Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (gastropoda) trên cạn với hàm lượng chì, asen trong đất tại xã bằng lũng, huyện chợ đồn, tỉnh bắc kạn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC THÂN MỀM CHÂN BỤNG GASTROPODA TRÊN CẠN VỚI HÀM

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC THÂN MỀM CHÂN BỤNG (GASTROPODA) TRÊN CẠN VỚI HÀM LƯỢNG CHÌ, ASEN TRONG ĐẤT TẠI XÃ BẰNG LŨNG,

HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

VŨ THỊ LAN HƯƠNG

Hà Nội, Năm 2017

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC THÂN MỀM CHÂN BỤNG (GASTROPODA) TRÊN CẠN VỚI HÀM LƯỢNG CHÌ, ASEN TRONG ĐẤT TẠI XÃ BẰNG LŨNG,

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính : TS.Hoàng Ngọc Khắc

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS.Đỗ Văn Nhượng

Cán bộ chấm phản biện 2: TS.Phạm Đình Sắc

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 19 tháng 09 năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Bản luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của riêng tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu thực địa ở khu vực thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Hoàng Ngọc Khắc Các số liệu

về kết quả của luận văn là trung thực, khách quan và chưa được công bố trong bất

cứ công trình nghiên cứu nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

VŨ THỊ LAN HƯƠNG

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn, trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS.Hoàng Ngọc Khắc đã trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt kiến thức thực tế, phương pháp luận, đôn đốc kiểm tra trong suốt quá trình nghiên cứu

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới UBND thị trấn và người dân thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn đã giúp đỡ cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết trong

quá trình nghiên cứu

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất Song cũng còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức nên không tránh khỏi những thiếu sót mà bản thân chưa thấy được, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

VŨ THỊ LAN HƯƠNG

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Nội dung nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 3

1.1 Tổng quan về địa điểm nghiên cứu 3

1.1.1 Vị trí địa lý 3

1.1.2 Một vài nét khái quát về địa hình 4

1.1.3 Khí hậu, thủy văn 5

1.1.4 Các nguồn tài nguyên 5

1.2.Tổng quan về kim loại nặng Pb, As trong đất 8

1.2.1 Khái niệm 8

1.2.2 Các nguồn phát sinh kim loại nặng 8

1.2.3 Ảnh hưởng của Pb, As trong đất tới sinh vật và con người 10

1.3 Tổng quan về thân mềm chân bụng trên cạn 13

1.3.1 Khái niệm, đặc điểm hình thái 13

1.3.1.6 Miệng vỏ 15

1.3.2 Điều kiện sống (môi trường sống, hoạt động sống) 15

1.3.3 Các nghiên cứu về thân mềm chân bụng (Gastropoda) 16

1.4 Tổng quan các nghiên cứu về mối quan hệ giữa đa dạng sinh học với hàm lượng kim loại 18

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Thời gian nghiên cứu, địa điểm nghiên cứu, quy trình nghiên cứu 19

2.2 Dụng cụ thu mẫu 22

2.3 Phương pháp thu mẫu 24

2.3.1.Đối với mẫu đất 24

2.3.2 Đối với mẫu ốc cạn 24

2.4 Phương pháp xử lý mẫu 24

2.4.1 Xử lý mẫu đất 24

2.4.2 Xử lý mẫu ốc 25

2.5 Phương pháp phân tích mẫu 25

2.5.1 Phương pháp phân tích mẫu đất 25

2.5.2 Phương pháp phân tích mẫu ốc 26

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Hàm lượng Pb, As trong đất 29

3.1.1 Hàm lượng As trong đất tại KVNC 29

3.1.2 Hàm lượng Pb trong đất tại KVNC 31

3.2 Đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn 33

3.2.1 Danh sách thành phần loài 33

3.2.2 Cấu trúc thành phần loài 36

3.2.3 Đặc điểm phân bố của ốc cạn ở khu vực nghiên cứu 40

3.2.4 Các chỉ số đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn 43

3.3 Mối tương quan giữa hàm lượng kim loại nặng với đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn 45

3.3.1 Mối quan hệ giữa các chỉ số đa dạng sinh học với hàm lượng As 47

3.3.2 Mối quan hệ giữa các chỉ số đa dạng sinh học với hàm lượng Pb 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

KẾT LUẬN 61

KIẾN NGHỊ 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các khoáng vật chứa asen trong tự nhiên 9

Bảng 2.1 Đặc điểm sinh cảnh các vị trí thu mẫu tại thị trấn Bằng Lũng 19

Bảng 2.2 Phương pháp phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm 25

Bảng 3.1 Kết quả phân tích hàm lượng As trong đất 29

Bảng 3.2 Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong đất 31

Bảng 3.3 Thành phần loài Thân mềm chân bụng trên cạn tại KVNC 34

Bảng 3.4 Cấu trúc thành phần loài thân mềm chân bụng trên cạn tại KVNC 36

Bảng 3.5 Số lượng cá thể các loài ốc cạn thu được 38

Bảng 3.6 Sự phân bố của các loài trên các sinh cảnh 40

Bảng 3.7 Các chỉ số đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn 43

Bảng 3.8 Các chỉ số ĐDSH ốc cạn và hàm lượng As, Pb trong đât 46

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ địa chính khu vực thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh

Bắc Kạn 3

Hình 1.2 Bản đồ địa hình thị trấn Bằng Lũng 4

Hình 1.3 Bản đồ các loại đất của toàn tỉnh Bắc Kạn 6

Hình 1.4 Bản đồ khoáng sản của thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn 7

Hình 2.1 Sơ đồ các vị trí lấy mẫu 22

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình phân tíchmối quan hệ giữa ĐDSH ốc cạn với hàm lượng As, Pb trong đất 23

Hình 3.1 Hàm lượng As trong đất thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn 30

Hình 3.2 Biểu đồ hàm lượng Pb trong đất thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn 33

Hình 3.3 Tỷ lệ (%) các họ, giống, loài trong các phân lớp ốc cạn ở khu vực nghiên cứu 37

Hình 3.4 Biểu đồ độ đa dạng về số lượng cá thể giữa các họ ốc cạn ở KVNC 39

Hình 3.5 Tỷ lệ số loài tìm được trong các sinh cảnh 42

Hình 3.6 Độ tương đồng của thân mềm chân bụng trên cạn giữa các điểm khảo sát 43

Hình 3.7 Sự biến thiên của các chỉ số ĐDSH tại cái vị trí lấy mẫu 45

Hình 3.8 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng As và số loài S 47

Hình 3.9 Phương trình hồi quy giữa hàm lượng As và số loài(S) 48

Hình 3.10 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng As và N 48

Hình 3.11 Phương trình hồi quy giữa hàm lượng As và mật độ N 49

Hình 3.12 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng As với d 50

Hình 3.13 Phương trình hồi quy giữa hàm lượng As với d 50

Hình 3.14 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng As với độ đồng đều J’ 51

Hình 3.15.Phương trình hồi quy giữa hàm lượng As và độ đồng đều J’ 51

Hình 3.16 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng As với chỉ số Shannon H’ 52

Hình 3.17 Phương trình hồi quy giữa hàm lượng As và chỉ số Shannon H’ 53

Hình 3.18 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng Pb và số loài S 54

Hình 3.19 Phương trình hồi quy giữa hàm lượng Pb và số loài S 54

Hình 3.20 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng Pb và mật độ N 55

Hình 3.21 Phương trình hồi quy giữa hàm lượng Pb và số cá thể N 56

Hình 3.22 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng Pb và d 56

Hình 3.23 Phương trình hồi quy giữa hàm lượng Pb và d 57

Hình 3.24 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng Pb và chỉ số đồng đều J’ 58

Hình 3.25 Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng Pb và chỉ sốđồng đều J’ 58

Hình 3.26.Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng Pb và H’ 59

Hình 3.27.Biểu đồ mối tương quan giữa hàm lượng Pb và H’ 60

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Họ và tên học viên : Vũ Thị Lan Hương

Lớp : CH1MT Khóa : 1 (2015-2017) Chuyên ngành : Khoa học môi trường

Cán bộ hướng dẫn : TS.Hoàng Ngọc Khắc

1 Mở đầu

Kim loại nặng là những nguyên tố có số nguyên tử cao Phần lớn các kim loại nặng trong đất sẽ ảnh hưởng và có thể đe dọa sức khỏe đến đời sống của nhiều loài sinh vật, trong đó có các loài sinh vật có đời sống gắn liền với môi trường đất nhóm thân mềm chân bụng ở cạn (Gastropoda) Thông qua chuỗi thức ăn và thẩm thấu trực tiếp, kim loại nặng có thể làm thay đổi đặc điểm hình thái, sinh lý, tập tính, cũng như sự sinh trưởng phát triển Sự ảnh hưởng của kim loại nặng có thể làm thay đổi đa dạng sinh học của quần xã sinh vật như thay đổi số lượng cá thể của quần thể, thay đổi số lượng loài

Bắc Kạn là một tỉnh có tài nguyên khoáng sản phong phú và có ngành khai khoáng phát triển, trong đó có nhiều các mỏ quặng sắt, chì, kẽm… với trữ lượng lớn Chính vì vậy, các hoạt động khai khoáng ít nhiều cũng có ảnh hưởng và gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng Việc đánh giá phát hiện và xử

lí ô nhiễm kim loại nặng trong đất, ngăn chặn sự ảnh hưởng của chúng đến sự sống sinh vật có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình phát triển của mỗi vùng, mỗi quốc gia

Do vậy, xác định hàm lượng kim loại nặng trong môi trường là rất cần thiết và

có thể thông qua các chỉ số đa dạng sinh học Xuất phát từ cở sở lý luận và thực tiễn

trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học

thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn với hàm lượng chì, asen trong đất tại

xã Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được mối quan hệ giữa hàm lượng chì, asen trong đất với đa dạng sinh học (mật độ, thành phần loài, số lượng loài, chỉ số margalef, chỉ số Peilou, chỉ

số Shannon) của thân mềm chân bụng trên cạn tại xã Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Từ đó góp phần làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng động vật thân mềm chân bụng ở cạn để dự báo hiện trạng kim loại nặng trong môi trường đất

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu, xác định hàm lượng chì, asen có trong đất tại xã Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

- Nghiên cứu, xác định thành phần loài, chỉ số đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn ở KVNC

- Xác định mối quan hệ giữa hàm lượng Pb, As với các chỉ số đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn

4 Kết quả nghiên cứu

Hàm lượng Pb giao động từ 57,05 mg/kg đất đến 8025 mg/kg đất, trong đó vị trí BL19 có hàm lượng cao nhất và BL12 có hàm lượng thấp nhất Trong 30 điểm thu mẫu có 25 điểm vượt quá QCVN 03-MT:2015/BTNMT và 5 điểm thu mẫu chưa vượt quá TCCP của QCVN 03-MT:2015/BTNMT (đối với đất lâm nghiệp) là BL08, BL14, BL11, BL09, BL12 Đặc biệt, điểm BL19 có hàm lượng Pb cao nhất, gấp 80 lần so với TCCP, điểm BL010 cao gấp 77 lần, điểm BL17 cao gấp 70 lần và điểm BL16 cao gấp 68 lần so với TCCP

4.2 Đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn

Đã phát hiện 31 loài 23 giống 10 họ 2 bộ thuộc 2 phân lớp Qua phân tích, ta thấy được phân lớp Pulmonata, bộ Stylommatophora có số họ chiếm 80,00%, số

giống chiếm 69,57%, số loài chiếm 61,29% với loài ưu thế là Bradybaena jourdyi,

giống chiếm ưu thế là các giống Bradybaena, Allopeas, Philalanka, Liardetia Phân lớp Prosobranchia, bộ Architaenioglossa có số họ chiếm 20%, số giống chiếm

30,43% , số loài chiếm 38,71% với loài ưu thế là Cyclotus discoideus, giống chiếm

ưu thế là giống Pupina

Sự biến thiên của các chỉ số đa dạng loài thân mềm chân bụng trên cạn khá đa dạng Khu vực núi đá vôi có các chỉ số ĐDSH thân mềm chân bụng trên cạn cao nhất trong 5 sinh cảnh Trong đó, có điểm BL02 có các chỉ số đều cao hơn hẳn các điểm thu mẫu còn lại Tiếp theo là sinh cảnh 3 rừng tự nhiên núi đất có các chỉ số ĐDSH cao tương đối xếp trong khoảng thứ 2 so với các sinh cảnh khác

4.3 Mối tương quan giữa hàm lượng kim loại nặng với đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn

Kết quả phân tích cho thấy: Hàm lượng As trong đất hầu hết đều có tỷ lệ nghịch ở mức thấp với các chỉ số đa dạng sinh học của ốc cạn Điều này thể hiện thông qua hệ số tương quan (r), cụ thể: hệ số tương quan giữa hàm lượng As với số loài (S) là -0,367; với mật độ (N) là - 0,401; với chỉ số đa dạng (d) là - 0,182; với chỉ số Shannon H’ là -0,236 Tuy nhiên, Hàm lượng As trong đất lại có tỷ lệ thuận với độ đồng đều của ốc cạn (J’), và mối quan hệ này ở mức trung bình thấp, với hệ

số tương quan là 0,478

Ngoài ra, kết quả phân tích cũng xác định được phương trình hồi qui thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng As trong đất với các chỉ số đa dạng sinh học của ốc cạn trong khu vực nghiên cứu, cụ thể: phương trình hồi qui giữa hàm lượng As trong đất với số loài ốc cạn là: y = 4,3852e-0,128x; giữa hàm lượng As trong đất với mật độ ốc cạn là: y = 20,529e-0,27x; giữa hàm lượng As trong đất với độ đa dạng (d)

ốc cạn là: y = -0,0698x+1,2165; giữa hàm lượng As trong đất với độ đồng đều (J’)

ốc cạn là: y = 0,176ln(x)+0,598 và giữa hàm lượng As trong đất với chỉ số Shannon của ốc cạn là: y = 0,238ln(x)+1,1565

Đối với mối quan hệ giữa chì (Pb) với các chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn trong khu vực nghiên cứu, kết quả phân tích cho thấy: Hàm lượng Pb trong đất có tỷ

lệ nghịch ở mức rất thấp với số loài (S), mật độ (N) của ốc cạn Điều này thể hiện thông qua hệ số tương quan (r), cụ thể: hệ số tương quan giữa hàm lượng Pb với số loài (S) là -0,071; với mật độ (N) là - 0,12 Ngược lại, hàm lượng Pb trong đất lại có

tỷ lệ thuận với độ đa dạng (d), mối quan hệ này ở mức thấp với hệ số tương quan (r= 0,118); với độ đồng đều của ốc cạn (J’), mối quan hệ này tương đối cao (r= 0,749); còn lại với chỉ số Shannon H’ lại rất thấp thể hiện qua hệ số tương quan là 0,096

Kết quả phân tích cũng xác định được phương trình hồi qui thể hiện mối quan

hệ giữa hàm lượng Pb trong đất với các chỉ số đa dạng sinh học của ốc cạn trong khu vực nghiên cứu, cụ thể: phương trình hồi qui giữa hàm lượng Pb trong đất với

số loài ốc cạn là: y = -4E-0,5x+2,9145; giữa hàm lượng Pb trong đất với mật độ ốc cạn là: y = -0,0005x+10,768; giữa hàm lượng Pb trong đất với độ đa dạng (d) là: y = -2E-0,5x+0,8496; giữa hàm lượng Pb trong đất với số chỉ số tương đồng của ốc cạn là: y = 0,0558x+0,4401 và giữa hàm lượng Pb trong đất với chỉ số Shannon của ốc cạn là: y = 1E-0,5x+0,7549

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Quá trình phát triển công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ như y tế, du lịch, thương mại… ở nước ta đã và đang làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt sự hiện diện của kim loại nặng trong môi trường đất, nước đã và đang là vấn đề môi trường được cộng đồng quan tâm Kim loại nặng là những nguyên tố có số nguyên tử cao Phần lớn các kim loại nặng trong đất sẽ ảnh hưởng và có thể đe dọa sức khỏe đến đời sống của nhiều loài sinh vật, trong đó có các loài sinh vật có đời sống gắn liền với môi trường đất như nhóm thân mềm chân bụng ở cạn (Gastropoda) Thông qua chuỗi thức ăn và thẩm thấu trực tiếp, kim loại nặng có thể làm thay đổi đặc điểm hình thái, sinh lý, tập tính, cũng như sự sinh trưởng phát triển Sự ảnh hưởng của kim loại nặng có thể làm thay đổi đa dạng sinh học của quần xã sinh vật như thay đổi số lượng cá thể của quần thể, thay đổi số lượng loài Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất đã và đang diễn ra tại nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam Bắc Kạn là một tỉnh có tài nguyên khoáng sản phong phú và có ngành khai khoáng phát triển, trong đó có nhiều các

mỏ quặng sắt, chì, kẽm… với trữ lượng lớn Chính vì vậy, các hoạt động khai khoáng ít nhiều cũng có ảnh hưởng và gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng Việc đánh giá phát hiện và xử lí ô nhiễm kim loại nặng trong đất, ngăn chặn sự ảnh hưởng của chúng đến sự sống sinh vật có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình phát triển của mỗi vùng, mỗi quốc gia

Do vậy, xác định hàm lượng kim loại nặng trong môi trường là rất cần thiết và

có thể thông qua các chỉ số đa dạng sinh học Xuất phát từ cở sở lý luận và thực tiễn

trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học

thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn với hàm lượng chì, asen trong đất tại

xã Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được mối quan hệ giữa hàm lượng chì, asen trong đất với đa dạng sinh học (mật độ, thành phần loài, số lượng loài, chỉ số margalef, chỉ số Peilou, chỉ

số Shannon) của thân mềm chân bụng trên cạn tại xã Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Từ đó góp phần làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng động vật thân mềm chân bụng ở cạn để dự báo hiện trạng kim loại nặng trong môi trường đất

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu, xác định hàm lượng chì, asen có trong đất tại xã Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn

- Nghiên cứu, xác định thành phần loài, chỉ số đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn ở KVNC

- Xác định mối quan hệ giữa hàm lượng Pb, As với các chỉ số đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về địa điểm nghiên cứu

1.1.1 Vị trí địa lý

Bằng Lũng trước đây là một xã của huyện Chợ Đồn nhưng đến 01/01/1997 tỉnh Bắc Kạn tái lập nên đã được công nhận là thị trấn Bằng Lũng của huyện Chợ Đồn Thị trấn Bằng Lũng có tuyến tỉnh lộ 257 nối với thành phố Bắc Kạn, cách thành phố Bắc Kạn 46 km, và tỉnh lộ 254 cũng đi qua địa bàn Bằng Lũng nằm tại lưu vực thượng nguồn của sông Cầu, là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của huyện Chợ Đồn, có tổng diện tích tự nhiên là 2.491 ha

Phía Bắc giáp xã Ngọc Phái, xã Phương Viên

Phía Đông giáp xã Phương Viên, xã Đại Sảo

Phía Nam giáp xã Đại Sảo, xã Bằng Lẵng

Phía Tây giáp xã Bằng Lẵng, xã Yên Thượng, xã Ngọc Phái

Hình 1.1 Bản đồ địa chính khu vực thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn,

tỉnh Bắc Kạn

(Nguồn: http://maps.vietbando.com)

Theo báo cáo số 375/UBND của ủy ban nhân dân thị trấn Bằng Lũng ngày 13/9/2012: thị trấn Bằng Lũngcó trên 1703 hộ, dân số 6.523 người với 6.523 khẩu, gồm 8 dân tộc cùng sinh sống: Tày, Kinh, Nùng, Dao, Hoa, Mông, Mường, Sán Chí chung sống Cộng đồng dân cư sinh sống tập trung thành 21 tổ dân phố gồm: Tổ 1, 2A, 2B, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7, 8, 9, 10,11A, 11B, 12, 13, 14A, 14B, 15, 16A, 17 và 4 thôn bản gồm: Bản Duồng I, Bản Duồng II, Nà Pài, Bản Tàn [17]

1.1.2 Một vài nét khái quát về địa hình

Thị trấn Bằng Lũng gồm có 3 dạng địa hình:

Địa hình núi đá vôi: Địa hình chia cắt phức tạp bởi những dãy núi đá vôi với

độ cao trên 1000m, xen giữa các thung lũng hẹp, độ dốc bình quân từ 250 đến 300 Địa hình núi đất: Các xã phía Nam thị trấn Bằng Lũng phần lớn là núi đất có

độ cao phổ biến 400m đến trên 600m, độ dốc bình quân từ 200 đến 250 Địa hình chia cắt mạnh bởi hệ thống sông suối khá dày đặc

Hình 1.2 Bản đồ địa hình thị trấn Bằng Lũng

(Nguồn: http://maps.vietbando.com)

Địa hình thung lũng: phân bố dọc theo các sông, suối xen giữa các dãy núi cao Các điều kiện tự nhiên nhìn chung khá thuận lợi cho phát triển canh tác nông lâm nghiệp kết hợp, cây ăn quả, cây đặc sản

1.1.3 Khí hậu, thủy văn

* Khí hậu:

Là trung tâm của huyện, khí hậu của thị trấn Bằng Lũng mang những đặc trưng rõ nét của vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Khí hậu trong năm chia thành 4 mùa, nhưng có hai mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình năm khoảng 250C, mùa đông thường lạnh hơn và kéo dài hơn so với các địa phương lân cận, những tháng lạnh nhất của mùa đông thường xuất hiện hiện tượng sương muối, gây nhiều thiệt hại cho vật nuôi và hoa màu

* Thủy văn:

Thị trấn Bằng Lũng có hệ thống sông suối khá dày đặc nhưng đa số là các nhánh thượng nguồn sông có đặc điểm chung là đầu nguồn, lòng sông ngắn, dốc, thuỷ chế thất thường Giao thông đường sông ít phát triển do sông suối dốc, lắm thác ghềnh Một số suối cạn nước vào mùa khô nhưng mùa mưa nước dồn nhanh có thể xảy ra lũ quét ảnh hưởng xấu đến đời sống nhân dân

1.1.4 Các nguồn tài nguyên

* Tài nguyên đất

Về thổ nhưỡng, theo tài liệu và bản đồ thổ nhưỡng tỷ lệ 1/100.000 của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bắc Kạn, trên địa bàn thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn có các loại đất như sau:

+ Đất mùn vàng đỏ trên đá macma axit chiếm phần lớn diện tích đất của thị trấn Đất tơi xốp, độ ẩm cao, tầng đất dày, hàm lượng dinh dưỡng cao, tỷ lệ mùn 1,9-3,5%; tỷ lệ đạm trung bình nhưng nghèo lân tổng số Đất này thích hợp cho các loài cây lương thực, cây công nghiệp nhưng thiếu nước, dễ bị hạn vào mùa khô + Đất Feralit đỏ vàng phát triển trên phiến thạch sét và đá biến chất; phân bố ở vùng đồi, núi thấp phân bố ở các vùng phía Nam Đất có tầng dày trung bình, có thành phần cơ giới thịt nhẹ hoặc pha sét Ở những nơi còn thảm thực vật bị rừng che

phủ có tỷ lệ mùn khá cao (3%-3,5%) Tỷ lệ đạm trung bình, đất này thích hợp cho sản xuất lâm nghiệp, trồng cây công nghiệp Ở những nơi có độ dốc thấp, gần nguồn nước có thể trồng cây ăn quả

Nhìn chung đất đai của thị trấn thuận lợi cho phát triển đa dạng các loại cây trồng và vật nuôi

Hình 1.3 Bản đồ các loại đất của toàn tỉnh Bắc Kạn

(Nguồn: http://maps.vietbando.com)

*Tài nguyên khoáng sản

Thị trấn Bằng Lũng là một trong những khu vực tập trung tài nguyên khoáng sản của huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Những khoáng sản có tiềm năng hơn cả là sắt, chì, kẽm và vật liệu xây dựng có trữ lượng lớn Những mỏ đã được thăm dò và

có trữ lượng lớn là mỏ Bằng Lũng khoảng 5.032 nghìn tấn có hàm lượng Pb 3,71 - 4,61% và Zn 1,31 - 1,60% với quặng ôxít và Pb 5,51 - 9,5% Zn 3,33 – 4,25% với

quặng sunphua Ngoài ra, vùng mỏ Chì - Kẽm Lủng Váng của thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn cũng là vùng mỏ lớn nhất Việt Nam, bên cạnh thành phần chính là chì (Pb), kẽm (Zn), còn có các quặng khác như: In, Fe, Ag, An nằm trong đá vôi,

đá hoa, đá phiến - vôi

Hình 1.4 Bản đồ khoáng sản của thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn,

tỉnh Bắc Kạn

(Nguồn: http://maps.vietbando.com)

Tiếp đến là mỏ chì kẽm Nà Tùm nằm ở tọa độ 22009’51’’B 105034’42’’Đ gồm

4 thân quặng nằm trong trầm tích thuộc hệ tầng Mia Lé [1]

Đây là những lợi thế lớn để Bằng Lũng có thể phát triển các ngành công nghiệp khai khoáng, công nghiệp vật liệu xây dựng, từng bước tích luỹ và xây dựng các ngành công nghiệp khác sau này

*Hiện trạng sử dụng đất của thị trấn Bằng Lũng

Theo số liệu thống kê, tổng diện tích tự nhiên của thị trấn Bằng Lũng là 2491

ha, trong đó: đất đồi núi hơn 1800 ha chiếm khoảng >70% với những đặc điểm phù

hợp phát triển các loại cây công nghiệp lâu năm, cây lâm nghiệp Đất ruộng chiếm một phần nhỏ trong diện tích tự nhiên khoảng hơn 160 ha chiếm 6,4%, hình thành

do quá trình bồi đắp, tích tụ phù sa các sông suối, có độ mùn cao, thích hợp để trồng các loại cây lương thực, cây hoa màu Đất ở có 483,53 ha, chiếm 19,41% tổng diện tích tự nhiên Ngoài ra, diện tích sông suối và mặt nước chuyên dùng trên địa bàn là 17,8 ha chiếm 0,715%

1.2.Tổng quan về kim loại nặng Pb, As trong đất

1.2.1 Khái niệm

- Chì là nguyên tố hóa học thuộc nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn được viết tắt là Pb và có số nguyên tử là 82 Chì có hóa trị phổ biến là II, có khi là

IV Chì có số nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền

- Asen hoặc arsen là một nguyên tố hóa học có ký hiệu As và số nguyên tử 33 Khối lượng nguyên tử của nó bằng 74,92 Asen phân bố nhiều nơi trong môi trường, chúng được xếp thứ 20 trong những nguyên tố hiện diện nhiều trong lớp vỏ

2005 về chất lượng không khí-tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh, Bộ khoa học và công nghệ)

- Asen: Nguồn asen khổng lồ phóng thích vào khí quyển bởi quá trình tự nhiên

là sự hoạt động của núi lửa Hàm lượng arsenic tự nhiên trong đất nói chung biến động từ 0,1 - 40 mg/kg đất Theo Murray (1994) hàm lượng asen trong đất trung bình 2,2-25 ppm [27]

Trong tự nhiên, asen thường có mặt trong các khoáng với sắt, lưu huỳnh, oxi, niken, đồng như trình bày trong bảng 1.1:

Bảng 1.1 Các khoáng vật chứa asen trong tự nhiên

As nguyên tố As Các mạch thủy nhiệt (hydrothermal veins)

Các lớp trầm tích, thường đi kèm với khoáng orpiment, sét, đá vôi, các lớp trầm tích nơi có suối nước nóng

Các mạch thủy nhiệt, các suối nước nóng, khu vực có các sản phẩm của quá trình thăng hoa núi lửa

Cobaltite CoAsS Các lớp trầm tích có nhiệt cao, các lớp đá

bị biến dạng

Dạng khoáng chứa asen phổ biến nhất, tồn tại nhiều trong các vùng trầm tích chứa khoáng

Tennantite (Cu,Fe)12As4S13 Các mạch thủy nhiệt

Khoáng thứ cấp, hình thành từ quá trình oxi hóa arsenopyrite, asen nguyên tố và một số khoáng asen khác

Scorodite FeAsO4.2H2O Khoáng thứ cấp

Annabergite (Ni,Co)3(AsO4)2.8H2O Khoáng thứ cấp

Hoernesite Mg3(AsO4)2.8H2O Khoáng thứ cấp, thải luyện kim

Haematolite (Mn,Mg)4Al(AsO4)(OH)8

Conichalcite CaCu(AsO4)(OH) Khoáng thứ cấp

(Nguồn: Các nguồn phát sinh kim loại nặng trong tự nhiên, Lưu Thanh Phong, 08/05/2017)

Như vậy, asen là nguyên tố hóa học có mặt khá phổ biến trong đất đá, quặng khoáng, trong các trầm tích sâu dưới lòng đất

*Nguồn gốc nhân tạo

Sự gia tăng tích lũy kim loại trong môi trường không chỉ từ các nguồn tự nhiên, mà còn từ hoạt động của con người Việc đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch

làm giải phóng khoảng 20 loại kim loại độc hại quan trọng vào môi trường bao gồm asen, beri, cađimi, chì, và niken [28]

- Asen được hình thành trong:

+ Khai thác quặng mỏ (Cu, Ni, Pb, Zn), luyện kim đưa vào môi trường một lượng lớn arsenic Khoảng 62000 tấn arsenic phóng thích vào môi trường hàng năm

từ các hoạt động này

+ Đốt các nhiên liệu hóa thạch từ các hộ gia đình, từ các nhà máy điện

+ Sử dụng thuốc diệt nấm, thuốc trừ cỏ, thuốc diệt côn trùng và các sản phẩm bảo vệ thực vật khác

+ Sử dụng DDT năm 1947 và các loại thuốc trừ sâu hữu cơ khác có chứa các hợp chất arsenic hữu cơ

- Chì:

+ Được sử dụng trong pin, trong bình ăcqui, trong một số dụng cụ dẫn điện + Một số hợp chất chì được thêm vào trong sơn, thủy tinh, đồ gốm như chất tạo màu, chất ổn định, chất kết gắn

+ Nguồn chì chủ yếu có trong khí quyển là do khí xả của động cơ đốt trong dùng xăng hay dầu có pha chì Bụi tại thị trấn, gần đường cao tốc, quốc lộ rất giầu chì

1.2.3 Ảnh hưởng của Pb, As trong đất tới sinh vật và con người

Đối với đa số sinh vật sống, tính độc hại của kim loại nặng giảm dần theo thứ tự: As > Cd > Zn > Pb Sự gây độc hại và ảnh hưởng đến cơ thể sống của mỗi nguyên tố kim loại nặng là không giống nhau Nó tùy thuộc vào bản chất và nồng

của cây sẽ gây ra một số triệu chứng ngộ độc Chì như: phát triển còi cọc, lá úa vàng,

ức chế quá trình quang hợp, rối loạn trao đổi dinh dưỡng khoáng và cân bằng nước Đối với động vật:

Khi được phát thải vào môi trường đất, Chì có thời gian tồn tại lâu dài và khó phân huỷ Những hợp chất Chì có khuynh hướng tích luỹ trong đất và trầm tích, làm

ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất và sự phát triển của các loài sinh vật ở môi trường đất trong thời gian dài

Chì có thể xâm nhập vào bằng nhiều con đường khác nhau như: qua mạng lưới thức ăn, qua sự tiếp xúc, hay sống trong môi trường nhiễm Chì

Đối với con người:

Nguyên tố Pb xâm nhập vào cơ thể theo chuỗi thức ăn Đối với con người Pb

có khả năng tác động đến tuỷ xương, hình thành huyết cầu tố và thay thế Ca trong xương Các nghiên cứu của thế giới đã khẳng định: trên 90% lượng Pb đó tập trung chủ yếu trong xương Hàm lượng Pb trong xương của người thế kỷ 14 khoảng 1 ppm, tăng lên 7 ppm đối với người thế kỷ 18 và đạt 35-85 ppm đối với người hiện nay Nhìn chung, dân thành phố và dân gần các đường ô tô có lượng Pb cao trong

cơ thể hơn dân các vùng khác

Nguy cơ phơi nhiễm của Pb sẽ thể hiện khi hàm lượng của nó tăng cao hơn mức bình thường trong cơ thể hay trong từng bộ phận Với các nồng độ cao hơn trong máu (>0,8 ppm), Pb có thể gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin Khi hàm lượng Pb trong máu nằm trong khoảng (> 0,5 - 0,8 ppm) thì

Pb gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não Tác hại nghiêm trọng của

Pb đối với cơ thể con người là làm giảm chức năng thận, giảm chức năng hệ thống sinh sản, gan, não và hệ thống thần kinh, gây ốm yếu và tử vong Nhiễm độc Pb từ môi trường có thể làm cho trẻ em chậm phát triển trí tuệ Nhiễm độc Chì nhẹ gây ra bệnh thiếu máu (do Pb có khả năng ức chế một số enzym như đã đề cập) Bệnh nhân có thể đau đầu, đau cơ, cảm thấy mệt mỏi và dễ cáu kỉnh

* Ảnh hưởng của kim loại nặng As

Tác động của Asen tới môi trường:

Mức độ nhiễm Asen khác nhau tùy thuộc vào môi trường Trong không khí, nồng độ Asen thấp nhất ở khu vực nông thôn và vùng hẻo lánh, cao hơn ở đô thị và cao nhất ở khu vực gần nguồn công nghiệp Nồng độ Asen trong đất và trầm tích tăng nếu có các nguồn tự nhiên hoặc nhân tạo chứa Asen

Tác động của Asen tới cơ thể sống:

Thực vật trên cạn có thể tích luỹ hợp chất Arsen thông qua hấp thụ từ đất hoặc tích lũy không khí từ trên bề mặt lá Điều đó cho thấy phần lớn As trong cơ thể được hấp thụ từ chế độ ăn

Lượng Asen tìm thấy trong động vật sống, thực vật và vi khuẩn là khác nhau Lượng này phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm của từng khu vực và loại sinh vật, bởi một số sinh vật nhất định có xu hướng tích luỹ Asen trong cơ thể khác nhau Khi cơ thể sống bị nhiễm As quá cao sẽ làm nhiều bộ phận của cơ thể có thể bị phá huỷ như da, ruột, phổi, tim, mạch máu, hệ miễn dịch, hệ tiết niệu, cơ quan sinh sản và hệ thần kinh xấu nhất có thể dẫn đến tử vong Môi trường nào bị nhiễm độc Asen thì

số lượng loài ở đó sẽ suy giảm mạnh

Ảnh hưởng của Asen tới sức khoẻ con người:

Con người hấp thụ một lượng lớn Asen tồn tại ở dạng dễ hấp thụ có thể bị nhiễm độc nhanh chóng và dẫn tới tử vong Ruột, tim và hệ thần kinh sẽ bị ảnh hưởng Những người sống sót sau nhiễm độc cấp có thể xuất hiện điểm sắc tố trong

da và nguy hại đến tế bào hồng cầu, tuỷ xương, gan, thần kinh và não Nhiễm độc Asen cao, lâu ngày do nước uống có thể tạo ra các điểm sắc tố đậm trên da, ung thư

da, phổi, bàng quang hoặc thận Nhiễm độc ở công xưởng - chủ yếu qua đường hô hấp có thể gây ung thư phổi Liều gây chết (LD50) đối với con người là 1- 4 mg/kg đất trọng lượng cơ thể

-> Asen (As):

Khi Asen thâm nhập hàng ngày vào cơ thể kể cả ở hàm lượng thấp cũng gây ra nhiều tác hại cho sức khỏe như: gây hoại tử các vết loét ở tay, chân, làm rối loạn sắc

tố da, sừng hóa gan bàn tay, thậm chí liên quan đến bệnh tiểu đường, tim mạch, ung thư bàng quang, ung thư gan và nghiêm trọng hơn có thể gây chết

1.3 Tổng quan về thân mềm chân bụng trên cạn

1.3.1 Khái niệm, đặc điểm hình thái

Lớp Thân mềm Chân bụng (Gastropoda) trên cạn là tên gọi chỉ chung cho bất

kỳ trong vô số các loài ốc sống trên đất, như trái ngược với những loài sống ở nước mặn (ốc biển) và nước ngọt (ốc nước ngọt) Ốc cạn là động vật thân mềm chân bụng

có vỏ sống trên cạn (những con không có vỏ được gọi là sên trần) Trải qua sự tiến hóa hàng triệu năm của ốc cạn đã phát sinh nhiều loài và có số lượng loài phong phú đứng thứ hai chỉ sau lớp Côn trùng Đặc biệt nhóm ở cạn với các môi trường sống đặc trưng đã hình thành nên sự đa dạng cao

1.3.1.1 Vỏ ốc

Vỏ ốc là một ống rỗng dài chứa cơ thể ốc, cuộn vòng quanh một trục tạo nên các vòng xoắn Vỏ ốc có thể lớn, trung bình hay nhỏ, có thể dày hay mỏng, trong suốt hay mờ đục… Hình dáng vỏ rất đa dạng có thể là hình cầu, hình nón, dạng tháp xoắn, hình trụ, dạng con quay, dạng xoắn dài, dạng cuộn trong… Vỏ có màu sắc rất

đa dạng, mỗi loài, thậm chí mỗi cá thể trong loài có màu sắc khác nhau, thường theo kiểu các dãy băng xoắn màu hẹp hay rộng hay có sọc, hoặc có thể không màu Màu sắc cùng với các hoa văn gặp ở hầu hết các loài ốc cạn có thể đặc trưng cho các taxon bậc giống hay phân giống Vỏ có khi có nắp vỏ (vẩy), hoặc không có nắp vỏ,

có thể bị tiêu giảm ở nhiều mức độ: vỏ không chứa đủ phần thân (giống Carinaria),

vỏ bé và một phần bị vạt áo phủ (giống Aplysia), vạt áo phủ kín vỏ bé ở trong (giống Aplysia, sên trần Limax), vỏ tiêu giảm chỉ còn vụn đá vôi rải rác (sên trần Arion) hoặc mất hoàn toàn dấu vết của vỏ

Kích thước vỏ là đặc điểm dùng nhiều trong mô tả và nhận dạng các taxon bậc loài, giống Các số đo quan trọng về kích thước của vỏ ốc cạn gồm: chiều cao hay chiều dài (tính từ đỉnh vỏ đến vành miệng, không tính bờ vành môi); chiều rộng (khoảng cách rộng ngang lớn nhất); chiều cao tháp ốc Dựa vào kích thước vỏ có thể phân chia ốc cạn thành: Nhóm kích thước bé (dưới 20 mm) và nhóm kích thước lớn (trên 20 mm)

Hình 1.5 Cấu tạo của vỏ ốc cạn

có lông hoặc không Số vòng xoắn của vỏ ốc cũng thay đổi từ con non đến trưởng

thành; ví dụ như số vòng xoắn của ốc sên hoa (Achatina fulica) giai đoạn còn non là

3 - 4 vòng nhưng khi trưởng thành thường có 6 - 7 vòng Giữa các vòng xoắn là rãnh xoắn

1.3.1.3 Trụ ốc

Trụ ốc là do các vòng xoắn chập lại với nhau tạo nên Trụ ốc có thể rỗng và

mở ra ngoài gần miệng tạo thành lỗ rốn, có khi trụ ốc lại đặc không tạo lỗ rốn

1.3.1.4 Lỗ rốn

Lỗ rốn có thể rộng hay hẹp, có thể nông hay sâu Trong phân loại và nhận dạng, có thể phân biệt ba dạng lỗ rốn: dạng đóng (Camaenidae), dạng vết lõm (Cyclophoridae, Bradybaenidae, Euconulidae, Trochomorphidae, Plectopylidae) và dạng mở (rộng hoặc hẹp)

1.3.1.5 Đỉnh vỏ

Đỉnh vỏ là điểm khởi đầu của các vòng xoắn, là nơi hình thành các vòng xoắn đầu tiên của vỏ, các vòng xoắn này thường rất nhỏ và nhẵn Đỉnh vỏ có thể nhọn, tù hoặc tầy

1.3.1.6 Miệng vỏ

Miệng vỏ là nơi vỏ ốc thông với bên ngoài Ở vùng miệng vỏ có thể phân biệt

bờ trục (bờ trong hay bờ ngoài) và vành miệng ngoài (bờ ngoài hay bờ trên) Có thể phân biệt góc trên và góc dưới lỗ miệng vỏ

Hình dạng lỗ miệng thay đổi: có thể xiên, bầu dục, hình thoi, hình thang, hình ovan, hình bán nguyệt, hình quả lê… Bờ viền của miệng là môi, được chia thành bốn khu vực: bên ngoài môi, gốc môi (basa lip), trụ môi (columellar lip) và môi trong vách (parietal lip) Lỗ miệng có nắp miệng hay không

1.3.2 Điều kiện sống (môi trường sống, hoạt động sống)

Các loài thân mềm chân bụng phân bố rộng ở nhiều dạng địa hình và sinh cảnh khác nhau Trên môi trường cạn, chúng thường ưa sống ở những nơi ẩm ướt, giàu mùn bã thực vật, rêu và tảo Kích thước cơ thể của chúng dao động trong khoảng tương đối lớn, từ một hoặc vài mm (ở họ Vertiginidae, Euconulidae) đến hàng chục cm (ở họ Camaena, Achatina, Amphidromus) Phần lớn các loài thân mềm chân bụng trong lớp Mang trước thường đơn tính, trong khi ở phân lớp Có phổi thì lưỡng tính Đối với các loài đơn tính, ít có sự sai khác về hình thái ngoài giữa con đực và con cái, tỷ lệ đực cái trong quần thể cũng thường ít dao động Trong sinh sản chúng giao phối và thụ tinh, trứng được đẻ thành từng đám trong các hốc đá, khe đá, quanh rễ cây hoặc trứng được đẻ rải rác khắp bề mặt đất Thân mềm chân bụng thường sinh sản không liên tục mà theo mùa

Trong số các môi trường sống, rừng tự nhiên, rừng trên núi đá granit, đá vôi có nhiều yếu tố thuận lợi cho ốc cạn sinh sống, tầng thảm mục dày, độ ẩm cao, có nhiều khe đá ẩm ướt, hàm lượng canxi cao giúp hình thành lớp vỏ Vào mùa mưa, các hoạt động kiếm ăn, sinh sản diễn ra mạnh hơn Trong tự nhiên, các loài thân mềm chân bụng thường hoạt động mạnh vào ban đêm Thức ăn hầu hết của chúng là thực vật, mùn bã, rêu, tảo và nấm…

Đặc điểm phân bố theo vành đai độ cao của thân mềm chân bụng phụ thuộc vào điều kiện sống như nhiệt độ, độ ẩm, thức ăn, nguyên liệu tạo lớp vỏ Ở vùng núi, phần lớn các loài thân mềm chân bụng tập trung phân bố (cả số lượng loài và số lượng cá thể trong mỗi loài) ở khu vực chân núi và sườn núi, tính đa dạng giảm rõ rệt ở khu vực đỉnh núi Các sinh cảnh tự nhiên như rừng, núi đá vôi, hang động có rất nhiều yếu tố thuận lợi cho chúng sinh sống Ngược lại, môi trường tác nhân như nương rẫy, khu dân cư, đất trồng trên nền rừng, đất trồng cây lâu năm, đất trồng cây ngắn ngày tính đa dạng sinh học giảm đi do tác động của con người thường theo hướng bất lợi cho sinh vật, nhiều đặc tính của môi trường bị biến đổi Chính vì môi trường sống chủ yếu là chui rúc, ẩn náu trong các tầng đất mặt và thức ăn chủ yếu là mùn bã nên thân mềm chân bụng sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp từ môi trường đất

1.3.3 Các nghiên cứu về thân mềm chân bụng (Gastropoda)

1.3.3.1 Trên thế giới

Các công trình nghiên cứu trước đây mới chỉ tập trung vào nghiên cứu đa dạng sinh học (thành phần loài, độ đa dạng ) của loài thân mềm chân bụng Việc nghiên cứu các khía cạnh liên quan đến môi trường sống của thân mềm chân bụng thì mới đây cũng đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm và đi sâu vào tìm hiểu, đặc biệt là mối quan hệ giữa chúng và môi trường đất Một số vấn đề đang được các nhà khoa học nghiên cứu như mối quan hệ giữa KLN trong đất và hình thái của ốc cạn, mối quan hệ giữa KLN trong đất và sinh sản của ốc cạn, mối quan hệ giữa KLN trong đất và sự tích tụ hàm lượng KLN trong cơ thể ốc cạn

Năm 2000, Khalid M Swaileh và cộng sự đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của sự phụ thuộc liều lượng của Pb và Zn lên mức tiêu thụ thức ăn và tốc độ tăng trưởng

của ốc cạn Helix engaddensis Nghiên cứu cho thấy hàm lượng hai kim loại gây ức chế phát triển kích thước và chế độ ăn của loài ốc cạn Helix engaddensis [24]

Năm 2002, Amusan và cộng sự đã nghiên cứu về ảnh hưởng của Đồng và Chì

đến sự tăng trưởng, sự tiêu thụ thức ăn và tỷ lệ chết của ốc cạn Limicolaria flammea Kết quả nghiên cứu cho thấy ốc không có sự thay đổi về hoạt động sinh

dưỡng và khối lượng khi ở nồng độ Đồng và Chì thấp, khi tăng nồng độ ốc ăn chậm, cho thấy ốc có thể xử lý nếu ở nồng độ Đồng và Chì thấp [18]

Sự kết hợp các đặc điểm hình thái, bệnh lý, phân tích sự tích tụ kim loại nặng có thể coi là công cụ sử dụng để cảnh báo sớm các vấn đề ô nhiễm môi trường 1.3.3.2 Ở Việt Nam

Việc nghiên cứu ốc cạn ở Việt Nam và Đông Dương nói chung diễn ra từ rất sớm nhưng còn nhiều hạn chế, chủ yếu do các tác giả nước ngoài thực hiện, nghiên cứu đầu tiên được biết đến là từ đầu thế kỉ XIX Thế kỷ XIX đến đầu thế kỷ XX, những dẫn liệu về ốc cạn ở khu vực phía Bắc Việt Nam đã phát hiện 448 loài và phân loài, đã công bố trong 83 tài liệu từ năm 1841 đến 1900 Trong thời gian từ đầu thế kỷ XX, từ 1901 đến 1975, việc nghiên cứu ốc cạn cũng như các nhóm ốc khác hầu như ngừng lại Các công trình giai đoạn này bổ sung 82 loài cho khu hệ ốc cạn ở Việt Nam trong tổng số 103 loài thống kê được Các nghiên cứu này cũng chỉ tập trung vào xác định thành phần loài Từ những năm 2000 đến nay, các công trình

về ốc cạn tiếp tục được nghiên cứu

Các tác giả chủ yếu nghiên cứu đa dạng thành phần loài và sự phân bố của thân mềm chân bụng Chưa có công trình nghiên cứu nào về mối quan hệ giữa một

số kim loại nặng trong đất tới ĐDSH Thân mềm Chân bụng được công bố Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng các sinh vật tích tụ để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng ở trong đất là vấn đề có tính thực tiễn cao nhằm xây dựng chỉ thị sinh học riêng phù hợp với điều kiện nước ta, hạn chế những tác động xấu của kim loại nặng tới môi trường và sức khỏe cộng đồng

1.4 Tổng quan các nghiên cứu về mối quan hệ giữa đa dạng sinh học với hàm lượng kim loại

Trên Thế giới

Việc nghiên cứu các khía cạnh liên quan đến môi trường sống của ốc cạn mới đây cũng được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm và đi sâu vào tìm hiểu Như nghiên cứu của Kurt Jordaens và cộng sự, năm 2006 đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số kim loại nặng đến hình thái của vỏ ốc Kết quả cho thấy kim loại nặng trong đất có ảnh hưởng đến cấu trúc cũng như thành phần các chất trong

vỏ của ốc, những nơi nào có hàm lượng kim loại nặng trong đất cao thì vỏ của ốc cạn ở nơi đó chứa hàm lượng Pb và Zn cao [23]

Tiếp đến năm 2009, Otitoloju và cộng sự đã nghiên cứu về sự tích lũy kim loại

nặng (Cu, Pb) trong ốc sên khổng lồ (Archachatina marginata) Kết quả cho thấy

sự tiếp xúc và tích lũy các kim loại nặng gây ra các bệnh cho ốc như biến đổi tế bào gan khi nhiễm Cu, viêm ống gan khi nhiễm Pb [26]

Các nghiên cứu về mối quan hệ giữa hàm lượng kim loại nặng với đa dạng sinh học ốc cạn còn khá mới mẻ

Ở Việt Nam

Ban đầu mới chỉ có TS Hoàng Ngọc Khắc với nghiên cứu: “Bước đầu nghiên cứu mối quan hệ giữa hàm lượng asen và đồng trong đất với đa dạng sinh học ốc cạn (Gastropoda) tại xã Cẩm Đàn, huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang” Nghiên cứu này đã phát hiện 22 loài và phân loài ốc cạn, thuộc 12 giống, 7 họ, 2 bộ, 2 phân lớp Chỉ ra được rằng các chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn có xu hướng giảm dần các điểm khảo sát từ xa đến gần khu vực có mỏ quặng Xác định được hàm lượng kim loại nặng đồng, asen tại các điểm khảo sát đều vượt quá chỉ tiêu cho phép, Và xác định được mối quan hệ giữa kim loại đồng, asen với đa dạng sinh học ốc cạn khá rõ ràng, có tương quan nghịch[5]

Tại khu vực nghiên cứu:

Hiện tại thị trấn Bằng Lũng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn chưa có công trình nghiên cứu nào liên quan đến mối quan hệ này

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Thời gian nghiên cứu, địa điểm nghiên cứu, quy trình nghiên cứu

*Thời gian nghiên cứu:

Các mẫu được thu với 2 đợt như sau:

*Địa điểm nghiên cứu:

Gồm 30 mẫu đất và mẫu ốc cạn được lấy tại 5 sinh cảnh khác nhau:

- Khu vực núi đá vôi, gần nhà máy tuyển luyện chì, kẽm Lủng Váng được gọi

là sinh cảnh 1

- Khu vực sườn núi đất đồi, gần khu khai thác đá được gọi là sinh cảnh 2

- Khu vực rừng tự nhiên núi đất, có nhiều mỏm đá, thảm thực vật phong phú, được gọi là sinh cảnh 3

- Khu vực sườn núi đá, thảm thực vật thưa thớt, nằm ngay trung tâm thị trấn Bằng Lũng được gọi là sinh cảnh 4

- Khu vực rừng trồng núi đất, gần mỏ khai thác Bằng Lũng được gọi là sinh cảnh 5

Các vị trí lấy mẫu được thể hiện qua bảng 2.1 sau:

Bảng 2.1 Đặc điểm sinh cảnh các vị trí thu mẫu tại thị trấn Bằng Lũng

008’44.6’’B

105o35’30.2’’Đ

7 BL 4 Sườn núi đất, có thảm thực vật phong

Các vị trí lấy mẫu thể hiện trên sơ đồ sau:

Hình 2.1 Sơ đồ các vị trí lấy mẫu

Tiến hành thu mẫu tại các điểm thu mẫu kí hiệu như trên sơ đồ Ở sinh cảnh núi đá vôi, gần mỏ Lủng Váng thu 5 mẫu; sinh cảnh núi đất, gần mỏ khai thác đá thu 6 mẫu; sinh cảnh rừng tự nhiên, núi đất thu 6 mẫu; sinh cảnh núi đá, gần khu đông dân cư thu 6 mẫu; sinh cảnh đất đồi, rừng trồng, gần mỏ Bằng Lũng thu 7 mẫu

2.2 Dụng cụ thu mẫu

- Đối với thu mẫu đất

+ Dụng cụ đựng mẫu (hộp nhựa, túi nilon có mép bấm)

+ Máy khoan, xẻng xúc đất

+ Khung mẫu 50x50cm, dây nhựa, sàng rây mẫu có kích thước 0,45mm

+ Nhãn, bút dạ, bút chì, bản đồ của khu vực lấy mẫu, sổ ghi chép

+Máy định vị (GPS)

Từ việc tổng hợp các tài liệu nghiên cứu và dựa trên cơ sở lý thuyết, cơ sở thực tiễn tôi đưa ra sơ đồ quy trình chung về phân tích mối quan hệ đa dạng sinh học ốc cạn và hàm lượng Pb, As trong đất được thể hiện ở hình 2.2 sau:

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình phân tích mối quan hệ giữa ĐDSH ốc cạn với

hàm lượng As, Pb trong đất

- Đối với thu mẫu ốc cạn

+ Dụng cụ đựng mẫu (hộp nhựa, túi nilon có mép bấm)

+ Kẹp gắp, thước kẹp đo kích thước

+ Kính lúp cầm tay, kính lúp để bàn

+ Máy ảnh, đèn soi

+ Nhãn, bút dạ, bút chì, bản đồ của khu vực lấy mẫu, sổ ghi chép

Chú ý: Tất cả các mẫu được ghi đủ các thông tin ngày tháng, địa điểm thu mẫu, người thu mẫu

Xác định mối quan hệ giữa các chỉ số ĐDSH

ốc cạn với hàm lượng Chì, Asen trong đất

2.3 Phương pháp thu mẫu

2.3.1.Đối với mẫu đất

- Lấy mẫu đất theo TCVN 5297:1995 [2]

- Mẫu đất được lấy cùng khu vực (OTC) với mẫu ốc

- Sử dụng bộ dao vòng lấy mẫu đất, lấy ít nhất khoảng 500 g, sâu 10cm, cho vào túi nilong có ghi nhãn mác đem về phân tích

2.3.2 Đối với mẫu ốc cạn

- Tiến hành thu mẫu định lượng để xác định mật độ (cá thể/1m2) và phân bố của ốc cạn

- Mẫu định lượng được thu trong các OTC với diện tích thường sử dụng là 1m2

- Thu các mẫu ở tất cả các sinh cảnh khác nhau Mẫu được thu trên mặt đất, trong tầng thảm mục, lớp đất mặt, trên thân hoặc lá cây

- Tại mỗi vị trí khảo sát, thu mẫu lặp lại 3 lần (3OTC)

- Các bước được tiến hành thu mẫu theo hướng dẫn của Vermeulen và Maassen (2003), cụ thể như sau:

Đối với mẫu có kích thước lớn nhặt bằng tay hoặc dùng panh kẹp để thu mẫu Đối với mẫu nhỏ dùng sàng có mắt lưới cỡ 3x3 mm, bên dưới sàng được hứng bằng tấm nilon sáng mầu hoặc giấy trắng để thu các mẫu mà mắt thường không nhìn thấy được Tất cả các mẫu thu đều được bảo quản trong các túi vải hoặc túi nylon riêng,

có ghi ký hiệu cẩn thận theo từng sinh cảnh và các lưu ý cần thiết khác (nếu có)

2.4 Phương pháp xử lý mẫu

2.4.1 Xử lý mẫu đất

- Xử lý sơ bộ: mẫu đất lấy về nhặt sạch sỏi đá, xác thực vật Sau đó hong khô trên trang giấy đã ghi rõ ký hiệu mẫu, đặt lên bản gỗ phơi khô trong điều kiện phòng (200-250C), tránh ánh nắng trực tiếp từ mặt trời

- Giã và rây đất: cho đất vào cối sứ, nghiền đất và rây đất với kích thước lỗ: 0,45mm

- Đất sau khi nghiền được trộn đều và đựng trong túi nilon có nhãn ghi rõ ký hiệu mẫu được sử dụng cho việc phân tích các chỉ tiêu

2.4.2 Xử lý mẫu ốc

Đối với mẫu ốc cạn (bao gồm cả sên trần và ốc trên cạn): tiến hành ngâm vào nước trong một đêm (khoảng 12-24 giờ) hoặc metanol loãng để cho ốc chết từ từ, duỗi hết các phần đầu, chân và các tua cảm giác Sau đó, tiến hành định hình và bảo quản trong dung dịch cồn 700

Các mẫu được đánh số hiệu riêng rẽ, được ghi đủ các thông tin ngày tháng, địa điểm thu mẫu, người thu mẫu và bảo quản trong hộp nhựa

2.5 Phương pháp phân tích mẫu

2.5.1 Phương pháp phân tích mẫu đất

Phân tích mẫu đất chính là xác định loại và hàm lượng của đất theo phương pháp EPA Method 2008 bằng máy quang hấp thụ nguyên tử AAS và quy chuẩn so sánh: QCVN 03-MT:2015/BTNMT Máy quang hấp thụ nguyên tử AAS được sản xuất tại hãng PERKIN ELMER–Mỹ và được lắp ráp tại Singapore Độ chính xác của máy AAS cao: RSD < 2% [3]

Việc phân tích các thông số phải tuân theo một trong các phương pháp quy định trong bảng 2.2 dưới đây:

Bảng 2.2 Phương pháp phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm

* Dụng cụ:

- Cân phân tích, bình phá mẫu

- Máy phá mẫu bằng nhiệt