ra mạnh nhất trong ba vùng do tập trung nhiều c a sông châu th , kết quả này phù h p v i chu i số liệu quan tr c quốc gia năm 2000 - 2010 [30]

3.1.2 ặc iểm hóa lý môi trường tr m tích ven bờ

Trầm t ch ven bờ là kết quả của các quá trình tương tác động lực sông và bi n, trong đó nư c đóng vai trò quan trọng vận chuy n và

đ a h nh có vai trò lưu giữ các vật chất lơ l ng l ng đọng lại [12, 13] Theo đó, trong vùng 1 tương ứng v i dao động thông số hóa l : Độ pH: 6,6 - 8,2; độ Eh: -19,70 ÷ -112,7; hàm lư ng hạt (< 0,063 mm):

10 - 97 %; có đ c đi m loại trầm t ch: chủ yếu là ột l n, bột nhỏ Vùng hai v i dao động thông số hóa l : Độ pH: 6,8 - 7,8; độ Eh: -27,80 ÷ -83,60; hàm lư ng hạt (< 0,063 mm): 10,4 - 65,4 %; có đ c

đi m loại trầm tích tương ứng: chủ yếu là Bùn bột l n Vùng ba v i dao động thông số hóa l và đ c đi m trầm t ch: Độ pH: 7,2 - 8,1; độ Eh: -53,6 ÷ -90,60; hàm lư ng hạt (< 0,063 mm): 17,3 - 100 %; Loại trầm t ch: chủ yếu là ùn bột nhỏ iến đ i về độ pH không l n giữa

ba vùng trầm t ch, nhưng độ Eh thay đ i mạnh giữa vùng hai v i vùng một và ba Theo t lệ cấp hạt lưu giữ chất ô nhiễm (< 0,063 mm) th trầm t ch vùng một và ba có khả năng t ch tụ nhiều chất ô

nhiễm ( )

3.2 Đặ ểm mẫu ngao (Meretrix lyrata vùn ven b

Ngao tr ng ở vùng ven bờ Việt Nam, theo phân loại (Sowerby,

1851) có tên La tinh là Meretrix lyrata Ch ng sống trong vùng nư c

l , môi trường trầm t ch cát pha bùn (60-70%) và ở trong l p trầm

t ch m t 0-10 cm, tăng trưởng mạnh từ tháng thứ 2 đến tháng thứ 4 Vào mùa mưa l giảm độ m n, ngao tr ng phải ngậm vỏ không b t mồi trong thời gian dài [27] Ngao trưởng thành từ 8 đến 10 tháng,

theo trọng lư ng khô có 56% Protein, 13-17% Lipid [72] Độ ẩm của

th t ngao dao động trong khoảng từ 80% đến 90% ở các k ch c trưởng thành, k ch thư c và độ ẩm trung b nh của ngao ở mùa khô và mùa mưa Đ giảm sai số khi đánh giá t ch tụ chất ô nhiễm trong mô

th t ngao giữa các vùng và thay đ i giữa các mức sinh trưởng Ch ng tôi thu mẫu ngao theo k ch c tương đồng v i khoảng k ch c của

ngao thu hoạch ở các vùng triều từ Trà C đến C a Lò ( ).

3.3 G ạn p át ện OCPs, PCBs ủ p n p áp p ân tí

Độ thu hồi của phương pháp v i mẫu thêm chất chuẩn đạt từ 80% đến 90% v i mẫu nư c, 70% đến 85% v i mẫu trầm t ch và 75% đến 85% v i mẫu ngao Độ lêch chuẩn của phương pháp từ 0,04 đến 0,31 ng l v i mẫu nư c; 0,01 đến 0,02 ng g v i mẫu trầm t ch và 0,01 đến 0,04 v i mẫu mô th t ngao Gi i hạn phát hiện của phương pháp (M L) biến động từ 0,11 đến 0,90 ng l v i mẫu nư c, 0,01 đến 0,06 ng g v i mẫu trầm t ch và 0,03 đến 0,12 ng g v i mẫu mô th t

ngao ( 4) Theo đó, kết quả hàm lư ng của m i chất sẽ bằng

giá tr trung b nh (T ) ± S Các kết quả đánh giá hàm lư ng OCPs

và PCBs ở các phần tiếp theo đư c th hiện ở giá tr trung b nh

3.4 Kết quả á n m l ợn OCPs v PCBs tron á mẫu

vùng 2 vư t GHCP (4 ng L) và Endrrin trong nư c mùa khô vùng 3

Al- drin

Diel- drin

En- drin

4,4’- DDE

4,4’- DDD

4,4’- DDT

Tổn OCPs

Vùng

1

Khô 3,01 2,19 1,17 2,47 3,62 2,02 5,99 15,31 Mưa 3,69 2,02 4,51 6,76 4,34 2,91 3,32 23,10

Vùng

2

Khô 6,81 1,13 1,92 4,33 3,28 1,90 13,33 30,45 Mưa 4,48 1,45 7,26 3,95 2,90 3,17 3,29 24,42

Vùng

3

Khô 3,40 2,05 0,01 16,18 3,78 3,70 3,35 25,94 Mưa 3,71 1,27 0,01 3,98 4,98 3,32 2,66 18,36

3.4.1.2 Hàm ư PC s tr ư bi v b

Hàm lư ng t ng PC s cao nhất ở vùng 2, thấp hơn là vùng 1 và thấp nhất là vùng 3 Có th thấy rõ sự tăng đột biến t ng hàm lư ng

PC s trong nư c vùng 2 ở cả mùa mưa và mùa khô và sự dao động

theo mùa vùng 2 và vùng 3 không l n như vùng 1 ( 6)

B ng 6 m lượng PCBs (ng/L) trong nư c BVB BVN

Vùng

1

5,06 1,87 0,39 0,48 0,21 0,71 25,48 24,45 46,86 3,32 1,51 13,11 1,88 404,81

Vùng 11,39 168,17 3,47 1,00 0,23 1,20 1.262,47

T ng hàm lư ng OCPs và PC s trong nư c bi n ven bờ ph a

c Việt Nam biến động trong khoảng 10 - 1000 ng L Trong đó, hàm lư ng OCPs ở khoảng 21,96 - 23,90 ng L và hàm lư ng PC s trong khoảng 456,91 - 576,38 ng L Như vậy, t ng hàm lư ng OCPs

và PC s trong nư c bi n ven bờ ph a c Việt Nam gia tăng chủ yếu

OCPs PCBs OCPs PCBs OCPs PCBs OCPs PCBs

Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3 OCPs&PCBs