Nghiên cứu quá trình tích lũy một số kim loại trong cá chép (cyprinpius carpio) nuôi tại trại quang trung

Vì vậy, mục tiêu của luận văn đặt ra là: Tối ưu hóa phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS có khả năng xác định một số kim loại nặng Cu, Zn, Pb, Cd trong mẫu cá.. Nghiên cứu của Trầ

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Những nghiên cứu liên quan đến đề tài 3

1.1.1 Trên thế giới 3

1.1.2 Ở Việt nam 5

1.2 Cá chép và sự tích lũy kim loại trong cá 7

1.2.1 Một số đặc điểm sinh học của cá chép 7

1.2.2 Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào cá [49] 9

1.3 Giới thiệu về kim loại nặng 12

1.3.1 Kim loại Đồng [10, 21, 25, 35] 13

1.3.2 Kim loại Kẽm [10, 21, 25,, 33, 38] 14

1.3.3 Kim loại Chì 15

1.3.4 Kim loại Cadimi 16

1.4 Một số phương pháp hiện đại để phân tích lượng vết các ion kim loại nặng 17

1.4.1 Các phương pháp điện hóa [7] 17

1.4.2 Phương pháp phổ khối lượng sử dụng nguồn cảm ứng cao tần ICP – MS [13]19 1.4.3 Các phương pháp quang phổ 19

1.5 Giới hạn cho phép của kim loại trong nước, trầm tích, cá chép 24

1.6 Mức độ tích lũy lũy sinh học của các kim loại trong cá [52] 25

1.7 Khu vực nghiên cứu [2] 26

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 28

2.2 Đối tượng nghiên cứu 28

2.3 Trang thiết bị, hóa chất 28

2.3.1 Thiết bị, dụng cụ 28

2.3.2 Hóa chất 29

2.4 Nội dung nghiên cứu 29

2.5 Phương pháp nghiên cứu 30

2.5.1 Vị trí lấy mẫu 30

2.5.2 Phương pháp lấy mẫu 31

2.6 Tiến hành thực nghiệm 31

2.6.1 Tiền xử lí mẫu 31

2.6.2 Quy trình phân tích hàm lượng kim loại 32

2.7 Tối ưu hóa các điều điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn, Cd và đánh giá phương pháp 33

2.7.1 Tối ưu hóa các điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn, Cd 33

2.7.2 Xây dựng đường chuẩn 34

2.7.3 Đánh giá phương pháp [24] 34

2.8 Xử lí số liệu thực nghiệm 36

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Các điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn và Cd 37

3.2 Xây dựng đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn và Cd 40

3.3 Đánh giá phương pháp 42

3.4 Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại Cu, Zn, Pb, Cd trong mẫu nước, trầm tích, thức ăn và các bộ phận của cá chép 46

3.4.1 Hàm lượng kim loại trong mẫu nước 46

3.4.3 Hàm lượng kim loai trong mẫu thức ăn 54

3.4.4 Hàm lượng kim loại trong mẫu cá 55

3.5 Ảnh hưởng của các môi trường chứa kim loại nặng lên hệ số tích tụ sinh học của các mô cá chép 663.6 Mối tương quan về sự tích lũy của từng kim loại giữa các bộ phận của

cá 70KẾT LUẬN 73TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

Cu

EC

GF

: Đồng : European Commission : Graphit Furnace GHCP : Giới hạn cho phép

TB : Trung bình

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

WHO : Tổ chức y tế thế giới

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong nước (mg/l)24

Bảng 1.2: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong trầm tích 25

theo khối lượng khô (mg/kg) 25

Bảng 1.3: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong cá 25

theo khối lượng ướt (mg/kg) 25

Bảng 3.1: Các điều kiện đo phổ F-AAS của Cu và Zn 39

Bảng 3.2: Các điều kiện đo phổ GF-AAS của Cu, Zn, Pb và Cd 380

Bảng 3.3: Chương trình hóa nhiệt độ cho lò graphit của Cu, Zn, Pb và Cd 391

Bảng 3.4: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Cu 402

Bảng 3.5: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Zn 402

Bảng 3.6: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Pb 413

Bảng 3.7: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Cd 413

Bảng 3.8: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phương pháp khi phân tích 424

kim loại Cu 42 Bảng 3.9: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phương pháp khi phân tích 424

kim loại Zn 42 Bảng 3.10: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phương pháp khi phân tích 435

kim loại Pb 43 Bảng 3.11: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phương pháp khi 435

phân tích kim loại Cd 43

Bảng 3.12: Độ đúng của phương pháp khi phân tích kim loại Cu 446

Bảng 3.13: Độ đúng của phương pháp khi phân tích kim loại Zn 446

Bảng 3.14: Độ đúng của phương pháp khi phân tích kim loại Pb 457

Bảng 3.15: Độ đúng của phương pháp khi phân tích kim loại Cd 457

Bảng 3.16: Kết quả phân tích Cu, Zn, Pb và Cd trong mẫu chuẩn DORM-3 468

Bảng 3.17: Hàm lượng kim loại tổng số trong nước qua 3 đợt lấy mẫu (µg/l) 49 Bảng 3.18: Hàm lượng tổng của kim loại trong trầm tích qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg)491

Bảng 3.19: Hàm lượng các kim loại nặng dạng trao đổi trong trầm tích qua 3 đợt

nghiên cứu (mg/kg) 524Bảng 3.20: Hàm lượng kim loại trong thức ăn qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg khô) 546Bảng 3.21: Hàm lượng kim loại tổng số trong cơ cá qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg khô)568Bảng 3.22: Hàm lượng kim loại tổng số trong gan cá qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg

khô) 591Bảng 3.23: Hàm lượng kim loại tổng số trong ruột cá qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg

khô) 613Bảng 3.24 : Hàm lượng kim loại tổng số trong mang cá qua 3 đợt lấy mẫu 646Bảng 3.25: Hệ số tích lũy kim loại (BSAF) trong trầm tích, (BCF) trong nước và thức ăn đối với các cơ quan của cá qua 3 đợt lấy mẫu……… 72 Bảng 3.26: Hệ số tương quan về sự tích lũy kim loại giữa các bộ phận của cá 704

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Hình ảnh về cá chép 7

Hình 1.2: Cấu tạo của cá chép 7

Hình 1.3: Quá trình tích lũy kim loại trong cá 12

Hình 1.4: Hệ thống máy AAS 233

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu 313

Hình 3.1: Đường chuẩn của Cu 413

Hình 3.2: Đường chuẩn của Zn 413

Hình 3.3: Đường chuẩn của Pb 413

Hình 3.4: Đường chuẩn của Cd 413

Hình 3.5: Hàm lượng kim loại trong nước qua 3 đợt lấy mẫu 480

Hình 3.6: Hàm lượng kim loại tổng số trong trầm tích qua 3 đợt lấy mẫu 502

Hình 3.7: Hàm lượng kim loại trong trầm tích dạng trao đổi qua 3 đợt lấy mẫu 535

Hình 3.8: Hàm lượng kim loại trong thức ăn ba đợt lấy mẫu 557

Hình 3.9: Hàm lượng kim loại trong cơ cá qua 3 đợt lấy mẫu 59

Hình 3.10: Hàm lượng kim loại trong gan cá qua 3 đợt lấy mẫu 602

Hình 3.11: Hàm lượng kim loại trong ruột cá qua 3 đợt lấy mẫu 624

Hình 3.12: Hàm lượng kim loại trong mang cá qua 3 đợt lấy mẫu 635

MỞ ĐẦU

Hiện nay, khi mức sống của người dân từng bước được nâng cao thì vệ sinh

an toàn thực phẩm đang trở thành vấn đề được quan tâm của toàn xã hội Đặc biệt, khi Việt Nam gia nhập WTO thì đây là một thách thức to lớn

Vấn đề vệ sinh, an toàn thực phẩm nói chung và vệ sinh, an toàn thực phẩm thủy sản nói riêng đang là mối quan tâm to lớn đối với các nhà sản xuất thực phẩm

và người tiêu dùng trong, ngoài nước Các thành phần gây không an toàn và vệ sinh cho người sử dụng thực phẩm rất đa dạng, trong đó có thành phần các kim loại nặng Nhiều nghiên cứu cho thấy, các kim loại nặng là một trong những nguồn gây

ô nhiễm cho môi trường, có khả năng tích lũy cao và gây độc cho hầu hết các sinh vật trên cạn, dưới nước, trong đó có cả con người Các kim loại nặng trong môi trường được đưa vào thực phẩm qua chuỗi thức ăn và tích lũy ở các mô cơ, xương, tim, bộ phận sinh dục, cơ quan tiêu hóa của các động vật thủy sản [8]

Trong những năm gần đây, ngành thủy sản Việt Nam đã có những bước phát triển đáng ghi nhận không những đáp ứng được thị trường trong nước mà còn trở thành ngành hàng xuất khẩu chủ lực Mặc dù chất lượng vệ sinh an toàn cho hàng thủy sản đã có những bước cải thiện đáng kể, nhưng vấn đề ô nhiễm, dư lượng kháng sinh, kim loại nặng vẫn còn là vấn đề cần quan tâm, đặc biệt sản phẩm phục

vụ tiêu dùng nội địa Nguyên nhân của tình trạng trên là do chưa có chỉ đạo thống nhất cho nuôi trồng thủy sản, mà chủ yếu là phát triển tự phát, quy mô vừa và nhỏ, các ao nuôi chưa có ao xử lý nước nuôi và nước thải Chính vì vậy trong thời gian qua hiện tượng để ô nhiễm môi trường nuôi do con người tạo ra từ nguồn nước thải công nghiệp, sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, nước thải chăn nuôi làm cho thủy

sản bị nhiễm bệnh, nhiễm hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng Trong

điều kiện đó, cùng với sự thiếu hiểu biết, ý thức cộng đồng kém nên việc cho thêm một số kim loại quá mức cho phép vào thức ăn chăn nuôi công nghiệp của vật nuôi nhằm phòng bệnh và tăng khả năng tiêu hóa cũng được xem là yếu tố gây nên sự ô nhiễm kim loại nặng cho môi trường cần được quan tâm

Cá chép là một loài cá nước ngọt có nguồn gốc từ Châu Âu, Châu Á Cá có thể nuôi đơn, nuôi ghép cho năng suất cao được nuôi rộng rãi, có khả năng cung cấp sản phẩm giàu dinh dưỡng quan trọng cho người tiêu dùng.Với tập tính sinh sống ở tầng đáy, nơi có nhiều bùn bã hữu cơ, thức ăn đáy và cỏ nước nên khả năng hấp thụ kim loại vào cơ thể của cá chép là rất lớn Con đường hấp thu kim loại nặng vào cơ thể cá có thể từ môi trường nước, trầm tích và thức ăn

Trại Quang Trung thuộc khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng thủy sản, Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội (nay là Học viện Nông nghiệp Việt Nam) được xây dựng và

đi vào hoạt động từ những ngày đầu thành lập trường Với diện tích 27 ha, trại phát triển theo hướng VAC (vườn - ao - chuồng) Tuy nhiên, do vị trí địa lý của trại nằm cuối nguồn nước của sông Cầu Bây nơi tiếp xúc với nước thải từ các khu công nghiệp, thuốc bảo vệ thực vật từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, các phòng thí nghiệm nên có hiện tượng ô nhiễm nặng Mặc dù vậy, đây lại là nguồn cấp nước chính cho các ao,

hồ tại khu vực này Xuất phát từ thực tế đó, việc kiểm soát an toàn thực phẩm nói chung và ô nhiễm kim loại nặng nói riêng trên thủy sản trong khu vực trại là rất cần

thiết Từ những vấn đề trình bày ở trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu quá trình tích lũy một số kim loại trong cá Chép (Cyprinus carpio) nuôi tại trại Quang Trung, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội” với 4 kim loại nghiên cứu là:

Đồng (Cu), Chì (Pb), Kẽm (Zn) và Cadimi (Cd)

Vì vậy, mục tiêu của luận văn đặt ra là:

Tối ưu hóa phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) có khả năng xác định một số kim loại nặng (Cu, Zn, Pb, Cd) trong mẫu cá

Đánh giá ả nh hưởng của môi trường nuôi (trầm tích,nước) và thức ăn tới sự tích lũy một số kim loại nặng (Cu, Zn, Pb, Cd) trong cá chép nuôi tại trại Quang Trung, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Năm 1946, ở vùng Fuchen, thuộc quận Toyoma (Nhật Bản), xuất hiện một hội chứng với đặc điểm là biến dạng xương, dễ gãy xương, đau cơ, rối loạn thận và gọi là bệnh Itai, đã làm hàng trăm người chết, thu được sự chú ý của giới y học trong vùng Các nhà nghiên cứu phát hiện ra mỗi bệnh nhân đã hấp thụ mỗi ngày 600mg Cd do ăn gạo nhiễm nước sông Jinsu bị ô nhiễm bởi quặng và xỉ từ một nhà máy chế biến Cd Cũng ở Nhật Bản, vùng đồng bằng Phusan khá phì nhiêu, vào năm 1931, công ty khoáng sản khai thác mỏ Zn mở xí nghiệp luyện kim trên thượng lưu sông Sentony, nước thải của xí nghiệp chứa nhiều Zn và Cd làm nước của sông

bị ô nhiễm nặng Các loài cá ở đây chứa hàm lượng Cd cao gây nhiễm độc cho người Năm 1965, nước sông Derwet ở Trandmania được cảnh báo là nhiễm nặng

Cd, các con sò ở vùng này nhiễm lượng Cd cao [28]

Viện Quốc tế quản lý nước (IWMI) đã khảo sát đất và tài nguyên nước vùng Phra That Phadaeng và Mae Tao ở khu vực lòng chảo Huay Mac Tao (Thái Lan), cho thấy vùng này nhiễm Cd cao gấp 94 lần tiêu chuẩn cho phép Ở Tây Ban Nha, vào mùa hè năm 1988, người ta đã kiểm tra hàm lượng Pb, Hg và Cd trong 31 loài

cá lấy mẫu từ 25 trạm ở dọc bờ biển Địa Trung Hải, kết quả cho thấy hàm lượng các kim loại đã tăng lên 30 lần và có thể gây ảnh hưởng cho con người qua chuỗi thức

ăn [28]

Tháng 3 năm 2008 R.Vinodhini Msc và cộng sự đã tiến hành thí nghiệm cho

cá chép tiếp xúc với Cr, Ni, Cd và Pb ở nồng độ gây chết trong 32 ngày Kết quả

cho thấy sự tích lũy tăng dần trong gan Thứ tự kim loại nặng tích lũy trong mang

và gan là: Cd>Pb>Ni>Cr và Pb>Cd>Ni>Cr Tương tự trong thận và cơ theo thứ tự: Pb>Cd>Cr>Ni và Pb>Cr>Cd>Ni Trong tất cả các kim loại nặng, sự tích lũy sinh

học của Pb và Cd tăng lên đáng kể trong các mô của cá chép [50]

Năm 1996 tác giả Peter Vigh và cộng sự đã so sánh nồng đô ̣ ô nhiễm của kim loại nặng trong cá được nuôi giữa ao bị ảnh hưởng bới thức ăn ô nhiễm với hồ nông phú dưỡng Nồng độ Ni, Cu, Zn, Cd , Pb và Hg đã được xác định trong mang, gan, thận, cơ và ruột cá thu thập từ hồ Balalon (Hungary) và từ một ao cá của một trang trại cá gần đó Kết quả nồng độ kim loa ̣i hầu hết cao nhất trong thận hoặc gan, thấp nhất trong cơ hoặc ruột Nồng đô ̣ Ni th ấp hơn ở gan, cơ và mang cá từ hồ Balalon, cao hơn ở ao do có nguồn nước thải Nồng đô ̣ Hg cũng thấp hơn trong ruột cá ở hồ Balaton, nhưng các bô ̣ phâ ̣n cơ thể khác cao hơn ở ruô ̣t [48]

Gudrun De Boeck và cô ̣ng sự (2004) đã công bố nghiên cứu so sánh về sự tích lũy sinh học của Cu và tốc độ t ích lũy đối với 3 loài cá : cá chép, cá hồi cầu vồng và cá hồi vân Kết quả cho thấy sự tích lũy của Cu khác nhau rõ giữa các loài

Cụ thể: Đối với cá hồi cầu vồng dư lượng và tốc độ tích lũy kim loại ở gan cao hơn Đối với cá chép dư lượng kim loạ i ở gan thấp nhưng dư lượng và tốc đô ̣ tích lũy ở thâ ̣n cao, Đối với cá hồi vân, dư lươ ̣ng và tốc đô ̣ tích lũy ở mang là thấp nhất [44] Christine vde Conto Cinier và cộng sự (1999) đã nghiên cứu về sự tích lũy

và đào thải Cd của cá chép trong và sau khi tiếp xúc với chất ô nhiễm Cá được nuôi trong hồ xây bê tông rộng 1000 lít với dòng chảy liên tục 8lít/phút của nước giếng trong 2 năm Nồng độ Cd duy trì ở mức 53mg/lít trong một hồ và 443mg/lít trong một hồ khác ở 127 ngày Kết quả, nồng độ Cd tăng mạnh trong thận và gan trong khi mức độ ô nhiễm trong cơ chỉ có ý nghĩa sau 106 ngày Sau thời gian 127 ngày tiếp xúc với Cd 53mg/l, nồng độ Cd đã cao gấp 4 lần trong thận, 50 lần trong gan và cao hơn so với cơ Đối với tiếp xúc Cd 443mg/l, nồng độ Cd ở thận cao gấp 2 lần so với gan và gấp 100 lần so với cơ Trong thận và gan, nồng độ độc hại tăng khi nồng

độ chất gây ô nhiễm trong nước tăng [41]

Năm 2006 Barbara jeziers và cộng sự cho thấy sự tích lũy kim loại phụ thuộc vào nồng độ kim loại, thời gian tiếp xúc, cách hấp thụ kim loại, điều kiện môi trường (nhiệt độ, pH, độ cứng, độ mặn) và các yếu tố nội tại khác (tuổi cá, thói quen

ăn uống) Hầu hết các kim loại tích lũy trong gan, thận và mang Cơ cá tích lũy thấp nhất so với các mô khác Tích lũy kim loại trong các cơ quan của cá gây ra các tổn thương cấu trúc và rối loạn chức năng Khả năng tích lũy theo thứ tự Fe>Zn>Pb>Cu>Cd>Hg Nồng độ Zn có thể lên đến 300µg/g trọng lượng khô Nồng

độ lớn nhất của Cu và Pb thấp hơn và thường không vượt quá 10µg/g khô Cd và Pb tích lũy lượng thấp hơn và không vượt quá 1µg/g khô [39]

Để tìm hiểu sự tích lũy Cd qua hai con đường khác nhau giữa ăn và uống Năm 1995 Kraal và cộng sự đã cho cá chép tiếp xúc với 2 nguồn khác nhau là thức

ăn nhiễm Cd và nước uống nhiễm Cd trong 4 tuần tại phòng thí nghiệm Khi tiếp xúc với thức ăn nhiễm Cd thì cá được nuôi trong nguồn nước sạch và thức ăn là ấu trùng Chironomid có lượng Cd là 99µg/l Khi nuôi trong nước nhiễm Cd 100µg/l thì

cá được cho ăn thức ăn không nhiễm Cd Kết quả cho thấy với thí nghiệm ăn thức

ăn nhiễm Cd, sự tích lũy giảm theo thứ tự Ruột > thận ≥ gan = mang > cơ Trong thí nghiệm nước nhiễm Cd, sự tích lũy giảm theo thứ tự ruột > mang > thận > gan > cơ [45]

Gần đây, năm 2012 Levent Bat và cộng sự đã lựa chọn cá bơn Psetta

maxima để đánh giá khả năng tích lũy một số kim loại Zn, Cu, Pb và Cd trong cơ,

gan và tuyến sinh dục Kết quả nồng độ Zn cao nhất tiếp theo là Cu, Pb và Cd thấp nhất trong cơ và các cơ quan (tuyến sinh dục và gan) Nồng độ kim loại trong gan

có giá trị cao nhất, trong khi ở cơ là thấp nhất [46]

Thời gian vừa qua, nhiều phương tiện truyền thông, mạng xã hội đưa thông tin về nghiên cứu của một nhóm các nhà khoa học thuộc trường Đại học Y Hà

Nội Theo khảo sát, nghiên cứu của các nhà khoa học này khẳng định có tới 98%

mẫu thủy sản ở các ao hồ Hà Nội bị nhiễm kim loại nặng như chì, thủy ngân, asenic, cadimi [36] Thông tin trên đã ảnh hưởng đến sản xuất, kinh doanh, tiêu dùng và gây hoang mang trong dư luận xã hội đối với sản phẩm thủy sản trên địa bàn Hà Nội Trước thông tin trên, Cục An toàn thực phẩm cũng đã phối hợp với Chi Cục An toàn vệ sinh thực phẩm Hà Nội , Chi cu ̣c Thủy Sản Hà Nội tiến hành kiểm tra 13 mẫu cá các loa ̣i, tôm, ốc, cua, trai, hến ta ̣i 6 chợ trên địa bàn Hà Nội Kết quả cho thấy, với các mẫu gồm: hến, ốc, trai có 2 chỉ tiêu về cadimi và chì dưới ngưỡng, riêng chỉ tiêu asen vượt giới hạn cho phép trong khoảng 1,66-2,3 lần Như vâ ̣y thông tin Thủy sản ở Hà Nội “ăn kim loại” là chưa chính xác song cũng đặt ra nhiều

lo ngại đối với vấn đề an toàn thực phẩm của người tiêu dùng trong khu vực Nghiên cứu của Trần Thị Phương (2012) về đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong một số nhóm sinh vật tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn cho thấy nước ở

2 hồ đều bị ô nhiễm kim loại Cu, Pb, As, còn đối với kim loại Cd, Hg được tìm thấy với hàm lượng thấp và đều ở dạng vết Trong bùn đáy hồ Trúc Bạch bị ô nhiễm Cu,

Pb, As Hàm lượng kim loại nặng trong bùn đáy luôn cao hơn hàm lượng kim loại nặng trong nước Cá ở hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn có hàm lượng Pb vượt tiêu chuẩn quy định của bộ y tế, dao động từ 0.5112mg/kg đến 1,9640 mg/kg [17]Phan Thị Kim Ngà và cộng sự (2012) đã nghiên cứu mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong hồ Công Viên 29/3 – Thành phố Đà Nẵng Kết quả cho thấy hầu hết

ở các điểm lấy mẫu nước, kim loại Pb đều vượt từ 1,01 đến 1,43 lần, Cd vượt từ 1,1 đến 1,54 lần và Hg đều vượt từ 1,2 đến 2,5 lần so với QCVN 08-2008 Các mẫu trầm tích lấy trong hồ đa số Pb vượt từ 1,04 đến 1,1 lần và Hg tất cả vượt từ 3,5 đến 5,2 lần so với QCVN 08-2008 Theo QCVN 8-2- 2011 Bộ Y tế [11]

Tạp chí phân tích hóa lí và sinh học tập 12, số 1/2007, tác giả Dương Quang Phùng và cộng sự đã phân tích đánh giá hàm lượng một số ion kim loại nặng trong

nước hồ nuôi cá ở Quận Hoàng Mai Kết quả cho thấy hàm lượng Cd từ 0,051mg/l đến 0,063 mg/l, ion Pb2+ từ 8,1 mg/l đến 9,3 mg/l, ion Cu2+ từ 0,39 mg/l đến 0,53mg/l Theo tiêu chuẩn cho phép các ion Cd2+, Pb2+, Cu2+ lần lượt cao gấp 5,1 đến 6,3 lần, 165,9 đến 186,4 lần và 4 đến 5,3 lần giới hạn cho phép.[15]

1.2 Cá chép và sự tích lũy kim loại trong cá

1.2.1 Một số đặc điểm sinh học của cá chép

1.2.1.1 Hệ thống phân loại và cấu tạo của Cá chép

Hệ thống phân loại:

Cá chép có tên khoa học là Cyprinus carpio

Theo phân loại của FAO, cá chép thuộc:

Bộ: Cyprinifomes

Họ: Cyprinidae

Giống: Cyprinus

Loài: Cyprinus carpio

Hình 1.1: Hình ảnh về cá chép

Hình 1.2: Cấu tạo của cá chép

Miệng

Mang Mắt

Thận

Vây đuôi

Đôi dịch hoàn Nắp

mang

Gan

Ruột Bóng hơi

1.2.1.2 Sự phân bố, dinh dưỡng và giá trị kinh tế của cá chép

Phân bố: Cá chép phân bố tự nhiên rộng khắp các Châu lục trên thế giới trừ

Nam Mỹ, Tây Bắc Mỹ, Madagasca và châu Úc Cá chép được nuôi lâu đời ở Trung Quốc khoảng 2000 năm và trên 600 năm ở châu Âu [8] Hiện nay cá chép là một trong những đối tượng nuôi chính trong các ao ở châu Âu, châu Á như: Trung Quốc, Việt Nam, Hungary, Đức…và là một đối tượng quan trong trong cơ cấu đàn

cá nuôi

Ở Việt Nam, cá chép sống tự nhiên trong các vực nước ngọt ở các tỉnh phía Bắc, giới hạn về tự nhiên của cá này về phía Nam là sông Ba, Nam Trung Bộ (Nguyễn Hữu Dực, 1997) Hiện nay do việc di cư và thuần hóa nên cá chép đã phát tán ra nhiều vực nước trong tự nhiên Ở nước ta có 8 loài cá chép trong đó có 5 loài chép nội: chép tím, chép Bắc Cạn, chép vẩy, chép bạc, chép trắng và 3 loài chép nhập nội là: chép Hung vẩy, chép Hung trần và chép vàng Indonesia [6]

Tập tính sinh sống: Trong vực nước cá chép sống ở vùng nước rộng với

dòng nước chảy chậm, sống ở tầng đáy, nơi có nhiều bùn bã hữu cơ, thức ăn đáy và

cỏ nước Ngưỡng nhiệt độ mà cá chịu đựng được nằm trong khoảng 0-40oC, tối ưu trong khoảng 20-27 oC Chúng sống được trong điều kiện O2 từ 3-8 mg/l, pham vi giới hạn pH 4-9, pH thích hợp là 7-7,5 [26]

Dinh dưỡng [5]: Cá chép là loài ăn tạp nhưng thiên về động vật Trong ống

tiêu hóa của cá chép thức ăn khá đa dạng như mảnh vụn thực vật, hạt, rễ cây, các

loài giáp xác (Copepoda, Decapoda, Malacostinea), ấu trùng muỗi (Chironimidae),

ấu trùng côn trùng, thân mềm (Bivalvia, Gastropoda) Tùy theo kích thước cá, mùa

vụ dinh dưỡng mà thành phần thức ăn có sự thay đổi nhất định

Cá chép còn nhỏ ăn thực vật phù du và động vật phù du như các loài cá khác, khi trưởng thành thức ăn chủ yếu của chúng là sinh vật đáy như: giun, ấu trùng côn trùng, các loài nhuyễn thể nhỏ, lá và hạt các thực vật sống dưới nước…Ngoài ra chúng còn có khả năng sử dụng tốt thức ăn bổ sung như: tinh bột, ngũ cốc, các loại thức ăn công nghiệp

Giá trị kinh tế: Cá chép là đối tượng nuôi chính trong các ao đầm nước ngọt

ở miền Bắc Cá có thể nuôi đơn, nuôi ghép cho năng suất cao Ngoài ra cá còn được

nuôi để diệt ấu trùng muỗi, làm cá cảnh trong công nghệ di truyền màu

Thịt cá chép thơm ngon, nhất là sau mùa vỗ béo nên được người dân rất ưa chuộng Thực tế khoa học đã chứng minh rằng trong cá chép chứa hàm lượng lớn DHA và n-3 rất tốt cho sự phát triển trí não của bé ngay trong bụng mẹ Sản lượng

cá ở sông Hồng, sông Đà và một số hồ như hồ Ba Bể, hồ Tây khá cao.[6]

1.2.2 Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào cá [49]

Cơ chế tích lũy kim loại vào cá:

Con đường thâm nhập của kim loại vào cá trải qua các giai đoạn chính đó là: Hấp thụ, phân bố, tích lũy, lưu trữ và đào thải (hình 1.3)

Hấp thụ: 2 con đường chính hấp thụ kim loại vào cá là hấp thụ qua mang và

qua đường tiêu hóa Kim loại hấp thu qua mang hoặc thành ruột được phân bố qua việc lưu thông máu, được liên kết để vận chuyển protein đến các mô khác nhau của

cơ thể

+ Hấp thụ qua mang

Đặc tính sinh lý của mang cá: Vai trò sinh lý quan trọng nhất của mang là để

lấy oxy từ nước và thải carbon dioxide, chúng có chức năng tương đương như một

lá phổi của động vật có vú (hệ hô hấp) Mang liên tục được ngập chìm trong dung dịch của các ion kim loại Trong cá nước ngọt, mang là nơi chính để các kim loại hòa tan thâm nhập vào Trong mang, kim loại thường nhắm mục tiêu vào một lớp đặc biệt của các enzym, cụ thể là nơi vận chuyển ion Mặt khác, do nước chứa oxy hòa tan ít hơn nhiều so với không khí, một con cá phải di chuyển khoảng 20 lít nước trên bề mặt để hô hấp chỉ lấy được cùng một lượng oxy như một động vật có vú có thể có được từ 1 lít không khí Hạn chế vật lý này có nghĩa là một lượng lớn kim loại được đi qua mang bất cứ lúc nào, do đó tăng sự hấp thu kim loại

Mang cá (cá có xương sống) là trung tâm cho sự sắp xếp ion của động vật và chúng có ít nhất một loại tế bào vận chuyển ion chuyên biệt Những tế bào này thường được gọi là các tế bào clorua bởi vì chúng lần đầu tiên được xác định là các

tế bào tham gia vận chuyển clorua Các diện tích bề mặt mang được bao phủ bởi các

tế bào mang clorua có thể thay đổi đáng kể trong vòng vài giờ và sự thay đổi này trong diện tích bề mặt tương quan với những thay đổi trong luồng ion qua mang

+ Hấp thu qua đường tiêu hóa:

Như động vật có vú, đường tiêu hóa là một tuyến đường quan trọng đối với kim loại hấp thụ trong cá Nói chung, vai trò tương đối quan trọng của ruột khi sự hấp thu kim loại tăng làm tăng độ cứng và tăng độ mặn của nước Những yếu tố này giảm sự hấp thụ qua mang cá của nhiều kim loại Kim loại nặng ở dạng vô cơ (trong

đó có methyl- Hg) được cho là thâm nhập vào tế bào thông qua sự khuếch tán do chúng có lipophilicity cao nên có thể khuếch tán trực tiếp qua màng Các kim loại nặng khi tiếp xúc với bề mặt tế bào biểu mô tạo ra các chất nhầy và các chất này là bẫy các kim loại và làm giảm sự hấp thu qua đường ruột

Phân bố: Sau khi hấp thu, Các kim loại nặng như Zn , Cu, Cd … được phân

bố bằng máu đến các mô khác nhau trong cơ thể, nơi chúng có thể gây ra các ảnh hưởng độc tính trước khi chúng được đào thải qua nước tiểu hoặc phân, hoặc qua mang

Cd khi đã được hấp thụ vào cơ thể nó được chuyển chủ yếu đến gan và thận Khi Cd đầu tiên xâm nhập vào máu nó hiện diện trong hố huyết tương , nhưng sau

đó dần dần chuyển sang các hồng cầu, cho đến khi cân bằng đạt được giữa hố hồng cầu và hố huyết tương Sự phân bố và độc tính của Cd có thể được thay đổi bởi nhiều loại chất khác nhau Chẳng hạn trong cá hồi vân nó đã được chứng minh rằng

cá ăn thực phẩm thiếu acid ascorbic có nồng độ Cd tăng lên ở gan (Palace và cộng

sự, 1993)

Zn được hấp thụ là gắn kết với albumin và anpha- globulin trong máu và vận chuyển đến gan, nơi nó được tích lũy trước khi được phân bố đến các cơ quan khác

(Giroux, 1975): Zn được phân bố chủ yếu đến xương, cơ và da Sự phân bố Zn thay đổi có thể dẫn đến hậu quả khôn lường

Cu chủ yếu gắn kết với albumin và ceruloplasmin trong máu Cu cũng được cho là liên kết với một -fetoprotein, cho thấy vai trò quan trọng của nó như là một protein vận chuyển Cu trong quá trình phát triển của thai nhi (Sarkar, 1989)

Pb (Marcos Antônio Hortellani, 2012) cho thấy chưa có bằng chứng chứng minh răng Pb liên kết với một metallothionein protein liên kết với kim loại tích lũy đáng kể trong mang, gan, dạ dày, thận, xương và các mô thịt của tất cả các loài cá Nồng độ chì cao trong mang theo thứ tự sau mang > gan> dạ dày> thận> xương> thịt Kết quả tương tự đã được báo cáo bởi Walsh và cộng sự (1977) cho rằng nồng

độ cao nhất là trong mang, thận và lá lách trong cá hồi vân Chì rất độc cho sinh vật dưới nước, đặc biệt là cá Nồng độ chì trong mang, gan, dạ dày, thận, xương và thịt

mô của tất cả các loài cá

Tích lũy và lưu trữ: Kim loại được phân bố trên khắp tế bào, nhưng một số

khoang đặc biệt quan trọng đối với lưu trữ kim loại Thông thường, 50-80% kim loại được lưu trữ trong các tế bào được tìm thấy trong bào tương và trong thời gian tiếp xúc mãn tính với kim loại, phần kim loại cytosolic tăng liên quan với tổng lượng kim loại của tế bào (Bouquegneau và cộng sự, 1975; Bunton và cộng sự, 1987; Olsson và Hogstrand, 1987; Hogstrand và cộng sự, 1991; Wicklund Glynn và Olsson, 1991; Wicklund Glynn và cộng sự, 1992) Protein liên kết kim loại chính trong tế bào chất là protein có khối lượng phân tử thấp - metallothionein (MT) Các lysosome tạo thành một ngăn lớn để tích lũy kim loại Một loạt các nguyên tố đã được định vị hoá trong 1ysosomes như: Cu, Zn,Cd…(Stemlieb và Goldfisher, 1976; George, 1982; Fowler, 1987)

Đào thải: Khi kim loại không thể làm giảm sự trao đổi chất, sinh vật phải sử

dụng cách khác để vô hiệu hóa các chất có nguy cơ độc hại Kim loại có thể được đào thải qua mang, da, ruột, túi mật hoặc thận Đào thải là một trong những cách sinh vât có thể làm để tự bảo vệ mình chống lại các tác dụng độc của kim loại nặng

Hình 1.3: Quá trình tích lũy kim loại trong cá

1.3 Giới thiệu về kim loại nặng

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3, nhưng thông thường ta dùng để chỉ những kim loại độc hại và gây ô nhiễm môi trường Sinh vật cần kim loại thiết yếu để duy trì sự sống Tuy nhiên, khi vượt quá nhu cầu, kim loại nặng sẽ tích lũy sinh học và gây độc cho tế bào Do đó, sự cân bằng trong cơ thể và khả năng chịu đựng là rất quan trọng để duy trì sự sống, làm cho độ độc cấp tính giảm bớt đi và ở mức thấp mà Cd và Pb là những điển hình Kim loại nặng tương tác và làm biến đổi nội bào hoặc liên kết với nội bào hình thành nên những enzyme phân hủy protein, tăng sự tổng hợp các protein dị thường

là những cơ chế gây độc thường gặp nhất của nhiều kim loại nặng [4]

Về đặc tính cơ bản, kim loại không thể phân hủy thành các hợp phần nhỏ hơn để gây độc, chúng thường gắn kết với các hợp chất hữu cơ Hệ thống enzyme trong cơ thể không có chức năng khử độc gây ra bởi kim loại nặng Những kim loại gây ung thư thường không liên kết với các enzyme Ngược lại, kim loại nặng không yêu cầu sự hoạt hóa sinh học, mà phân tử hữu cơ trải qua quá trình bổ sung vào hệ thống enzyme và tạo ra những biến đổi [4]

Hấp thụ

qua mang

Đào thải qua mang

Mất bởi sự trao đổi chất

Hấp thu qua

đường tiêu hóa

Mất qua bài tiết Mất qua

đường tiêu hóa

Kim loại nặng có thể tồn tại ở các dạng khác nhau, có khả năng tích lũy trong

cơ thể động vật, tích lũy sinh học và độc tính khác nhau Trong giới hạn của đề tài chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu 4 kim loại nặng là: đồng (Cu), chì (Pb), cadimi (Cd) và kẽm (Zn)

1.3.1 Kim loại Đồng [10, 21, 25, 35]

Đồng là một nguyên tố thiết yếu đối với cơ thể động thực vật và con người Đối với cơ thể con người, Đồng cần thiết cho các quá trình chuyển hóa sắt, lipit và rất cần thiết cho hoạt động của hệ thần kinh, hệ miễn dịch…Tuy nhiên, khi cơ thể chúng ta tích tụ đồng với một lượng lớn sẽ gây nguy hiểm Khi hàm lượng đồng trong cơ thể của người từ 60 - 100 mg/kg thể trọng có thể gây tình trạng nôn mửa Khi hàm lượng 10g/kg thể trọng có thể gây tử vong Nồng độ đồng trong nước uống đối với con người là 2mg/lít

Đồng cũng là một trong số những kim loại có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau như: chế tạo dây dẫn điện, các hợp kim có độ chống mài mòn cao, chế tạo sơn, thuốc trừ sâu…

Cu2+ là dạng độc nhất và khi pH càng tăng thì các dạng của Cu sẽ thay đổi từ

Cu2+, CuCO3, Cu(CO3)22-, Cu(OH)3- đến dạng cuối cùng là Cu(OH)42- Cu2+ ảnh hưởng đến 80% quá trình quang hợp của tảo ở nồng độ 0,1 mg/L Ở nồng độ 0,05 mg/L ức chế sự phát triển của tảo đến 40% Liều lượng 16 - 32 mg/kg thức ăn sẽ ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cá nheo Mỹ nhưng không ảnh hưởng đến tế bào

máu cũng như là cơ cá Microcystis sp sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn ở liều 63 mg/L ở

dạng Cu2+ của CuSO4.5H2O Khi sử dụng những hợp chất CuSO4 thì sau 12 ngày hầu hết chúng ở dạng hòa tan và tiếp tục tồn lưu trong môi trường đến ngày thứ 19

Độ độc của Cu đối kháng với sự hiện diện của Fe, acid citric, EDTA, acid humic và các peptid CaO có tác dụng làm giảm độ độc của Cu2+ do sự cạnh tranh giữa

Ca2+ và Cu2+ đến bề mặt của mang cá [4]

Nguồn tích lũy kim loại nặng trong tự nhiên đến từ 2 nguồn là nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo Trong tự nhiên hàm lượng trung bình của đồng trong vỏ

trái đất vào khoảng 50 ppm và chủ yếu tồn tại dưới dạng một số khoáng chất như: azurit (2CuCO3..Cu(OH)2); malachit (CuCO3.Cu(OH)2); các sulfua như: chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit(Cu2S) và các oxit như cuprit (Cu2O)…trong đó nhiều nhất là các quặng sulfua tương đối bền Vì vậy khả năng rửa trôi của các kim loại đồng là tương đối nhỏ.[35]

Nguồn tích lũy nhân tạo đồng vào tự nhiên xuất phát chủ yếu từ các hoạt động sản xuất đặc biệt là từ các ngành công nghiệp luyện kim và mạ điện Theo một

số nghiên cứu hàm lượng kim loại đồng trong nước thải của các nhà máy mạ điện

có thể lên đến 200 mg/kg Mặt khác lượng đồng tồn dư trong chất thải chăn nuôi do việc bổ sung hàm lượng đồng quá cao so với quy định cho phép vào thức ăn chăn nuôi để phòng bệnh… cũng là một trong những nguồn tích lũy đồng vào tự nhiên Ở Việt Nam hiện nay, tổng khối lượng chất thải chăn nuôi bình quân khoảng 73 triệu tấn/năm, trong đó chất thải chăn nuôi lợn chiếm khoảng 24,38 triệu tấn/năm tương đương 33,4%.[9]

1.3.2 Kim loại Kẽm [10, 21, 25,, 33, 38]

Kẽm là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết đối với con người và động thực vật Kẽm hiện diện trong hầu hết các bộ phận cơ thể con người, chủ yếu tích tụ trong gan Kẽm cần thiết cho thị lực, giúp cơ thể chống chọi lại bệnh tật, chống nhiễm trùng và cần thiết cho các hoạt động sinh dục và sinh sản như thiếu hụt kẽm trong cơ thể có thể gây liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chưng khác…Tuy nhiên khi hàm lượng kẽm trong cơ thể lớn quá có thể tạo ra tác dụng ngược lại gây ra các bệnh như ngộ độc thần kinh, ảnh hưởng lên tính nhạy cảm, sinh sản, gây độc hệ miễn dịch hoặc gây bệnh ung thư

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng, nếu lượng kim loại nặng trong đất quá cao có thể gây ra sự rối loạn hệ thống enzyme trên động vật khi được nuôi ở những vùng đó và ăn phải các loại thức ăn được sản xuất tại đó

Trong công nghiệp, kẽm có rất nhiều ứng dụng đặc biệt trong công nghiệp luyện kim, công nghiệp mạ và sản xuất pin điện…

Trong môi trường nước ở pH thấp, Zn có độ linh động vừa phải do chủ yếu tồn tại ở pha liên kết yếu với sét và bùn Ở pH lớn hơn độ linh động của Zn giảm đi

do tồn tại ở các pha liên kết với oxit, aluminosilicat và mùn Ngoài ra trong môi trường khử, sự linh động của kim loại Zn cũng bị giảm đi do tạo thành muối ZnS ít tan

Trong vỏ trái đất hàm lượng kim loại Zn vào khoảng 75ppm Sphalerit (ZnS)

là loại quặng quan trọng nhất Nguồn thải Zn vào môi trường ngoài nguồn tự nhiên còn phải kể đến nguồn nhân tạo từ nước thải các nhà máy luyện kim, mạ điện khai khoáng Ngoài ra nguồn rất quan trọng là lượng Zn tồn dư trong nước thải chăn nuôi

do việc bổ sung lượng Zn quá cao trong thức ăn cho lợn so với quy định để phòng bệnh tiêu chảy cũng là nguyên nhân gây ra tình trạng dư thừa này

1.3.3 Kim loại Chì

Chì là một kim loại chất độc bản chất có độ độc cao đối với con người và động vật, có ảnh hưởng quan trọng trong môi trường sinh thái Chì có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa và qua da Chì từ môi trường di vào đường thở là đường xâm nhập chủ yếu chiếm tới 50-70% Chì từ môi trường lắng động vào nước, thực phẩm Người, động vật nhiễm chì khi ăn uống Bộ máy tiêu hóa của trẻ

em dễ hấp thu chì hơn người lớn (nhất là trẻ thiếu dinh dưỡng nên trẻ thường bị nhiễm độc nhiều hơn) Nhiễm độc chì qua đường tiêu hóa ở người lớn 8-12%, ở trẻ

em 18% [30]

Khi xâm nhập vào cơ thể chì kết hợp với một số enzym do đó làm rối loạn một số hoạt động của cơ thể Khi nồng độ chì trong máu lớn hơn 50 µg/dl sẽ gây ra nguy cơ mắc chứng thiếu máu, thiếu sắc tố da, hồng cầu kém bền vững Khi nồng

độ chì trong máu lớn hơn 80 µg/dl sẽ gây ra các bệnh về thần kinh với các biểu hiện như mất điều hòa, giảm ý thức, vận động khó khăn, hôn mê và co giật [27]

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 tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hoá canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hoá vitamin D.[17]

Đối với thủy sản, độ độc mãn tính của Pb làm cho cá bị stress, đen vây Độ độc cấp tính ảnh hưởng lên hệ thống mang, làm tôm cá không hô hấp được

Đối với cá, khi độ cứng nhỏ hơn 50 mg CaCO3 /L thì hàm lượng Pb phải nhỏ hơn 4,0 mg/L Trong nước lợ/mặn thì độ độc của Pb lên thủy sinh vật sẽ giảm so với trong nước ngọt [4]

Ở pH cao kim loại chì trở lên ít tan do dễ tạo phức với các hợp chất hữu cơ, kết tủa dưới dạng oxit, hidroxit, liên kết với oxit và silica của đất sét vì vậy ở pH cao kim loại chì có khả năng tích lũy sinh học thấp Nhưng ở pH thấp hơn thì khả năng tích lũy sinh học của chì tăng dần [21]

Trong tự nhiên, hàm lượng chì trong vỏ trái đất khoảng 17 mg/kg Chì thường được tìm thấy ở dạng quặng cùng với kẽm, bạc và phổ biến nhất là đồng, và được thu hồi cũng với các kim loại này Trong tự nhiên khoáng chì chủ yếu là galena (PbS) ngoài ra còn có một số dạng khoang chứa chì khác như cerussite (PbCO3) và anglesite (PbSO4) [10, 25, 32]

Trong công nghiệp, kim loại chì được sử dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau như: khai thác quạng, hoạt động sản xuất pin, chế tạo ác quy, sơn nhựa, luyện kim Ngoài ra nguồn phát sinh chì còn bắt nguồn từ sự xả khí thải của các phương tiện giao thông vào trong khí quyển

1.3.4 Kim loại Cadimi

Cadimi là một kim loại có nhiều ứng dụng trong công nghiệp Một số ứng dụng của cacdimi là chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, Cadimi được tìm thấy trong các hợp kim với Zn, Pb, Cu, nền công nghiệp mạ thép, sắt, đồng, thau, và các hỗn hợp khác, sản xuất dây, ảnh, điêu khắc, tranh sơn mài, công nghiệp sản xuất pin (Cd-Ni) Các hợp chất thường gặp của Cadimi: CdO, CdS, CdCO3, Cd(OH)2

Tuy nhiên Cadimi cũng là một kim loại rất độc hại đối với cơ thể con người ngay cả

ở nồng độ rất thấp bởi vì Cadimi có khả năng tích lũy sinh học rất cao Cadimi xâm nhập vào cơ thể người qua con đường hô hấp, thực phẩm Cadimi xâm nhập vào cơ thể được tích tụ ở thận và xương; gây nhiễu hoạt động của một số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, làm rối loạn chức năng thận, phá huỷ tuỷ xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch Đối với thủy sản Cadimi hấp thụ vào các cơ quan gan tụy, vỏ, mang và các bộ phận khác của tôm Gan tụy và mang hấp thụ cao nhất Tuy nhiên, Cadimi ít ảnh hưởng đến quá trình lột xác của tôm Đối với giáp xác, hàm lượng Cadimi trong nước phải nhỏ hơn 2,0 mg/L Giới hạn Cadimi theo đề nghị trong nước ngọt phải nhỏ hơn 1,1 mg/L và 9,3 mg/L ở

nước lợ/mặn [4]

Được khám phá năm 1817, Cadimi bình quân khoảng 0,1 mg/kg trong lớp vỏ trái đất Nguồn gây ô nhiễm chính sinh ra Cadimi là do hoạt động của núi lửa, hoạt động khai thác mỏ kim loại và luyện kim, chất phế thải của các ngành công nghiệp chế biến và sản xuất Những sản phẩm có sử dụng Cd như nhựa, pin điện, quá trình thiêu hủy những vật bằng nhựa, pin và quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch,

sử dụng rộng rãi phân photphat có lẫn Cd dẫn đến gây ô nhiễm Cd trên đất nông nghiệp, bùn của cống rãnh chứa nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp [29]

1.4 Một số phương pháp hiện đại để phân tích lượng vết các ion kim loại nặng

1.4.1 Các phương pháp điện hóa [7]

1.4.1.1 Phương pháp cực phổ

Cơ sở của phương pháp cực phổ dựa trên việc biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào thế điện cực khi làm việc gọi là đường dòng thế hay đương cong Vol – Ampe Phương pháp này dùng điện cực giọt Hg rơi là điện cực làm việc, trong đó thế được quét tuyến tính theo thời gian (thường là 1 - 5mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế điện cực giọt Hg rơi Sóng cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao cửa sóng có thể định lượng được chất và dựa vào thế bán

sóng có thế định tính được chất phân tích Tuy nhiên phương pháp cực phổ ảnh hưởng rất lớn của dòng tụ điện nên giới hạn phát hiện kém, cỡ 10-5 - 10-6M và độ chọn lọc cũng không cao

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phố sóng vuông (SQWP) cho phép phân tích lượng vết của nhiều nguyên tố và nâng cao độ nhạy của phương pháp có thể đạt tới 1ppb

Các tác giả Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu đã sử dụng phương pháp cực phổ ngược xung vi phân xoay chiều để xác định lượng vết các kim loại Cu, Pb, Cd trong bia ở khu vực Hà Nội cho độ nhạy cao tới 1ppb

Còntác giả Lê Đức Liêm, Trịnh Anh Đức…cũng dùng phương pháp cực phổ xung vi phân để xác định lượng vết Pb trong nước biển Kết quả đưa ra với dạng liên kết là 2,95 g/l

1.4.1.2 Phương pháp Vol – Ampe hòa tan

Phương pháp Vol – Ampe hòa tan là một phương pháp cho độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc rất cao, giới hạn phát hiện có thể đạt tới cỡ 10-8 đến

1010M Nguyên tắc của phương pháp gồm 3 giai đoạn chính:

+ Làm giàu chất điện hóa trên bề mặt điệnc cực dưới dạng kết tủa kim loại hợp chất khó tan bằng cách điện phân dung dịch ở những điều kiện thích hợp

+ Giai đoạn nghỉ: ngừng khuấy và điện phân để chất phân tích phân bố đều trên bề mặt điện cực

+ Giai đoạn hòa tan điện hóa: Hòa tan kết tủa bằng cách phân cực điện cực chỉ thị theo chiều ngược lại và ghi đường cong Vol – Ampe hòa tan

1.4.2 Phương pháp phổ khối lượng sử dụng nguồn cảm ứng cao tần ICP – MS [13]

Dưới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân ly thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi, tiếp đó các nguyên tử sẽ bị ion hóa, tạo ra đám hơi ion bậc I (Me+) Đó là các ion của nguyên tử trong mẫu phân tích có điện tích +1 và

số khối m/Z Các ion này sẽ được đưa vào buồng phân giải phổ để phân ly chúng thành phổ dựa vào giá trị m/Z

Phổ ICP – MS có độ nhạy cao hơn nhiều so với các phương pháp phổ hấp

thụ và phát xạ nguyên tử Giới hạn phát hiện của nó có thể đạt tới cỡ ppt Đồng thời ICP – MS có độ ổn định cao, độ lặp lại tốt và vùng tuyến tính rộng Chính vì vậy

phương pháp phổ khối lượng sử dụng nguồn cảm ứng cao tầng ICP – MS ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới Tuy nhiên do thiết bị này đắt tiền nên chỉ có một số ít phòng thí nghiệm tại Việt Nam được trang bị, mặt khác một số nguyên tố thường xảy ra hiện tượng trùng khối khi xác định bằng phương pháp này như 75As+(35Cl40Ar+), 63Cu+ (23Na40Ar+), 56Fe+ (16O40Ar+) Do vậy các nguyên tố trên ít được xác định bằng phương pháp ICP-MS

1.4.3 Các phương pháp quang phổ

1.4.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS)

Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng đơn sắc

Narinder Kumar Agnihotri (1997) đã tiến hành nghiên cứu xác định lượng vết Cu(II) bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử PAN trong sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trung tính là Triton X-100, hệ số hấp thụ mol phân tử và

độ nhạy (S) của phức Cu(II)-PAN ở bước sóng 555 nm tương ứng là 5,21.104 L.mol-1cm-1 và 1,22 ng.cm-2 Giới hạn phát hiện của Cu(II) là 4,0 ng.ml-1 và khoảng tuyến tính tuân theo định luật Beer là 0,08-4,00 µg.ml-1 Hàm lượng đồng trong một

số mẫu sinh học và các mẫu hợp kim tiêu chuẩn đã được tiến hành xác định Kết quả đạt được rất phù hợp so với phương pháp AAS

Olga Ch.Manouri (1998) và cộng sự đã nghiên cứu phân tích hàm lượng Zn(II) trong dược phẩm bằng một số phương pháp Phương pháp thứ nhất là phương pháp đo quang dựa trên cơ sở sự tạo phức của Zn(II) với thuốc thử 4-(2-pyridylazo)-resorcinol (PAR) tại pH = 8,07 và trong môi trường chất hoạt động bề mặt trung tính Triton X-100, bước sóng hấp thụ cực đại max = 493 nm, khoảng tuyến tính 0,18-2,0 g/ml Phương pháp thứ hai dựa trên cơ sở sự tạo phức của Zn(II) với 8-hydroxyquinon, qua khảo sát điều kiện tối ưu thu được khoảng tuyến tính 0,26-1,05 g/ml Phương pháp thứ ba là phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên

tử AAS với thông số kỹ thuật  = 213,9 nm, đèn catot rỗng HCL, nhiệt ngọn lửa

27000K, khoảng tuyến tính 0,2-2 g/ml Độ đúng và độ chính xác của ba phương

pháp trên đã được kiểm tra và cho kết quả rất phù hợp

Jahan B Ghasemi và Beshare Hashemi (2011) xác định đồng thời Zn(II), Cd(II), Pb(II) bằng phương pháp trắc quang kết hợp với mô hình bình phương tối thiểu từng phần, sử dụng thuốc thử 4-(2-thiazolylazo) resorcinol trong môi trường chất hoạt động bề mặt Khoảng tuyến tính xác định được là Zn: 0.10-1.31 mg L-1; Cd: 0.148-1.92 mg L-1; Pb: 0.148-3.70 mg L-1; pH tối ưu là 8, cực đại hấp thụ: Zn 493

nm, Cd 491 nm, Pb 522 nm Áp dụng phương pháp xác định đồng thời ba kim loại trong mẫu nước cho độ thu hồi cao 90,32% đến 116,70%

1.4.3.2 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [14]

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không phát xạ và không hấp thu năng lượng nhưng nếu bị kích thích thì các điện tử hóa trị sẽ hấp thụ năng lượng và chuyển lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích) Ở trạng thái này không bền, chúng có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ Chính các bức xạ này gọi là phổ phát xạ của nguyên tử

Phương pháp phổ AES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với một nguồn năng lượng phù hợp Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để kích thích phổ phát xạ AES: ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, tia laze, plasma cao tần cảm ứng, tia X… trong đó ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện được dùng

từ lâu nhưng độ nhạy không cao, còn tia laze, ICP là những nguồn mới được đưa vào sử dụng khoảng chục năm gần đây và chúng cho độ nhạy rất cao

1.4.3.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [7, 14]

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật hiện đại, ngày nay có rất nhiều phương pháp công cụ khác nhau để phân tích lượng vết kim loại đã kể ở trên Tuy nhiên với những đặc tính ưu việt về độ chọn lọc, độ chính xác, giới hạn phát hiện và sự đơn giản trong vận hành, phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS) là phương pháp được sử dụng rộng rãi để phân tích kim loại trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau Chính vì vậy, trong đề tài chúng tôi đã áp dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) để phân tích hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd và

Zn trong các mẫu trầm tích, mẫu nước và các mẫu cá chép được lấy từ trại Quang Trung, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Nguyên tắc: Các nguyên tử ở trạng thái khí có mức năng lượng cơ bản Eo có thể hấp thụ một số bước sóng nhất định và đặc trưng cho nguyên tố hóa học để nhảy lên mức năng lượng cao hơn Khi chiếu qua đám mây nguyên tử kim loại một chùm sáng đơn sắc có bước sóng thích hợp, một phần chùm sáng sẽ bị hấp thụ năng lượng Dựa vào độ hấp thụ ta có thể xác định được hàm lượng của kim loại cần xác định trong đám hơi đó

Phương pháp phổ hâp thụ nguyên tử có độ chọn lọc rất cao và có giới hạn phát hiện có thể tới cỡ µg/kg vì vậy nó được xem là một phương pháp tiêu chuẩn để xác định hàm lượng các ion kim loại

Thực hiện phép đo AAS để xác định một nguyên tố thường được thực hiện theo các bước sau;

1 Chuyển mẫu phân tích thành dạng dung dịch đồng thể

2 Hóa hơi dung dịch phân tích

3 Nguyên tử hóa chất phân tích Có 4 kỹ thuật nguyên tử hóa trong AAS đó là; Kỹ thuật ngọn lửa (F- AAS); kỹ thuật không ngọn lửa (GF – AAS); kỹ thuật Hydrua hóa; kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu rắn và bột

4 Chiếu chùm sáng có bước sóng đặc trưng qua đám hơi nguyên tử hóa

5 Thu phổ, phân giải và chọn một bước sóng xác định để đo và đo vạch

Aλ

6 Ghi lại kết quả đo Aλ

Cường độ của vạch phổ hấp thụ phụ thuộc vào nồng độ của nguyên tố đó trong dung dịch phân tích Trong một khoảng giới hạn nồng độ nhất định (vùng tuyến tính) thì cường độ vạch phổ phụ thuộc tuyến tính bậc nhất vào nồng độ Vì vậy dựa vào cường độ vạch phổ ta có thể xác định được nồng độ của các kim loại trong dung dịch phân tích

Phương trình định lượng của phương pháp là:

D = KxCbD: Cường độ vạch phổ

K: Hệ số nguyên tử hóa mẫu

C: nồng độ chất phân tích trong mẫu

b: Hằng số bản chất, phụ thuộc vào bản chất chất phân tích

Trang thiết bị của máy đo AAS

Hệ thống máy đo AAS gồm các bộ phận chủ yếu sau:

1 Nguồn cấp chùm tia sáng đơn sắc của nguyên tố cần phân tích, có thể

là một trong số các nguồn sau: đèn Catôt rỗng (Hollow Cathod Lamp: HCL), đèn phóng điện không điện cực (Electrodelessn Disharge Lamp: EDL), nguồn đèn phổ liên tục biến điệu (lượng tử hóa)

2 Hệ thống trang bị để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu, có thể là: + Theo kỹ thuật Ngọn lửa (phép đo F- AAS)

+ Theo kỹ thuật Không ngọn lửa (phép đo GF – AAS)

+ Theo kỹ thuật hóa hơi lạnh (CV – AAS)

3 Máy quang phổ (thu phổ, phân giải, ghi và chọn vạch phổ λ để đo độ hấp thụ Aλ)

4 Bộ phận ghi nhận tín hiệu đo, xử lý và chỉ thị kêt quả

Hiện nay các hệ AAS trang bị hoàn chỉnh còn có thêm một số bộ phận:

5 Hệ thống tự động bơm mẫu (Autosampler)

6 Hệ thống hóa hơi lạnh (Kỹ thuật Hydrua hóa)

7 Trang bị nguyên tử hóa mẫu rắn và mẫu bột

Hình 1.4: Hệ thống máy AAS

* Kỹ thuật ngọn lửa (F- AAS)

Nguyên tắc: Dùng năng lƣợng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích tạo thành các nguyên tử tự do Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa phụ thuộc vào tính chất và đặc điểm của ngọn lửa trong đó nhiệt độ ngọn lửa là yếu tố quyết định

Đèn khí được đốt bởi một hỗn hợp gồm 1 chất oxi hóa và một khí nhiên liệu

Ví dụ như hh không khí + axetilen (to C có thể lên đến 2500o C); N2O + Axetilen (to

C có thể lên đến 2950o C), không khí +propan (to C có thể lên đến 2200o C)

* Kỹ thuật không ngọn lửa (GF – AAS)

Nguyên tắc: Dùng năng lượng nhiệt của dòng điện có cường độ cao (300 –

500 A) để đốt nóng tức khắc cuvet Graphite chứa mẫu phân tích, thực hiện nguyên

tử hóa (NTH) mẫu phân tich trong cuvet (hay trong thuyền Ta đạt trong cuvet Graphite để loại trừ sự hình thành hợp chất Cacbua kim loại của chất phàn tích) Kỹ thuật GF – AAS do tạo được ngọn lửa có nhiệt độ cao và ổn định vì vậy nó có độ nhạy rất cao gấp hàng trăm đên hàng ngàn lần phương pháp F – AAS (giới hạn phát hiện cỡ ppb)

1.5 Giới hạn cho phép của kim loại trong nước, trầm tích, cá chép

Bảng 1.1: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong nước (mg/l)

STT Thông số Qui định giá trị giới hạn [19]

Bảng 1.2: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong trầm tích

theo khối lượng khô (mg/kg)

TT Thông số Tiêu chuẩn PEL [39]

Bảng 1.3: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong cá

theo khối lượng ướt (mg/kg)

Kim loại QĐBYT [3]

46/2007

FAO/WHO [43]

EC: 1881/2006 [42]

1.6 Mức độ tích lũy lũy sinh học của các kim loại trong cá [52]

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

Hệ số tích tụ sinh học là tỷ số đo bằng nồng độ chất độc trong cơ thể sinh vật (mg/kg) với nồng độ chất độc trong môi trường thành phần (mg/kg) Hệ số BCF này thay đổi không đáng kể theo thời gian được định nghĩa theo hàm dưới đây:

t C

C BCF 

Trong đó:

- 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 lũy sinh học trong trầm tích (BSAF: Biota-sendiment accumulation factor)

Hệ số tích lũy sinh học trong trầm tích là tỷ số đo bằng nồng độ chất độc trong cơ thể sinh vật (mg/kg) với nồng độ chất độc trong trầm tích (mg/kg)

s

t C

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)

1.7 Khu vực nghiên cứu [2]

Trại Quang Trung là một trong những khuôn viên của Trường ĐH nông nghiệp Hà Nội Đó là một trại tương đối rộng nằm tại Thị Trấn Trâu Quỳ, Huyện Gia Lâm, Thành phố Hà Nội Với diện tích 27 ha nơi đây phát triển mô hình VAC với quy mô rộng lớn Xen kẽ giữa các khu vực trồng lúa, cây nông nghiệp là các trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm và các ao, hồ thả cá Ruộng, vườn, chuồng trại, nhà cửa chiếm 1/3 diện tích trại (9 ha) Trong đó có một trung tâm giống lợn chất lượng cao với quy mô hàng nghìn con mỗi năm, trại chăn nuôi của khoa Chăn nuôi

và nuôi trồng thủy sản, các mô hình VAC với nhiều vật nuôi như trại nuôi gà, vịt,

chim bồ câu, dê, thỏ, lợn

Với diện tích mặt nước vô cùng lớn, khoảng 18 ha, ao nuôi gồm chủ yếu

cá rô phi Đài Loan, cá chép, ngoài ra còn có cá mè và cá trôi Sản lượng mỗi năm khoảng 80 tấn, trong đó cá chép chiếm 1/3, cá rô phi chiếm 1/3, còn lại là cá

mè, trôi và một số loại cá khác Hàng năm các ao này chịu sự ô nhiễm của thuốc bảo vệ thực vật, nước thải chưa được xử lý triệt để từ các trang trại chăn nuôi trong khu vực và đặc biệt là nguồn ô nhiễm nặng từ nhánh sông Cầu Bây chảy qua khu vực này

Ao nghiên cứu có diện tích 1,2 ha, chủ yếu là nuôi cá chép 2/3 và cá rô phi 1/3 Cá chép được thả xuống ao từ 90 ngày tuổi với khối lượng trung bình từ 250 –

350 gam/con Sản lượng cả ao là 5 tấn, trong đó có cá chép chiếm 3 tấn Thức ăn chủ yếu là cám nổi công nghiệp, tháng cuối vỗ béo bằng ngô bung Ngoài ra, xung quanh ao có 2 dãy chuồng lợn với số lượng khoảng 600 con lợn giống từ 10 – 25kg/con nên ước tính mỗi ngày lượng phân thải trực tiếp xuống ao là 2 tạ/ngày

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: Thời gian được thực hiện từ tháng 1 đến tháng 8/2014

với 3 đợt thu mẫu vào các tháng 3, 4, 5/2014

Địa điểm nghiên cứu: Ao cá tại trại Quang Trung, Trường ĐH Nông nghiệp

Hà Nội

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng mà chúng tôi nghiên cứu trong luận văn này là:

- Một số bộ phận trong cơ thể cá chép gồm: cơ, gan, mang và ruột

- Yếu tố môi trường của ao nuôi cá (trầm tích, nước) và thức ăn nuôi cá

2.3 Trang thiết bị, hóa chất

2.3.1 Thiết bị, dụng cụ

+ Thiết bị

1 Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS – 3300 của hãng Perkin Elmer, có kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa và lò Graphit (HGA – 600)

2 Cân phân có độ chính xác đến 10-5 của hãng Satorius

3 Máy lắc JSOS 500 của hãng JS Research Inc

4 Máy li tâm Multifuge 3S – R, Heraeus

5 Máy đo pH 691 PH Meter Metrolm

Ông li tâm polyme loại 50 ml, lọ nhựa đựng mẫu, chén sứ

Cối sứ, cối mã lão

Các hóa chất đều là loại tinh khiết phân tích của Merck Dụng cụ được ngâm

trong dung dịch HNO3 loãng trong 24 giờ, sau đó rửa sạch bằng nước cất 2 lần và

sấy khô trong tủ sấy Nước cất dùng pha chế dung dịch là nước đề ion

2.3.2 Hóa chất

Axit HNO3 65% Dung dịch chuẩn Cu2+ 1000 ppm

Axit CH3COOH Dung dịch chuẩn Pb2+ 1000 ppm

CH3COONH4 tinh thể Dung dịch chuẩn Cd2+ 1000 ppm

Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn

- Dung dịch chuẩn gốc: Cu2+ 1000 ppm, Pb2+ 1000 ppm, Zn2+ 1000 ppm, Cd2+

1000 ppm được bảo quản trong tủ lạnh từ 0 - 5ºC

- Dung dịch chuẩn làm việc: 100 ppm, 10 ppm cho cả 4 ion kim loại (Cu, Pb,

Zn, Cd): Lấy chính xác 500 µl dung dịch chuẩn gốc cho vào bình định mức 5ml,

định mức đến vạch bằng HNO3 0,05 M được dung dịch 100 ppm Lấy chính xác

1ml dung dịch 100 ppm cho vào bình định mức 10ml, định mưc đến vạch bằng

HNO3 0,05 M được dung dịch 10 ppm Các dung dịch chuẩn sau khi pha được bảo

quản trong tủ lạnh 0 – 5ºC

- Dung dịch CH3COONH41M: Cân chính xác trên cân phân tích 38,500 g

CH3COONH4 tinh thể , hòa tan bằng nước cất và định mức đến 500 ml

- Hỗn hợp cường thủy (HCl : HNO3 = 3: 1): Đong chính xác 300 ml HCl và

100 ml HNO3 vào cốc 500 ml, lắc đều đậy nắp và dùng ngay

2.4 Nội dung nghiên cứu

* Khảo sát và tối ưu phương pháp xác định Cu, Pb, Zn, Cd trong nền mẫu cá

Deleted:

+ Tối ưu hóa các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của Cu, Pb, Zn, Cd trong nền mẫu cá

+ Xây dựng đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn, Cd

2.5 Phương pháp nghiên cứu

- Mẫu cá: Lấy 3 đợt (7 con/ đợt thí nghiệm) Đợt 1 ở 90 ngày tuổi, đợt 2 ở

120 ngày tuổi và đợt 3 ở 150 ngày tuổi (đợt 1 cá bắt đầu được khảo sát ô nhiễm kim loại nặng cùng với việc khảo sát môi trường)

- Mẫu thức ăn công nghiệp: Lấy 3 đợt cùng với thời điểm lấy mẫu cá Đây là loại thức ăn viên với thành phần dinh dưỡng là: Chất đạm 30%, Chất béo 5 %, Xơ 6% và ẩm độ 11 %

2.5.2 Phương pháp lấy mẫu

- Mẫu nước được lấy ở tầng đáy bằng dụng cụ chuyên dụng Mẫu sau khi lấy được đựng vào chai nhựa và axit hóa ngay bằng HNO3 đến pH = 2 rồi đưa về phòng thí nghiệm để phân tích

- Mẫu trầm tích được lấy bằng cuốc chuyên dụng có diện tích 0,025 m2, thu ở lớp bề mặt dày 10-15 cm Lấy khoảng 1kg mỗi điểm sau đó trộn đều lấy khoảng

500 g mẫu cho vào túi nilon mang về phòng thí nghiệm thực hiện xử lý

- Mẫu cá vào mỗi buổi sáng khi cá chưa được cho ăn bằng vó Mẫu cá được bảo quản mát và đưa về phòng thí nghiệm xử lý trong ngày

- Mẫu thức ăn: Lấy theo TCVN 4325 : 2007 [23]

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu

để được kích thước hạt nhỏ hơn 0,16 mm Chuyển mẫu vào trong túi nilon, bảo quản lạnh cho đến khi phân tích

- Mẫu cá: Dùng giấy lau khô nước, đánh vảy, mổ tách riêng phần mang, ruột, gan và phần cơ (không có da), đánh dấu và sấy đông khô đến khối lượng không đổi, nghiền mịn bằng cối mã lão và rây qua rây để được kích thước hạt nhỏ hơn 0,16

mm Chuyển mẫu vào trong túi nilon, bảo quản lạnh cho đến khi phân tích

2.6.2 Quy trình phân tích hàm lượng kim loại

2.6.2.1 Mẫu trầm tích [12]

a Hàm lượng tổng kim loại

Cân 1g mẫu khô cho vào cốc thủy tinh 50 ml, cho thêm 20 ml hỗn hợp cường thủy (HCl : HNO3 = 3:1), giữ ở nhiệt độ phòng 15 phút, sau đó đun trên bếp điện cách cát ở 80oC đến gần cạn Tiếp tục thêm 10 ml hỗn hợp cường thủy, đun đến khi gần cạn và thu được cặn trắng Để nguôi, định mức bằng nước cất đến 25

ml rồi tiến hành lọc lấy dung dịch chứa kim loại

Hàm lượng các kim loại được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dùng kỹ thuật ngọn lửa (F – AAS) đối với các kim loại Cu, Pb, Zn và kỹ thuật không ngọn lửa (GF- AAS) đối với kim loại Cd

b Hàm lượng kim loại trong dạng trao đổi

Cân chính xác 1g mẫu vào ống li tâm 50 ml, thêm 10 ml CH3COONH4 1 M, lắc đều với tốc độ 300 vòng/phút trong 1 giờ bằng máy lắc ở nhiệt độ phòng Sau đó

li tâm với tốc độ 1500 vòng/phút trong 30 phút để thu được dịch chiết F1 Lấy dịch chiết F1 để xác định hàm lượng các kim loại nặng

Cân khoảng 0,5 đến 1 g mẫu cá cho vào chén sứ 50 ml, tro hóa trong lò nung

ở nhiệt độ 550oC trong thời gian 4 giờ Làm nguội trong bình hút ấm đến nhiệt độ phòng Thêm 10 ml hỗn hợp cường thủy (HCl:HNO3 = 3:1), giữ ở nhiệt độ phòng, sau đó đun trên bếp điện cách cát ở 80oC đến gần cạn

Đối với mẫu là cơ và ruột cá để nguội, định mức bằng nước cất đến 10ml rồi tiến hành lọc lấy dung dịch chứa kim loại

Đối với mẫu là gan, mang cá thêm tiếp 10 ml hỗn hợp nước cường thủy đun tiếp đến khi gần cạn và thu được cặn trắng Để nguội, định mức bằng nước cất đến

10 ml rồi tiến hành lọc lấy dung dịch chứa kim loại

Hàm lượng các kim loại được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dùng kỹ thuật ngọn lửa (F – AAS) đối với các kim loại Cu, Zn và kỹ thuật không ngọn lửa (GF- AAS) đối với kim loại Pb, Cd

2.6.2.4 Mẫu thức ăn

Cân chính xác 1 g mẫu thức ăn cho vào chén sứ 50 ml, tro hóa trong lò nung

ở nhiệt độ 550oC trong thời gian 4 giờ Làm nguội trong bình hút ấm đến nhiệt độ phòng Thêm 10 ml hỗn hợp cường thủy (HCl:HNO3 = 3:1), giữ ở nhiệt độ phòng, sau đó đun trên bếp điện cách cát ở 80oC đến gần cạn thu được cặn trắng Để nguội, định mức bằng nước cất đến 10 ml rồi tiến hành lọc lấy dung dịch chứa kim loại

2.7 Tối ưu hóa các điều điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn, Cd và đánh giá phương pháp

2.7.1 Tối ưu hóa các điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn, Cd

Để tìm các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị, nghiên cứu này dựa trên các kết quả nghiên cứu trước và tiến hành khảo sát các điều kiện đo phổ đối với kỹ thuật:

F - AAS đối với kim loại Cu, Zn: Nguồn sáng, cường độ đèn, bước sóng, khe

đo, loại khí, tốc độ bơm khí,