Biến động hoạt tính CAT trong gan cá Rô phi theo thời gian phơi nhiễm Cd units/mg .... Biến động hoạt tính CAT trong gan cá Chép theo thời gian phơi nhiễm Cd units/mg .... Biến động hoạt
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
PHẠM THỊ MINH UYÊN
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TÍCH TỤ Pb VÀ Cd CỦA CÁ RÔ PHI
(OREOCHROMIS NILOTICUS), CÁ TRÔI (LABEO ROHITA) VÀ CÁ CHÉP
(CYPRINUS CARPIO) NUÔI TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 12/2014
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
PHẠM THỊ MINH UYÊN
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TÍCH TỤ Pb VÀ Cd CỦA CÁ RÔ PHI
(OREOCHROMIS NILOTICUS), CÁ TRÔI (LABEO ROHITA) VÀ CÁ CHÉP
(CYPRINUS CARPIO) NUÔI TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
Chuyên ngành: Sinh thái học
Mã số: 60 42 01 20
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Thu Hà
Hà Nội – 12/2014
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn này em đã nhận được sự giúp đỡ và góp ý rất tận tình từ PGS-TS Lê Thu Hà, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Cô vì tất cả những hướng dẫn và sự giúp đỡ của Cô trong suốt thời gian em học tập và hoàn thành luận văn này
Em xin gửi lời cảm ơn đến ThS Bùi Thị Hoa cùng các thầy, cô giáo, các em sinh viên làm cùng đề tài trong phòng thí nghiệm Sinh thái học và Sinh học môi trường, Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn
Luận văn của tôi đã nhận được sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài QG.12.10
Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc của tôi tới gia đình và bạn bè, những người luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi trong thòi gian tôi học tập và nghiên cứu
Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2104
Học viên
Phạm Thị Minh Uyên
Trang 4MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 8
1.1 Trạng thái tự nhiên và hiệu ứng hóa sinh của Chì (Pb) và Cadimi (Cd) 8
1.1.1 Chì (Pb) 8
1.2 Ảnh hưởng của ô nhiễm chì và cadimi đến con người và quần xã
sinh vật thủy sinh Error! Bookmark not defined
1.2.1 Ảnh hưởng của chì và cadimi đến cơ thể con người: [3,6,12]
Error! Bookmark not defined
1.2.2 Ảnh hưởng của chì và cadimi đến quần xã thủy sinh vật Error!
Bookmark not defined
1.3 Tổng quan một số kết quả nghiên cứu về hàm lượng kim loại nặng
trong sinh vật ở Việt Nam Error! Bookmark not defined
1.4 Vai trò của enzim catalaza đối với ô nhiễm kim loại nặng Error!
Bookmark not defined
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Error!
Bookmark not defined
2.1 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined
2.1.1 Cá Rô phi Error! Bookmark not defined 2.1.2 Cá Trôi Error! Bookmark not defined 2.1.3 Cá Chép Error! Bookmark not defined
2.2 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined
2.2.1 Thiết kế thí nghiệm Error! Bookmark not defined 2.2.2 Phân tích hàm lượng kim loại nặng Pb và Cd trong các mẫu cơ cáError!
Bookmark not defined
2.2.3 Xác định hoạt tính enzim catalaza trong mẫu gan cá Error!
Bookmark not defined
2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu Error! Bookmark not defined
Trang 5Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark
not defined
3.1 Sự tích tụ kim loại nặng trong mô thịt cá Error! Bookmark not defined
3.1.1 Sự tích tụ Pb Error! Bookmark not defined 3.1.2 Sự tích tụ Cd Error! Bookmark not defined
3.2 Hoạt tính của Catalaza trong gan cá Error! Bookmark not defined
3.2.1 Trong môi trường nước có Pb Error! Bookmark not defined 3.2.2 Trong môi trường nước có Cd Error! Bookmark not defined
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined
Trang 6DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
Fe3+ - E : Phức hệ enzyme và ion Fe3+
O=Fe4+ - E : Phức hệ enzyme, ion Fe4+ và nguyên tử Oxi
Pb : Chì
QCVN 08- 2008/BTNMT : Quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước mặt TCCP : Tiêu chuẩn cho phép
Trang 7DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Hàm lượng kim loại nặng trong động vật thủy sinh (cá)Error! Bookmark not defined.
Bảng 2 Hàm lượng trung bình của Pb và Cu trong một số loài nhuyễn thể hai mảnh
vỏ vùng ven biển Đà Nẵng Error! Bookmark not defined.
Bảng 3 Hàm lượng Cd2+ tích tụ trong các bộ phận và toàn cơ thể cá ở các nồng độ
(mg/kg) Error! Bookmark not defined Bảng 4 Nồng độ kim loại nặng trong môi trường nước thí nghiệm Error! Bookmark not defined.
Bảng 5 Hàm lượng Pb (mg/kg) trong thịt cá Rô phi Error! Bookmark not defined Bảng 6 Hàm lượng Pb (mg/kg) trong thịt cá Chép Error! Bookmark not defined Bảng 7 Hàm lượng Pb (mg/kg) trong thịt cá Trôi Error! Bookmark not defined Bảng 8 Hệ số tích tụ Pb của 3 loài cá nghiên cứu ở ngày thứ 60Error! Bookmark not defined.
Bảng 9 Hàm lượng Cd (mg/kg) trong thịt cá Rô phiError! Bookmark not defined Bảng 10 Hàm lượng Cd (mg/kg) trong thịt cá Chép Error! Bookmark not defined Bảng 11 Hàm lượng Cd (mg/kg) trong thịt cá Trôi Error! Bookmark not defined Bảng 12 Hệ số tích tụ Cd của ba loài cá nghiên cứu ở ngày thứ 60 Error! Bookmark not defined.
Bảng 13 Hoạt tính CAT của gan cá Rô phi trong môi trường có Pb Error! Bookmark not defined.
Bảng 14 Hoạt tính CAT của gan cá chép trong môi trường có Pb (Đơn vị units/mg) Error! Bookmark not defined.
Bảng 15 Hoạt tính CAT của gan cá trôi trong môi trường có PbError! Bookmark not defined.
Bảng 16 Hoạt tính CAT của gan 3 loài cá nghiên cứu trong môi trường có Pb sau
60 ngày phơi nhiễm (units/mg) Error! Bookmark not defined.
Bảng 17 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá Rô phi theo thời gian phơi nhiễm
Cd (units/mg) Error! Bookmark not defined.
Trang 8Bảng 18 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá Chép theo thời gian phơi nhiễm Cd
(units/mg) Error! Bookmark not defined.
Bảng 19 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá trôi theo thời gian phơi nhiễm Cd
(units/mg) Error! Bookmark not defined.
Bảng 20 Hoạt tính CAT của gan 3 loài cá nghiên cứu trong môi trường có Cd sau
45 ngày phơi nhiễm (units/mg) Error! Bookmark not defined.
Trang 9DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Khoảng nồng độ tác động của các chất ô nhiễm đối với một số loài giáp xác [28]
Error! Bookmark not defined Hình 2 Cá Rô phi Oreochoromis niloticus Error! Bookmark not defined Hình 3 Cá Trôi Labeo rohita Error! Bookmark not defined Hình 4 Cá Chép Cyprinus carpio Error! Bookmark not defined Hình 5 Biến động hàm lượng Pb trong mô thịt cá rô phi theo thời gian Error! Bookmark not defined.
Hình 6 Biến động hàm lượng Pb trong mô thịt cá chép theo thời gian Error! Bookmark not defined.
Hình 7 Biến động hàm lượng Pb trong mô thịt cá trôi theo thời gian Error! Bookmark not defined.
Hình 8 Đồ thị so sánh sự tích tụ Pb của ba loài cá ở ngày thứ 60Error! Bookmark not defined.
Hình 9 Biến động hàm lượng Cd trong mô thịt cá rô phi theo thời gian Error! Bookmark not defined.
Hình 10 Biến động hàm lượng Cd trong mô thịt cá Chép theo thời gian Error! Bookmark not defined.
Hình 11 Biến động hàm lượng Cd trong mô thịt cá Trôi theo thời gian Error! Bookmark not defined.
Hình 12 Đồ thị so sánh sự tích tụ Cd của ba loài cá ở ngày thứ 60 Error! Bookmark not defined.
Hình 13 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá rô phi theo thời gian phơi nhiễm Pb Error! Bookmark not defined.
Hình 14 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá chép theo thời gian phơi nhiễm chì Error! Bookmark not defined.
Hình 15 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá trôi theo thời gian phơi nhiễm chì Error! Bookmark not defined.
Hình 16 Đồ thị so sánh hoạt tính của enzyme CAT giữa 3 loài cá nghiên cứu trong
môi trường có chì Error! Bookmark not defined.
Trang 10Hình 17 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá Rô phi theo thời gian phơi nhiễm
cadimi Error! Bookmark not defined.
Hình 18 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá chép theo thời gian phơi nhiễm
Cadimi Error! Bookmark not defined.
Hình 19 Biến động hoạt tính CAT trong gan cá trôi theo thời gian phơi nhiễm
cadimi Error! Bookmark not defined.
Hình 20 Đồ thị so sánh hoạt tính của enzyme CAT với ba loài cá nghiên cứu trong
môi trường Cadimi Error! Bookmark not defined.
Trang 11
MỞ ĐẦU
Kim loại nặng được coi là những chất “ô nhiễm bảo toàn” bởi vì chúng không bị phân hủy hoặc bị phân hủy sau một thời gian rất dài được đưa vào nước Các chất này được tích luỹ trong cơ thể sinh vật và một số có thể được khuyếch đại sinh học qua các chuỗi thức ăn Những động vật ăn thịt nằm ở mắt xích cuối cùng của chuỗi thức ăn như
cá, lại hấp thụ phần lớn các chất ô nhiễm từ các hệ sinh thái thuỷ vực bằng con đường tiêu hoá, vì thế khả năng tích tụ sinh học rất lớn Nếu các loài cá này được sử dụng làm thực phẩm thì sẽ gây tác động đến sức khỏe cộng đồng
Trong các động vật thủy sinh, cá là sinh vật mà không thể thoát khỏi tác động có hại của chất gây ô nhiễm Sinh vật hiếu khí tạo ra các chất hoạt động chứa ôxy (ROS), chẳng hạn như superoxide anion gốc tự do (O2), hydrogen peroxide (H2O2), và hydroxyl triệt để (OH) Để làm giảm bớt những tác động tiêu cực của ROS, cá có một hệ thống phòng thủ chống oxy hóa sử dụng cơ chế enzyme và phi enzyme.Và enzyme catalase (CAT) được coi là 1 biomarker và là 1 trong các chất chống oxy hóa quan trọng nhất
Trong các nghiên cứu về độc tính của phơi nhiễm cấp tính, thay đổi nồng độ và hoạt động enzyme thường trực phản ánh tổn thương tế bào trong các cơ quan cụ thể Gan là một cơ quan quan trọng lưu trữ và tham gia vào quá trình trao đổi chất, giải độc của cơ thể Trong một số tình huống, các kim loại nặng có thể tích tụ trong gan để thể hiện mức
độ độc hại và gây ra sự thay đổi bệnh lý
Những nghiên cứu về đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong sinh vật ở Việt Nam chưa nhiều Các nghiên cứu này hầu hết tập trung phân tích và đánh giá hàm lượng kim
loại nặng trong sinh vật sinh sống trong môi trường ô nhiễm Vì vậy, đề tài “Xác định hệ
số tích tụ Pb và Cd của cá Rô phi (Oreochromis niloticus), cá Trôi (Labeo rohita) và
cá Chép (Cyprinus carpio) nuôi trong phòng thí nghiệm” được thực hiện với mục tiêu
như sau:
1 Đánh giá sự tích tụ của chì và cadimi trong thịt cá rô phi, cá trôi và cá chép được nuôi trong môi trường chứa kim loại ở các nồng độ khác nhau
2 Đánh giá sự ảnh hưởng của môi trường có kim loại nặng đến hoạt tính của enzim catalaza trong gan cá
Trang 12Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Trạng thái tự nhiên và hiệu ứng hóa sinh của Chì (Pb) và Cadimi (Cd)
1.1.1 Chì (Pb)
Trạng thái tự nhiên của chì
Chì là kim loại có màu trắng bạc và sáng, bề mặt cắt còn tươi của nó xỉn nhanh trong không khí tạo ra màu tối, rất mềm, dễ uốn, nặng và có tính dẫn điện kém so với các kim loại khác Chì có tính chống ăn mòn cao, vì thuộc tính này nên chì được sử dụng để chứa các chất ăn mòn (như axit sulfuric) Do tính dễ dát mỏng và chống ăn mòn, chì được
sử dụng trong các công trình xây dựng như trong các tấm phủ bên ngoài các tấm lợp Chì tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên, chiếm khoảng 1,6.10-3 % khối lượng vỏ trái đất ứng với khoảng 1,6.10-4 tổng số nguyên tử của vỏ trái đất
Trong khí quyển chì tương đối giàu hơn so với kim loại khác Nguồn chính của chì phân tán trong không khí xuất phát từ quá trình đốt cháy các nhiên liệu xăng dầu chứa chì Chì được trộn thêm dưới dạng Pb(CH3)4 và Pb(C2H5)4 cùng với các chất làm sạch 1,2- dicloetan và 1,2 – đibrommetan
Trong nước, dạng tồn tại của chì là dạng ion Pb2+ Chì trong nước máy có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỉ lệ rất ít, chủ yếu là từ đường ống dẫn, các thiết bị tiếp xúc có chứa chì
Vai trò và hiệu ứng sinh hóa của chì
Chì được sử dụng để chế tạo pin, acquy chì – axit, hợp kim, thiết bị bảo vệ tia phóng xạ trong lò phản ứng hạt nhân lượng lớn chì được dùng để điều chế hợp kim quan trọng: Thiếc hàn chứa 20 – 90% Sn và 80 – 10% Pb, hợp chất chữ in chứa 81% Pb, 15,5%Sb và 3,5% Sn Hợp kim ổ trục chứa 80% Sn, 12% Sb, 6% Cu và 2% Pb Hợp chất chì hữu cơ Pb(CH3)4 ; Pb(C2H5)4 một thời gian dài được sử dụng khá phổ biến làm chất phụ gia cho xăng dầu bôi trơn nhưng hiện nay đã được thay thế
Một trong những ảnh hưởng của chì vô cơ là nó ức chế sự tổng hợp hemoglobin dẫn đến bệnh thiếu máu Hai enzym của ty thể là delta hoặc anpha – amino levunin axit dehydrogenase (ALAD) và ferochelatase bị làm ức chế hoạt động, điều này dẫn đến kết
Trang 14TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt
1 Bộ Tài nguyên Môi trường, (2008), “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng mặt nước” QCVN 08:2008/BTNMT
2 Bộ Y tế, (2007), “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm” NĐ46/BYT
3 Đặng Đình Bạch, Nguyễn Văn Hải, (2006), Giáo trình hóa môi trường NXB
Khoa học và Kỹ Thuật Hà Nôi, Hà Nội
4 Lê Huy Bá, (2005), Sinh thái môi trường học cơ bản NXB ĐH Quốc gia
TP.HCM, 575 trang
5 Hoàng Văn Bính, (2007), Độc chất học công nghiệp và dự phòng nhiễm độc
NXB khoa học kỹ thuật
6 Hoàng Nhâm, (2000), Hóa học vô cơ, tập 3 NXB Giáo dục
7 Lê Thị Mùi, (2008), “Sự tích tụ chì và đồng trong một số nhuyễn thể hai mảnh vỏ
vùng ven biển Đà Nẵng”, Tạp chí khoa học công nghệ, Đại Học Đà Nẵng- số 4 (27)
2008
8 Mai Đình Yên, (1978), Định loại cá nước ngọt các tỉnh phía bắc Việt Nam NXB
khoa học kĩ thuật Hà Nội
9 Nguyễn Thị Hà, (2007), “ Nghiên cứu khả năng hấp thị một số KLN (Cu2+ , Pb2+ , Zn2+ ) trong nước của nấm men Saccharomyces cerevisiae”, Tạp chí khoa học ĐH Quốc
gia Hà Nội, khoa học và công nghệ, 23 (2007)
10 Nguyễn Văn Hảo, Ngô Sĩ Vân, (2006), Cá nước ngọt Việt Nam tập 1 NXB
Nông nghiệp
11 Nguyễn Thị Hường, (2010), “Xây dựng quy trình phân tích hàm lượng kim loại
đồng trong rau muống ở một số khu vực thuộc thành phố Đà Nẵng”, tạp chí Khoa Học và
Công Nghệ, ĐH Đà Nẵng- số 5 (40) 2010
Trang 1512 Nguyễn Thị Thương Huyền và các cộng sự, (2013), “Khảo sát khả năng tích tụ
cadimi trên cá ngựa vằn Danio Rerio”, Tạp chí khoa học ĐHSP thành phố Hồ Chí Minh,
51 (2013)
13 Nguyễn Văn Mùi, (2002), Xác định hoạt độ Enzym, NXB Khoa Học Kĩ Thuật
14 Trần Văn Quang, Phan Thị Kim Thủy, (2012), “Nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong hồ công vên 29/3 – TP Đà Nẵng”,
15 Trịnh Thị Thanh, (2000), Độc học môi trường và sứ khỏe con người.NXB
ĐHQG Hà Nội
Tài liệu Tiếng Anh
16 Allen P., (1995), “Accumulation profiles of lead and cadmium in the edible
tissues of Oreochromis aure us during acute exposure” J Fish Biol., 47(4) p 559-568.+
17 Alves L C., Glover C N and Wood C M., (2006), Dietary Pb accumulation in
juvenile freshwater rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) Archiv Environ Contam
Toxicololy, 51 (4) p 615-625
18 Ahmed M.S and Bibi S, (2010), Uptake and bioaccumulation of waterborne
lead (Pb) in the fingerllings of a freshwater cyprinid, catla catla L., The Journal of
Animal & Plant Sciences, 20(3) p 201-207
19 Boon EM, Downs A, Marcey D, (2007), "Proposed Mechanism of
Retrieved
20 Chelikani P, Fita I, Loewen PC, (January 2004), Diversity of structures and
properties among Catalaza” Cell Mol Life Sci 61(2): 192 – 208
21 Hammond P B &Bililes R.P (1980) “Casarett and Doull’s Toxicology”, 2nd edition, Macmillan Publishing Corp., New York,pp.409-467
22 Potter I, C, Bird D, J, Claridge P, N, Clarke K, R, Hyndes G, A, Newton L, C,
(2001), Fish fauna of the Severn Estuary, Are there long term changes in abundance and
species composition and are the recruitmet patterns of the main marine species correlated?, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 258, pp, 15-37