Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của ph đến độc tính của niken lên cá sọc ngựa trên mẫu nước sông đồng nai

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN CÁ SỌC NGỰA TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN CÁ SỌC NGỰA

TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

DIỆP ANH LINH

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, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN CÁ SỌC NGỰA

TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI

DIỆP ANH LINH

CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ : 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN THÀNH ĐỒNG

HÀ NỘI, NĂM 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS Nguyễn Thành Đồng

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thi Phương Thảo

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Trần Quốc Trọng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

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

Ngày 05 tháng 01 năm 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn là thành quả từ sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân dựa trên cơ sở thực

tế và thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn, không sao chép theo bất kì tài liệu nào.

Mọi sự tham khảo được sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn và ghi tên tài liệu, tác giả tại mục tài liệu tham khảo.

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trường, tôi xin hoàn toàn chiu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Học viên

Diệp Anh Linh

đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè.

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời tri ân tới Tiến sĩ Nguyễn Thành Đông, Cán bộ Viện Công Nghệ MT– Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này.

Em xin chân thành cảm ơn tới Ban lãnh đạo Khoa môi trường cùng toàn thể các thầy cô giáo, tới cán bộ phòng thí nghiệm trường đại học Tài nguyên và Môi trường

TP Hô Chí Minh đã tạo điều kiện cho em thực hiện thí nghiệm cho đề tài này Và em cũng xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến thầy các thầy cô giáo Khoa Môi trường - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo cơ hội cho em thực hiện và hoàn thành đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn Th.s Mai Quang Tuấn và ban Lãnh đạo Trung tâm

Tư vấn và Công nghệ Môi trường đã tạo điều kiện tham gia một nhánh của đề tài cấp

bộ sô 2015.04.23 (2015 – 2017) củng như hỗ trợ kinh phí thực hiện đề tài.

Cuôi cùng, em gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn Phùng Công Hưng, Đỗ Văn Phương đã giúp đỡ em trong quá trình đi lấy mẫu, phân tích mẫu và đã có những ý kiến đóng góp cho em hoàn thiện đề tài và tấm lòng của những người thân yêu trong gia đình, bô mẹ luôn động viên, cổ vũ và tạo mọi điều kiện tôt nhất cho em trong quá trình học tập!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CẢM ƠN iii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC VIẾT TĂT viii

MƠ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VÊ CÁC VẤN ĐÊ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 4

1.1.1 Nghiên cứu trên thế giới 4

1.1.2 Nghiên cứu trong nước 8

1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 10

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên sông Đồng Nai 10

1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 12

1.3 Tổng quan về đôi tượng nghiên cứu 15

1.3.1 Tổng quan về sinh vật chỉ thi cá Sọc Ngựa 15

1.3.2 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu Niken 17

1.3.3 Tổng quan về phần mềm Cetis 21

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đôi tượng nghiên cứu 25

2.2 Phạm vi nghiên cứu 25

2.3 Phương pháp nghiên cứu 25

2.4 Thực nghiệm 26

2.4.1 Đánh giá chất lượng nước sông Đông Nai 26

2.4.2 Thí nghiệm trên cá sọc ngựa ở các mức Ni khác nhau tại phòng thí nghiệm 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Kết quả phân tích mẫu nước mặt sông Đồng Nai 38 3.1.1 Kết quả phân tích mẫu nước sông Đồng Nai 2015 - 2016 38

3.1.2 Kết quả mẫu nước sông Đồng Nai tại 5 vi trí 40

3.2 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của pH lên độc tính của Niken đến cá Sọc Ngựa trên mẫu nước sông Đông Nai 44

3.2.1 Đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken lên cá Sọc Ngựa trên mẫu nước sông Đông Nai vi trí Nam Cát Tiên sau 48h 48

3.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken lên cá Sọc Ngựa trên mẫu nước sông Đông Nai vi trí Nam Cát Tiên sau 96h 53

3.3 Kết quả xác định LC50 của Niken trên cá Sọc Ngựa 59

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 62

1 Kết luận 62

2 Kiến nghi 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình đề xuất ngưỡng độc tính cấp ở Mỹ [22] 5

Hình 1.2 Chỉ tiêu đông năm 1986 và 2007 của USEPA [23] 6

Hình 1.3 PNEC của Đông theo DOC ở các mức pH khác nhau 7

Hình 1.4 Lưu vực sông Đông Nai 11

Hình 1.5: Cá sọc Ngựa 15

Hình 3.1 Biểu đô hàm lượng DOC ở 20 điểm khảo sát 38

Hình 3.2 Biểu đô hàm lượng độ cứng ở 20 điểm khảo sát 38

Hình 3.3 Biểu đô hàm lượng độ kiềm ở 20 điểm khảo sát 39

Hình 3.4 Biều đô pH ở 20 điểm khảo sát 39

Hình 3.5 Biều đô hàm lượng Ni ở 20 điểm khảo sát 40

Hình 3.6 Biểu đô diễn biến pH tại vi trí N1 41

Hình 3.7 Biểu đô diễn biến pH tại vi trí N2 41

Hình 3.8 Biểu đô diễn biến pH tại vi trí N3 41

Hình 3.9 Biểu đô diễn biến pH tại vi trí N4 41

Hình 3.10 Biểu đô diễn biến pH tại vi trí N5 41

Hình 3.11 Biểu đô diễn biến hàm lượng Ni tại vi trí N1 42

Hình 3.12 Biểu đô diễn biến hàm lượng Ni tại vi trí N2 42

Hình 3.13 Biểu đô diễn biến hàm lượng Ni tại vi trí N3 42

Hình 3.14 Biểu đô diễn biến hàm lượng Ni tại vi trí N4 42

Hình 3.15 Biểu đô diễn biến hàm lượng Ni tại vi trí N5 42

Hình 3.16: Ty lệ cá chết tại mức pH = 7,0 sau 48h 48

Hình 3.17: Ty lệ cá chết tại mức pH = 6,2 sau 48h 49

Hình 3.18: Ty lệ cá chết tại mức pH = 6,8 sau 48h 50

Hình 3.19: Ty lệ cá chết tại mức pH = 7,3 sau 48h 51

Hình 3.20: Ty lệ cá chết tại mức pH = 7,7 sau 48h 52

Hình 3.21: Ty lệ cá chết tại mức pH = 7,0 sau 96h 54

Hình 3.22: Ty lệ cá chết tại mức pH = 6,2 sau 96h 55

Hình 3.23: Ty lệ cá chết tại mức pH = 6,8 sau 96h 56

Hình 3.24: Ty lệ cá chết tại mức pH = 7,3 sau 96h 57

Hình 3.26: Ty lệ cá chết tại mức pH = 7,7 sau 96h 58

Hình 3.27: Diễn biến ảnh hưởng Niken ở pH = 7,3 59

Hình 3.28: Diễn biến ảnh hưởng Niken ở pH = 7,7 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2 Độ độc của Đông có ở các mức pH khác nhau 8

Bảng 2.1 Tọa độ và ký hiệu các vi trí lấy mẫu 27

Bảng 3.1 Tỉ lệ cá sông sau 48h thí nghiệm trên 05mẫu nước sông Đồng Nai 43

Bảng 3.2 Chất lượng nước sông Đồng Nai thử nghiệm 44

Bảng 3.3 Kết quả theo dõi tỉ lệ cá sông ở mẫu nước N5 ở các giá tri pH khác nhau 45

Bảng 3.4 Ty lệ cá chết tại mức pH = 7,0 (mẫu nước sông) sau 48h 48

Bảng 3.5 Ty lệ cá chết tại mức pH = 6,2 sau 48h 49

Bảng 3.6 Ty lệ cá chết tại mức pH = 6,8 sau 48h 50

Bảng 3.7 Ty lệ cá chết tại pH = 7,3 sau 48h 51

Bảng 3.8 Ty lệ cá chết tại pH = 7,7 sau 48h 52

Bảng 3.9 Ty lệ cá chết tại pH = 7,0 (mẫu nước sông), sau 96h 54

Bảng 3.10 Ty lệ cá chết tại pH = 6,2 sau 96h 55

Bảng 3.11 Ty lệ cá chết tại pH = 6,8 sau 96h 56

Bảng 3.12 Ty lệ cá chết tại pH = 7,3 sau 96h 57

Bảng 3.13 Ty lệ cá chết tại pH = 7,7, sau 96h 58

Bảng 3.14 Kết quả xác đinh LC50 của Ni trên các sọc ngựa tại các giá tri pH khác nhau 60

DANH MỤC VIẾT TẮT

BLM : Mô hình phối tử sinh học LCL : Ngưỡng độc giới hạn dưới LC50 : Ngưỡng chết 50% của sinh vật QCVN :Quy chuẩn Việt Nam

OECD 202 : Quy trình thực nghiệm chuẩnUCL : Ngưỡng độc giới hạn trên TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

1 Tính cấp thiết của đề tài

MỞ ĐẦU

Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc, trong đó có 13 hệ thống sônglớn có diện tích trên 10.000 km2 Tài nguyên nước mặt nước ta tương đối phongphú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới Tuynhiên, nguồn nước mặt ở Việt Nam hiện đang đối mặt với nhiều thách thức,trong đó đáng lo ngại nhất là tình trạng suy kiệt và ô nhiễm trên diện rộng

Tại khu vực phía Nam, hệ thống sông Đồng Nai là một trong những hệthống sông lớn Lưu vực sông có diện tích khá rộng (37.885km2) và chảy quanhiều địa phương Toàn lưu vực hệ thống sông Đồng Nai hàng ngày phải tiếpnhận trên 4.500 điểm xả từ nhiều nguồn nước thải công nghiệp, khai tháckhoáng sản, làng nghề, nước sinh hoạt, nông nghiệp, y tế, chăn nuôi… Trên lưuvực có hơn 10.100 doanh nghiệp sản xuất công nghiệp đưa ra sông mỗi ngàyhơn 480.000 m3, trong đó có nước thải xả ra từ các khu công nghiệp, khu chếxuất ở Đồng Nai, TP.HCM, Bình Dương đổ vào khu vực trung lưu và hạ lưu củasông Đồng Nai, sông Sài Gòn và sông Thi Vải [3,5]

Tình trạng ô nhiễm nguồn nước sông Đồng Nai đang ở mức báo động,trung bình mỗi tháng có khoảng trên dưới 30 tấn chất thải gây ô nhiễm nhưdầu mỡ, chất thải hữu cơ, kim loại nặng đổ ra sông này Bên cạnh nhữngnguồn nước thải từ khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt từ các khu đô thicũng đang đe dọa trực tiếp cuộc sống của người dân nơi đây [3,5]

Theo báo cáo của Liên hợp quốc, trung bình mỗi năm con người thảivào môi trường Trái Đất khoảng 1 triệu tấn Niken, trong đó có một lượngkhông nhỏ đi vào môi trường nước ở các lưu vực sông, gây ảnh hưởng lớnđến đời sống động thực vật thủy sinh Niken có độc tính cao với cá, nồng độniken trên 0,03 mg/l gây tác hại cho các cơ thể sống bậc thấp trong nước.Lưu vực sông Đồng Nai có rất nhiều khu vực nuôi trồng thủy sản của ngườidân, do đó việc ô nhiễm Niken sẽ gây ảnh hưởng lớn đến việc nuôi trồngthủy sản, ảnh hưởng đến kinh tế của người dân trên lưu vực sông [7]

Các ảnh hưởng của kim loại và muối kim loại lên các loài động vật đã chothấy là có tương quan với nồng độ của ion tự do của kim loại đó trong môitrường Nồng độ ion tự do phụ thuộc vào độ tan của kim loại và khả năng hình

thành phức với các ligand hữu cơ và vô cơ Do đó ảnh hưởng của niken trongcác thử nghiệm độc học bi ảnh hưởng bởi nhiều yếu tô như hợp chất niken sửdụng (NiCl2, NiSO4, Ni(NO3)2, v.v ), môi trường dùng, pH, độ cứng nước,nhiệt độ, v.v tất cả các yếu tô ảnh hưởng đến độ tan [8]

Trên thế giới đã có rất nhiều mô hình đánh giá về ảnh hưởng độc tínhcủa kim loại nặng đối với sinh vật có trong môi trường nước Tuy nhiên, saumột quá trình phát triển, từ kết quả thu được từ phòng thí nghiệm và thực tếthì mô hình phối tử sinh học (BLM) đã chứng minh được tính ưu việt về độchính xác, thời gian và tính kinh tế trong việc đánh giá độc tính của kim loạinặng trong môi trường nước [7]

Để xác định ngưỡng độc của các kim loại nặng trong nước mặt, theophương pháp truyền thống, thì người ta dựa vào kết quả LC50 có được từthực nghiệm của kim loại nặng trên sinh vật chỉ thị

Cá sọc ngựa được coi là một sinh vật chỉ thi liên quan mật thiết tới môitrường Các tập quán, đặc điểm sinh, lý, hoá của cá sọc ngựa đều liên quan đếnmôi trường Điều đó giúp con người đánh giá hiện trạng môi trường, dự đoán sựthay đổi của môi trường và hoạch định các chiến lược bảo vệ môi trường

Vì các lí do trên nên tôi chọn “Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của

pH đến độc tính của Niken lên cá sọc ngựa trên mẫu nước sông Đồng Nai”

để đưa ra số liệu nghiên cứu về ngưỡng độc của Niken trên mẫu nước sông Đồng Nai.

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá ảnh hưởng của pH đến độ độc của Niken lên cá Sọc Ngựa trongmôi trường nước sông Đồng Nai tại phòng thí nghiệm

- Nghiên cứu xác định nồng độ gây chết LC50 của Niken đến cá Sọc Ngựatrong môi trường nước sông Đồng Nai

3 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đề tài tập trung thực hiệncác nội dung nghiên cứu cụ thể như sau:

- Đánh giá, lựa chọn 5 vi trí lấy mẫu nước đặc trưng trên sông Đồng Nai

có tính chất lý hóa tương đối ổn định và phù hợp với điều kiện thí nghiệm

- Tiến hành lấy mẫu, phân tích nước sông Đồng Nai tại 5 địa điểm đã đượclựa chọn

- Đánh giá, lựa chọn 01 vi trí mẫu nước đặc trưng trên sông Đồng Nai

có kết quả tốt nhất, ổn định, phục vụ cho việc đánh giá độc tính kim loạinặng rồi tiến hành làm thí nghiệm

Nội dung 2: Tiến hành làm thí nghiệm đối với cá sọc ngựa ở các mức Niken thay đổi

- Xây dựng quy trình nuôi cá và cho cá đẻ trong phòng thí nghiệm;

- Thí nghiệm trên mẫu thực cá sọc ngựa với nền là 5 mẫu nước sôngĐồng Nai;

- Xây dựng quy trình thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của pH lên độc tínhcủa Niken cá sọc ngựa

Nội dung 3: Xác định LC50 của Niken lên các Sọc Ngựa

- Xác định ngưỡng độc LC 50 của Niken lên cá Sọc Ngựa dựa trên các

dữ liệu về ty lệ sống sót sẽ được phân tích và thống kê

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Nghiên cứu trên thế giới

a Ở Mỹ

Vào năm 1980, Cục bảo vệ môi trường Mỹ đã bắt đầu xây dựng WQC, cơquan này đã công nhận rằng độc tính của kim loại phụ thuộc vào sự tương tácvới các chất khác có mặt trong nước Các thí nghiệm về độc tính đã được Cụcbảo vệ môi trường Mỹ chấp nhận sử dụng trong việc xây dựng lên WQC, các thínghiệm phải được tiến hành với các muối kim loại hòa tan và trong nước tươngđối sạch để giảm thiểu sự liên kết của kim loại

Tháng 05 năm 1995, hội đồng khoa học của Mỹ đã công nhận rằng tiêuchuẩn kim loại cho nước xung quanh nên được dựa trên kim loại tương tác sinhhọc chứ không phải tổng nồng kim loại trong môi trường nước Điều này cungcấp một chuẩn mực mới trong việc xây dựng tiêu chuẩn cho các kim loại cótrong môi trường nước, điều đó liên quan chặt chẽ đến các điều kiện thí nghiệm

mà WQC dựa vào

Tiếp theo phương pháp dựa vào độ cứng của nước, Cục bảo vệ môi trường

Mỹ sử dụng một phương pháp khác đó là phương pháp Hệ số ảnh hưởng của nước (WER) Hệ sô ảnh hưởng này dựa trên những ảnh hưởng của môi trường

nước thực tế trên môi trường nước thí nghiệm với giá tri LC50

Ngưỡng nồng độ độc ở môi trường nước thực tế

WER =

Ngưỡng nồng độ độc ở mẫu nước pha trong thí nghiệm

WER = LC50SITE/LC50LAB

Tuy nhiên, việc xác định WER liên quan đến một sô lượng thí nghiệmtương đối lớn, và nó chỉ được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt Tuy nhiên,khi được áp dụng vào thực tế, thì việc sử dụng WER để thiết lập WQC chonhững khu vực cụ thể là không khả thi

Cục bảo vệ môi trường Mỹ xem các mô hình độc học như là một giải phápthích hợp cho các vấn đề liên quan đến việc đánh giá WQC đối với kim loại.Các mô hình độc học đã kế thừa những vấn đề nhất định từ khi bình thường hóa

độ cứng thực nghiệm và các phương pháp WER Tuy nhiên, các kết quả kiểm tra

từ cấp tính để áp dụng cho các WQC mãn tính vẫn cần thông qua một ty lệ mãntính cấp tính.

Các tính toán độc tính cho BLM

Mẫu nước thí nghiệm chuẩn

Thực hiện một lần hiệu chỉnh

i ả đ i ̣n h : LA50 không thay đổi

với tính chất hóa học của nước LA50 ở FAV Mẫu nước

Hình 1.1 Quy trình đề xuất ngưỡng độc tính cấp ở Mỹ [22]

Năm 2007, cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) đã hướng dẫnviệc áp dụng mô hình độc học BLM để tính toán đề ra tiêu chuẩn của Đồngtrong môi trường nước mặt, cho từng khu vực có đặc điểm nước mặt khácnhau ở Mỹ Căn cứ vào kết quả từ mô hình các bang của Mỹ sẽ đề ra tiêuchuẩn về hàm lượng kim loại nặng Đồng trong nước ngọt đối với từng khuvực sông đặc trưng của mình [22,23].

Hình 1.2 Chỉ tiêu đồng năm 1986 và 2007 của USEPA [23]

USEPA khuyến khích các cơ quan, tổ chức ứng dụng mô hình độc học

để tính toán đưa ra ngưỡng nồng độ độc hại của kim loại nặng có trong nướcngọt Mô hình BLM mà UESPA dùng để tính toán, dựa trên các thông sôhóa học của nước Thông sô này gồm có: nhiệt độ, pH, DOC, ion kim loại

có ảnh hưởng lớn (Ca, Mg, Na, K), ion phi kim có ảnh hưởng lớn (SO42-,

Cl-), kiềm (CO32-, H2CO3, HCO3-) và sufit

b Châu Âu và các quốc gia khác

Tiếp theo Mỹ là các nước thuộc liên minh Châu Âu, Canada, Nhật Bản,Thái Lan cũng đã và đang nghiên c ứu áp dụng mô hình độc học để đánhgiá ngưỡng hàm lượng độc hại của kim loại nặng (Cu, Zn, Ni ) trong môi

trường nước mặt ở những lưu vực khác nhau về đặc điểm nguồn nước, để từ

đó đề ra các tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại nặng đối với từng khu vựckhác nhau Các mô hình độc học được sử dụng rất nhiều ở Châu Âu

Châu Âu đã nghiên cứu độc tính của kim loại trong môi trường thông quacác phương pháp đánh giá rủi ro, trừ một sô kim loại được phân loại là chất độchại Các hướng dẫn kỹ thuật để thực hiện đánh giá độc tính của kim loại trongmôi trường nước, đã được Ủy ban châu Âu thông qua và công bô trong các tàiliệu kỹ thuật về thí nghiệm với sinh vật chỉ thi vào năm 1996

Các căn cứ khoa học cũng như pháp lý đã công nhận rằng, việc đánh giáchính xác các phần kim loại tương tác sinh học là rất quan trọng, trong việc đánhgiá độc tính của kim loại Ảnh hưởng của kim loại, thì chủ yếu căn cứ vàolượng các kim loại hòa tan có tính khả dụng sinh học [7,21]

Hình 1.3 PNEC của Đồng theo DOC ở các mức pH khác nhau

Dữ liệu độc tính sinh thái đã được thu thập theo những thái cực của điềukiện pH bao gồm các thí nghiệm với tảo ở pH thấp và thí nghiệm trên động vậtkhông xương sống ở pH cao Những thí nghiệm này pH từ 5,5 đến 9

Belanger và Cherry,

1990

Các mô hình độc học đã được phát triển để tính toán ngưỡng độc hại củakim loại trong môi trường nước và khả năng gây ảnh hưởng trong các sinh vậtsống Chúng được phát triển ban đầu được dự đoán (ngắn hạn) độc tính cấp tínhđối với cá, nhưng gần đây đã được điều chỉnh để dự đoán tác động lâu dài đến

sự phát triển và sinh sản cho sinh vật dưới của nhiều bậc dinh dưỡng khác nhau.Các quốc gia khác như Nhật, Australia, Thái Lan cũng đang có cácnghiên cứu, áp dụng mô hình độc học để đưa ra các tiêu chuẩn, quy chuẩn,hay các khuyến cáo về ngưỡng nồng độ kim loại nặng vào điều kiện môitrường cụ thể ở quốc gia mình

1.1.2 Nghiên cứu trong nước

Tháng 3 năm 2013, tại hội thảo quốc tế về ứng dụng mô hình BLMđánh giá độc tính kim loại nặng trong môi trường nước, tổ chức tại Hà Nội,đại diện các cơ quan nghiên cứu, quản lý môi trường trong và ngoài nướcđến thống nhất tính khoa học và sự cần thiết nghiên cứu, ứng dụng mô hìnhBLM trong quản lý môi trường nước tại Việt Nam

Ngày 15/04/2014 Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt NamNguyễn Minh Quang tiếp bà Gina McCarthy – Giám đốc Cơ quan Bảo vệMôi trường Hoa Kỳ (EPA) Bộ trưởng Nguyễn Minh Quang đã đề nghi Cơquan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ hợp tác, tạo điều kiện cho phía Việt Namtriển khai áp dụng mô hình độc học BLM

Hiện nay, các mô hình độc học được giới thiệu tại một sô cuộc hội thảo

ở Việt Nam nhưng chưa được vào nghiên cứu và ứng dụng chính thức ở ViệtNam [7]

Tháng 3/2017 tại Quy Nhơn Bộ khoa học Công nghệ, Bộ Tài nguyên vàMôi trường, Hội gặp gỡ Việt Nam, UBND tỉnh Bình Định tổ chức “Hộithảo Quốc tế lần thứ 3 về ô nhiễm môi trường, biện pháp phục hồi và quảnlý” ngoài đưa ra các vấn đề về quản lý và phục hồi Hội thảo củng là cáccông bô về nghiên cứu khoa học về độc học của các nhà khoa học Việt Nam

và Quốc tế Đặc biệt là các chuỗi nghiên cứu BLM tại sông Mekong của cácnhà khoa học Tham Hoang - Loyola University Chicago; Khiet Bui -Vietnam National University Ho Chi Minh, Lan Chi Do - Vietnam NationalUniversity Ho Chi Minh; Son Dao - Vietnam National University Ho ChiMinh; Chuleemas Boonthai IWAI - Integrated Water Resource ManagementResearch and Development Center in Northeast Thailand Khon KaenUniversity, Thailand; Robert Santore - Windward Environmental, LLC,U.S.A [6,7]

Việc xác định ngưỡng độc của các kim loại nặng ở Việt Nam hiện nayvẫn theo phương pháp truyền thống là xác định LC50 thông qua các thínghiệm đối với từng đối tượng cụ thể Tuy kết quả thu được từ thực nghiệm

có độ chính xác cao và áp dụng được với mọi đối tượng khác nhau, nhưngđiều này đòi hỏi rất nhiều thời gian, cũng như chi phí

Theo kinh nghiệm của Mỹ, Châu Âu và khuyến cáo của tổ chức môitrường liên hợp quốc về việc xây dựng quy chuẩn, tiêu chuẩn đều phải dựavào tác động của các yếu tô đến sinh vật, đến con người và môi trường Việcnày cần phải có thời gian và rất nhiều kinh phí Việc áp dụng mô hình độchọc hay các mô hình tính toán ngưỡng độc LC50 sẽ giúp cho việc rút ngắnthời gian và tích kiệm chi phí hơn so với những phương pháp truyền thống

về đánh giá ngưỡng độc của kim loại nặng

Hiện nay, với sự đầu tư của đảng, nhà nước, đã có rất nhiều phòng thínghiệm ở Việt Nam đã được đầu tư những trang thiết bi máy móc hiện đại,với độ chính xác cao Việc phân tích chất lượng nước mặt, bởi những trangthiết bi trên cho độ chính xác cao, điều này rất thuận lợi cho việc nghiêncứu, ứng dụng mô hình để đánh giá ngưỡng độc của kim loại nặng

Việc nghiên cứu này sẽ là tiền đề để phát triển mô hình độc học đánhgiá ngưỡng độc của Niken đối với nhiều sinh vật bản địa khác, cũng như ảnhhưởng của các kim loại nặng khác đến sinh vật bản địa trên các vùng khí hậukhác nhau Để từ đó giúp các nhà quản lý, nhà khoa học có căn cứ hoạchđịnh những chính sách về kim loại nặng trong nước mặt ở từng vùng chophù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam [6,7].

Để ứng dụng, phát triển được mô hình về độc học phù hợp với điềukiện môi trường nước mặt ở Việt Nam thì ta cần phải xác định các thông sôcủa nước mặt qua thực nghiệm cụ thể sau:

Nhóm thông số vật lý, hóa học của nước mặt đặc trưng ở sông ngòi Việt Nam

- Nhiệt độ, pH

- DOC (cacbon hữu cơ hòa tan)

- Các ion có ảnh hưởng lớn đến độc tính của kim loại nặng:

+ Cation: Ca, Mg, K, Na

+ Anion: SO42-, Cl

-+ Kiềm tổng

1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên sông Đồng Nai

a Vị tri địa lý

Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việtnam Lưu vực này trải dài qua qua các tỉnh L âm Đô ̀ng ,Đ ăk N ô n g ,B ìn hP

h ư ớc,Đ ô ̀ n g N a i , ì n h DưB ơ n g , T h à n h p hô H ô C h í M in h với diện tích lưu vực38.600 km²

Sông Đồng Nai ở thượng nguồn còn gọi là sông Đa Dâng Sông xuất phát

từ cao ng u y ên L â m V i ê n , uốn khúc theo chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Namvượt khỏi miền núi ra đến bình nguyên ở T à L ài (huyện ânT P h ú , tỉnh ĐồngNai) Sông Đồng Nai tính từ đầu nguồn sông Đa Dâng thì dài 586 km còn nếutính từ điểm hợp lưu với s ô n g Đ a Nh i m p hía dưới t h ác P on g o u r t hì dài 487 km.Sông Đồng Nai đổ vào b i ể n Đ ô n g t ại khu vực huyện Câ ̀ n G i ờ

Sau khi gặp sông Bé, sông Đồng Nai thành ranh giới tự nhiên giữa ĐồngNai (Vĩn h Cử u ) ở tả ngạn - phía đông và Bình Dương ( ânT Uy ê n ) ở hữu ngạn -

phía tây Đến thi trấn y ênU Hư n g huyện T ân U y ên t ỉnh Bình Dương thì sôngĐồng Nai chảy theo hướng Bắc - Nam ôm lấy cù lao Tân Uyên và C ù L ao P h ô ́

Sông Đồng Nai chảy qua thành phô Biên Hòa, rồi chảy dọc theo ranh giớigiữa Đồng Nai (L o n g T h à n h ,N h ơ n T r ạ c h ) và thành phô Hô Chí Minh (qu ậ n

9 ,N h à B è ,Câ ̀ n G i ờ), giữa Bà Rịa - Vũng Tàu (T ân T h à n h ) và Thành phô HôChí Minh (Cần Giờ) Dòng chính sông Đồng Nai ở hạ lưu, đoạn từ chỗ sông SàiGòn hợp lưu đến chỗ phân lưu thành Soài Rạp và Lòng Tàu, thường gọi là sôngNhà Bè [3,5]

Hình 1.4 Lưu vực sông Đồng Nai

b Chế độ thủy văn

Sông Đồng Nai có lượng nước phong phú, do lưu vực sông nằm ở sườnđón gió mùa Tây – Nam, đồng thời chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông - Bắc,nên lượng mưa ở đây khá lớn có thể tới 2.300mm/năm và mùa mưa kéo dài 6-7tháng trong năm từ tháng từ tháng 9 – 10 dương lịch Lưu lượng nước trên sôngĐồng Nai mỗi năm đổ ra biển (không kể đến sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ)khoảng 22 tỉ m3 nước/năm Sông Đồng Nai có chế độ nước chảy khá đơn giản,trong mùa mưa thường có dạng hai đỉnh Trong năm thủy văn chỉ có một mùa lũ

và một mùa cạn kế tiếp nhau Ngoài mùa lũ chính thức còn có mùa lũ tiểu mãnngắn, đặc điểm này này do tác động điều tiết tự nhiên của lưu vực, nhất là vai tròcủa lớp thổ nhưỡng dày Cũng do tác động điều tiết của tự nhiên nên cường độ

lũ trên sông Đồng Nai không lớn: lượng nước mùa lũ trung bình khoảng 68%tổng lượng nước cả năm

Thời gian lũ của Sông Đồng Nai bắt đầu khá muộn so với mùa mưa Một

sô nơi có mùa lũ xảy ra trong các tháng 8- 10 dương lịch, thường thì lũ xảy rachậm hơn mùa mưa khoảng 2-4 tháng, tháng đỉnh lũ thường xảy ra ở tháng 8-9

và đây cũng là tháng có lượng mưa tập trung lớn nhất [3,5]

1.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội

a, Đặc điểm kinh tế

Lưu vực sông Đồng Nai là vùng có tiềm năng phát triển kinh tế to lớn củađất nước Sô liệu thống kê cho thấy, lưu vực hệ thống sông Đồng Nai đã đónggóp khoảng hơn 63% GDP công nghiệp, 41% GDP dịch vụ và 28% GDP nôngnghiệp của cả nước Ngoài ra, đây là vùng có nhiều tỉnh thành có đóng góp chongân sách quốc gia nhất cả nước (TP Hô Chí Minh, Đồng Nai, Bà Rịa VũngTàu, Bình Dương) Điều này một lần nữa khẳng định rằng tiềm năng phát triểnkinh tế của lưu vực sông Đồng Nai có vai trò rất quan trọng trong sự nghiệp pháttriển kinh tế chung của quôc gia

Lưu vực hệ thống sông Đồng Nai có tiềm năng đất đai phong phú, có khảnăng phát triển nhiều loại cây công nghiệp, nông nghiệp có giá tri xuất khẩu caonhư cao su, cà phê, tiêu, điều, cây ăn quả,… và có thể hình thành các vùngchuyên canh nông nghiệp cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến

Tiềm năng rừng trên lưu vực cũng rất lớn, song do việc mở rộng diện tíchcanh tác và khai thác bừa bãi, đặc biệt trong những thập niên 80, 90, nên diệntích rừng bi thu hẹp đáng kể Tính đến năm 2005, rừng trên lưu vực Đồng Naichỉ chiếm khoảng 35,5% tổng diện tích tự nhiên Ngoài rừng tự nhiên, rừngtrồng cũng có diện tích lớn chủ yếu là các loại cây lâm nghiệp làm nguyên liệucho công nghiệp chế biến và xuất khẩu có giá trị Nhìn chung, rừng trên lưu vực

bi tàn phá nặng nề, nhiều nơi chỉ còn đồi trọc, nên một sô nơi tình trạng môitrường bi xuống cấp nghiêm trọng và hậu quả là đất bi xói mòn rửa trôi, đặc biệt

để xảy ra lũ quét ảnh hưởng đến tính mạng và tài sản của người dân

Sông Đồng Nai là nguồn cung cấp nước chính cho phát triển nông nghiệptrong lưu vực và các vùng liên quan với tổng diện tích cần tưới khoảng 1,85

triệu ha Đây còn là nguồn cung cấp nước chính cho phát triển công nghiệp vàdân sinh với tổng lượng khoảng hơn 2 triệu m3/ngày Các nhu cầu nước này sẽcòn tăng lên nhiều trong tương lai.

Các sông suối thuộc hệ thống sông Đồng Nai có tiềm năng phát triển thuyđiện to lớn Tổng lượng điện cung cấp cho khu vực hơn 5.000 GWh/năm Hiệntại cũng như tương lai hệ thống thuy điện trên lưu vực là nguồn cung cấp nănglượng lớn cho khu vực

Hạ lưu Đồng Nai-Sài Gòn có mạng lưới giao thông thuy đóng vai trò quantrọng trong phát triển kinh tế của vùng nối liền với vùng đồng bằng sông CửuLong cũng như khu vực và quốc tế Ngoài ra, hệ thống sông Đồng Nai, đặc biệt

là vùng hạ lưu cùng với hệ thống các hô chứa lớn, vừa và nhỏ trong lưu vực cótiềm năng lớn để phát triển thuy sản nội địa…[3,5]

b, Đặc điểm xã hội

Lưu vực hệ thống sông Đồng Nai là một lưu vực sông “nội địa” có vai tròrất quan trọng trong phát triển kinh tế-xã hội khu vực phía Nam nói riêng trong

đó có vùng Kinh tế trọng điểm phía Nam và kinh tế quốc gia nói chung Các vấn

đề liên quan đến phát triển, quản lý tài nguyên nước trong lưu vực sông đangngày càng trở nên nóng bỏng, Lưu vực sông Đồng Nai nằm trên vùng đất liênquan đến các tỉnh Đắc Nông, Lâm Đồng, Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai,Tây Ninh, TP Hô Chí Minh và một phần thuộc các tỉnh Bình Thuận, Long Anvới tổng diện tích lưu vực khoảng 43.681,78 km2 (diện tích thuộc lãnh thổ ViệtNam là 36.481,21 km2) và có dân sô tính đến năm 2005 khoảng 13.702.397người, trong đó thành thi 7.263.826 người chiếm 53% và nông thôn 6.438.552người chiếm 47% tổng dân số Đây là vùng có tốc độ đô thi hoá nhanh và dân sôthành thi chiếm ty lệ cao hơn nhiều so với trung bình của cả nước Xét về mặt sửdụng nước, vùng ven biển bao gồm các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà RịaVũng Tàu luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nguồn nước ở lưu vực sông này, đặcbiệt là các công trình chuyển nước đã, đang và dự kiến xây dựng, do đó khinghiên cứu tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai cần phải xem xét đến cảkhu vực ven biển bao gồm các lưu vực sông nhỏ có liên quan đến nguồn nước ởtrên phạm vi của 11 tỉnh thành

Chính vì vậy, tình trạng ô nhiễm nguồn nước sông Đồng Nai đang ởmức báo động, trung bình mỗi tháng có khoảng trên dưới 30 tấn chất thảigây ô nhiễm như dầu mỡ, chất thải hữu cơ, kim loại nặng đổ ra sông này.Bên cạnh những nguồn nước thải từ khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt từcác khu đô thi cũng đang đe dọa trực tiếp cuộc sống của người [3,5].

Có thể kể ra một số ví dụ điển hình về ô nhiễm môi trường được phát hiện trên lưu vực sông Đồng Nai

- Giữa tháng 3.2009, Sở TN-MT tỉnh Đồng Nai qua kiểm tra đã pháthiện chất độc xyanua tại suối Siệp chảy ra sông Đồng Nai Kết quả phân tíchnguồn nước suối Siệp cho thấy hàng loạt kim loại nặng nh ư niken vượt 2,4lần, sắt vượt 2,4 lần, phát hiện nhiều dầu mỡ loang

- Đầu tháng 6.2010, Sở TN-MT Đồng Nai xác định 2 vi trí có dấu hiệucủa việc gây ra ô nhiễm là khu vực tiếp nước thải từ Nhà máy giấy Tân Mai

và khu vực bến đò An Hảo - nơi tiếp nhận nước thải từ các công ty trongKCN Biên Hòa

- Đầu tháng 8.2011, Cục Cảnh sát phòng chống tội phạm về môi trường(C49) Bộ Công an bắt quả tang Nhà máy xử lý nước thải tập trung Sonadezi(KCN Long Thành, Đồng Nai) đang xả nước thải không đạt tiêu chuẩn rarạch Bà Chèo đổ ra sông Đồng Nai [3,4]

Tóm tại, lưu vực sông Đồng Nai là một vùng rộng lớn, giàu tiềm năng pháttriển kinh tế, liên quan đến nhiều tỉnh, có vi trí quan trọng trong chiến lược pháttriển kinh tế-xã hội của miền Đông Nam bộ, khu vực phía Nam nói riêng và cảnước nói chung Đây là lưu vực có vùng kinh tế trọng điểm phía Nam- là đầutàu, cầu nối của các vùng kinh tế- có quy mô và tốc độ phát triển kinh tế-xã hộimạnh nhất cả nước Sự phát triển mạnh của khu vực đặc biệt là công nghiệp và

đô thi đã kéo theo các hệ quả về nhu cầu sử dụng nước trong khu vực tăngnhanh, bên cạnh đó do việc kiểm soát xử lý về việc xả thải các chất thải thiếukiểm soát đã làm cho môi trường khu vực, đặc biệt là môi trường nước đang ởtrong tình trạng báo động

1.3 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu

1.3.1 Tổng quan vê sinh vật chi thị ca Sọc Ngựa

Sinh vật chỉ thi là những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điềukiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy, cũng như khảnăng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tô độc hại trong môi trườngsống và do đó, sự hiện diện của chúng biểu thi một tình trạng về điều kiện sinhthái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịucủa dối tượng sinh vật đó

Sinh vật chỉ thi liên quan mật thiết tới môi trường Các tập quán, đặc điểmsinh, lý, hoá của sinh vật chỉ thi đều liên quan đến môi trường, đặc điểm đó củasinh vật chỉ thi giúp con người đánh giá hiện trạng môi trường, dự đoán sự thayđổi của môi trường và hoạch định các chiến lược bảo vệ môi trường [1,6]

* Đặc điểm của cá sọc ngựa

Cá sọc ngựa (Zebrafihs) là loài cá nước ngọt nhiệt đới thuộc họ cá tuế Có

nguồn gốc ở khu vực Himalaya, nó là một loài cá cảnh phổ biến, thường đượcgọi là cá sọc ngựa, hay cá ngựa vằn Cá sọc ngựa là một loài sinh vật có xươngsống quan trọng, nó được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và là mộttrong những vật có xương sống đầu tiên được nhân bản vô tính (ếch được nhânbản vô tính thập ky trước đó)

Hình 1.5: Cá sọc Ngựa

Hiện nay nguồn cá sọc ngựa có thể có được từ các tiệm cá cảnh Chúng duytrì dễ dàng trong các bể các và giữ ở nhiệt độ khoảng 260C (nhiệt độ trên 31 vàdưới 250C, cá sọc ngựa sẽ không sinh sản và dẫn đến phát triển bất bình thường)[7,12].

Đối với các sọc ngựa, con đực và con cái có thể phân biệt dễ dàng bằngmắt thường Con cái có bụng phồng lên khi mang trứng; con đực thon mảnhhơn, có vạch cam giữa các vạch xanh (đặc biệt là thấy rõ ở vây dưới bụng).Trọng lượng con cái xấp xỉ 0,65 ± 0,13g và con đực là 0,5 ± 0,1 g

có bất thường về hình thái (Bilotta, 2000) Tuy nhiên, chúng phục hồi trở lạibình thường nếu được nuôi dưới điều kiện ánh sáng bình thường (Bilotta, 2000) Mặt khác, giữ cá liên tục trong tối cũng trì hoãn sự phát triển của phôi, sự nởtrứng không xảy ra kể cả sau 7 ngày thụ tinh (Bilotta, 2000) Quang kì 12 giờsáng: 12 giờ tối là tương đối phù hợp cho loài này Cường độ sáng 100 – 1000lux và nếu càn thì dùng hệ thống đèn huỳnh quan để chiếu sáng

Khi bắt đầu chu kì sáng, cá sọc ngựa sẽ bắt đầu tập tính sinh sản và kế quả

là đẻ trứng và thụ tinh trứng Ơ bể có phủ lớp sỏi dưới đáy, trứng sẽ nằm giữacác hạt sỏi và cá không thể ăn được Nếu như không có lớp sỏi thì cá sẽ ngay lậptức ăn trứng mới đẻ ra Bằng cách ăn trứng, cá đã tái chu kỳ protein ngay bêntrong bể, điều này sẽ làm giảm thất thoát năng lượng do việc sản sinh trứng vàtập tính sinh sản Bằng cách phủ lớp sỏi dưới đáy bể , nguồn protein từ trứng biloại bỏ và việc thất thoát năng lượng trong bể là rất lớn, đó là lý do vì sao khôngnên phủ lớp sỏi trong bể nuôi nhiều hơn một lần một tuần Vào những ngàykhông cho các sinh sản, nên cho cá ăn nhiều lần trong ngày (thay vì cho ăn mộtlượng lớn thức ăn 1 lúc thì giảm bớt lượng lại, nhưng chia nhỏ sô lần ra) với

thực phẩm giàu protein nhằm bù đắp sự thất thoát năng lượng Đôi khi chỉ cho

ăn thức ăn khô (dạng flake là không đủ, trong trường hợp này nên thường xuyên

bổ sung thức ăn tươi

Nên cho các ăn 30 phút trước khi phủ sỏi nhằm giúp cho cá có đủ thời giantiêu thụ thức ăn Khi cá ngừng ăn, thì cần hút bỏ lượng thức ăn thừa và mảnhvụn bên dưới bể Cho sỏi vào bể vừa mới hút siphon bằng cách bỏ từ từ chúngvào nước và để lắng xuống đáy Bề mặt đáy bể phải được phủ kín sỏi hoàn toàn.Cần cho sỏi vào từ từ nhằm tránh đụng vào cá Hoặc có thể dùng một bể mới, cóchứa môi trường nuôi, cho sỏi vào bể này và bắt cá vào trong bể cho sinh sản

1.3.2 Tổng quan vê đối tương nghiên cứu Niken

a, Đặc tinh của niken

Trong bảng tuần hoàn nguyên tô hóa học, nguyên tô niken (Ni) nằm ở ô sô

28, nhóm VIIIB, chu kỳ 4 Cấu hình electron của Ni: 3d8 4s2 Là kim loại màutrắng bạc, có ánh kim, dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ đánh bóng Niken đơn chất cótính từ, bi nam châm hút như sắt, nhiệt độ nóng chảy cao (145oC) và nhiệt độ sôicao (3185oC), là kim loại có hoạt tính hoá học trung bình

Theo tổ chức nông lương thế giới (FAO) nồng độ Ni tối đa cho phép trongnước tưới cho cây trồng là 200 µg L-1 Theo cơ quan bảo vệ môi trường của Hoa

Kỳ (U.S.EPA), tiêu chuẩn nước uống đối với Ni là 0.1 mg L-1 (APHA, 2012).Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN: 08/2008/BTNMT, nồng độ chophép của Ni trong môi trường nước mặt, kể cả nước loại A và loại B nồng độ tối

đa cho phép đều bằng 0,1 mg L-1 Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN:40/2011/BTNMT về nồng độ cho phép của Ni trong môi trường nước thải, nồng

độ tối đa cho phép đối với nước thải loại A là 0,2 mg L-1, nồng độ tối đa chophép đối với nước thải loại B là 0,5 mg L-1 [4]

Nguồn phát sinh Niken được phân bô chủ yếu trong các khoáng vật và cómặt trong các tế bào động thực vật Nguồn niken lớn nhất do con người tạo ra làviệc đốt cháy nhiên liệu và dầu ăn thừa, thải ra 26700 tấn Ni/năm trên toàn thếgiới Niken tập trung trong khói thải của động cơ điezen là 500 ÷ 1000 mg/lít.Niken có trong nước thải của một sô nhà máy luyện kim và hoá chất có sử dụngniken, đặc biệt là trong nước thải của các cơ sở mạ điện và sản xuất thép Trong

tự nhiên cũng có các nguồn phát sinh niken như: hoạt động của núi lửa, cháyrừng, bụi sao băng [2,9].

b, Độc tinh của Niken

Niken là kim loại có tính linh động cao trong môi trường nước, tích lũytrong cơ thể thực vật và một sô loài thủy sinh Niken có khả năng hoạt hoá một

sô enzim trong cơ thể, độc tính của niken được thể hiện khi nó có thể thay thếcác kim loại thiết yếu trong các enzim và gây ra sự đứt gãy các đường trao đổichất trong cơ thể sinh vật và người Tiếp xúc lâu với niken có thể xuất hiện hiệntượng viêm da và di ứng Khi vào trong cơ thể, niken tan vào máu, kết hợp vớialbumin tạo thành hợp chất protein kim loại Niken tích lũy trong các mô vàđược đào thải qua nước tiểu Nguy hiểm lớn nhất khi tiếp xúc với niken là có thểmắc bệnh ung thư đường hô hấp Nhiễm độc niken có thể chia thành haitrường hợp:

Nhiễm độc cấp tính: bệnh này thường do Ni(CO)4 gây nên Sự phục hồi saukhi nhiễm độc cấp tính rất chậm, hậu quả dẫn đến viêm phổi xơ hóa

Nhiễm độc mãn tính: nhiều nghiên cứu cho thấy những công nhân tinh chếniken có nguy cơ mắc bệnh ung thư xoang mũi, thanh quản và phổi Ngộ độcniken qua đường hô hấp gây khó chịu, buồn nôn, đau đầu Nếu kéo dài sẽ làmtăng nguy cơ gây bệnh khác

Ngoài ra, việc tiếp xúc lâu dài với niken gây ra hiện tượng viêm da và cóthể xuất hiện di ứng ở một sô người Ngộ độc niken qua đường hô hấp gây khóchịu và buồn nôn, đau đầu, nếu kéo dài sẽ ảnh hưởng tới phổi, hệ thần kinhtrung ương, gan và thận Chất hữu cơ niken cacbonyl có độc tính cao và gây ungthư [2,9]

c) Ảnh hưởng độc tính Niken lên sinh vật trong môi trường nước

Ảnh hưởng của độc tính niken lên sự phát triển của vi tảo (silic) nước ngọt

Navicula pelliculosa được xác định bằng cách ghi nhận sự khác biệt về tốc độ

tăng trưởng và sô lượng tế bào trong các mẫu cấy trong phòng thí nghiệm phơinhiễm niken với các nồng độ 0, 100, 300 và 600 µg L-1 trong 14 ngày Kết quảcho thấy nồng độ niken 100 µg L-1 (1.7×10-6 M) đã làm giảm 50% ty lệ pháttriển của tảo và dẫn đến giảm sô lượng tế bào trong 14 ngày Tính toán các thành

phần của môi trường thí nghiệm cho thấy rằng 99.8 % tổng niken tăng thêm tồntại là Ni2+ Như vậy vì sự xuất hiện của Ni2+ trong môi trường đã làm giảm sựtăng trưởng của tảo (John và cs, 1979).

Để kiểm tra độc tính niken lên bèo tấm Lemna minor với các loại nước

khác nhau, nước được lấy từ tổng cộng có 59 được thu thập từ 18 điểm trong đó

có 10 điểm ở Illinois và 8 tại điểm gần đó Bèo tấm L minor được phơi nhiễm

cấp tính với niken trong vòng 96 giờ Độc tính niken biểu hiện cao nhất ở bèotấm trong nước từ các hô Hayes Creek và Hô Horseshoe, hai điểm này là nơinước có độ cứng thấp nhất , 37-78 mg L-1 CaCO3 tương ứng với giá tri 48h -

LC50 cho hai vi trí này là 0.36 và 0.21 mg L-1 Nghiên cứu này ước tính rằng cácion niken ở nồng độ 1 mg L-1 có thể gây ra một sự ức chế 30 % tăng trưởng bèotấm ở hầu hết các vùng nước bề mặt, và một sự ức chế 70 % ở các vùng nướccứng (Wang, 1987)

Ảnh hưởng cấp tính và mãn tính của kim loại Ni trên ấu trùng của muỗi

Chronomus riparis được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm Kết quả

nghiên cứu cho thấy ấu trùng 1 ngày tuổi với 48 giờ - LC50 là 79·5 ± 3·7 mg L−1

thì nhạy với độc tính kim loại Ni hơn so với ấu trùng hai ngày tuổi với 48 giờ

-LC50 là 169 ± 10 mg L−1 Phơi nhiễm độc tính mãn tính (30 ngày), ấu trùng đượcphát triển từ trứng đến khi ngay trước khi hóa nhộng, kết quả cho thấy rằng nồng

độ Ni lên đến 25 mg L-1 nhưng có ít ảnh hưởng lên ty lệ nở C riparis

(Powlesland và George, 1986)

Trong một nghiên cứu khác của thực hiện phơi nhiễm với muối của kimloại NiCl2 và thuốc trừ sâu chlorpyrifos (CHP) cấp tính trong vòng 2 giờ và mãn

tính trong 11 ngày lên phôi và con non (larvae) của loài cá ngựa vằn Danio reio.

Chlorpyrifos là một chất ức chế acetylcholine esterase có khả năng làm ảnhhưởng đến tập tính của các sinh vật thử nghiệm NiCl2 được gắn vào các vi tríhoạt động của enzym và nó được coi là một chất độc không đặc hiệu cho cácloài sinh vật dưới nước Các chỉ tiêu được nghiên cứu là quá trình vận động,

hình thái, ty lệ tử vong của phôi và con non của loài D reio Trong thời gian

phơi nhiễm cấp tính với nồng độ chlorpyrifos ⩾0.25 mg L-1, hoạt động vận động

có xu hướng tăng Tuy nhiên, hoạt động này đã giảm đáng kể khi phơi nhiễm

với nồng độ ⩾7.5 mg Ni L-1 (Kienle và cs, 2009).

Thí nghiệm phơi nhiễm mãn tính NiSO4.6H20 với các nồng độ 10, 20, 30,

40 ppm lên loài cá nước ngọt Channa punctatus, trong vòng 30 ngày Kết quả

nghiên cứu cho thấy hàm lượng protien và acid ascorbic bi giảm do quá trìnhphân giải protein và đường Thêm vào đó mức cholesterol trong gan ở mức cao,

có thể do chức năng của gan bi phá hủy và tích tụ ở não Các protein ở não bigiảm đáng kể, nhưng hàm lượng acid acorbic không thay đổi Như vậy, khi phơinhiễm với độc tính Ni gây ra giảm hàm lượng protein và acid acorbic đồng thời

làm tăng hàm lượng cholesterol gây ra tình trạng căng thẳng của cá Channa punctatus (Desai, 2002).

Niken có độc tính cao với cá, nồng độ niken trên 0,03 mg/l gây tác hại chocác cơ thể sống bậc thấp trong nước Lưu vực sông Đồng Nai có rất nhiều khuvực nuôi trồng thủy sản của người dân, do đó việc ô nhiễm Niken sẽ gây ảnhhưởng lớn đến việc nuôi trồng thủy sản, ảnh hưởng đến kinh tế của người dântrên lưu vực sông

Các nghiên cứu trên cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu độc tínhcủa kim loại Ni lên các loài sinh vật sống trong môi trường nước rất cần thiết đối

hệ sinh thái thủy vực Vì vậy, đề tài luận văn lựa chọn cá sọc ngựa để thử

nghiệm nghiên cứu độc học vì nó rất nhạy cảm với chất ô nhiễm, vòng đời ngắn,dễ chăm sóc, sinh sản nhiều

d) Ảnh hưởng của pH đến độc tính cấp của Niken

Đối với kim loại hóa tri hai tự do, giảm pH sẽ làm tăng độ hòa tan, nhưng

sự hiện diện của các gốc khác có thể làm thay đổi đáng kể độ hòa tan cũng như

là hoạt lực sinh học của ion kim loại tự do, Ni2+ Ơ một nghiên cứu trước đây(Stuer-Lauridsen và Birkved, 1999), chương trình MINTEQA2 đã được dùng đểtính sự tạo gốc nickel ở hai môi trường Hai môi trường là đệm carbonate, được

đề nghi trong quy trình pha loãng (nồng độ 1/5 của ISO 6341) tại pH 5,5; 6,0 và8,5 và đệm MES (4-morpholinoethanesulfonic acid) tại pH 4 và 6,5 Xu hướngcho thấy là giống nhau như ở các ước lượng của mô hình BLM: ion Ni2+ là gốcchiếm ưu thế [17]

Ảnh hưởng của pH cũng được minh họa ở nhiều nghiên cứu cấp tính Ơmột vài nghiên cứu, độc tính cấp tính của niken cho thấy tăng cùng với tăng pH

Ảnh hưởng ức chế tảo (Clamydomonas reinhardii) chứng tỏ rằng niken là ít độc

hơn ở pH 5 so với ở pH 6,8, với EC30 (120 giờ) là 0,393 và 0,123 mg Ni2+/ltương ứng (Macfie và cộng sự, 1994) Schubauer-Berigan và cộng sự (1993)

cũng quan sát thấy sự gia tăng độc tính khi tăng pH Ceriodaphnia, Hyalella,

giờ) là 140 µg/l tại pH 7,1 và 13 µg/l tại pH 8,6, và đối với Lumbriculus

(Schubauer-Berigan và cộng sự, 1993)

Lind và cộng sự (1978) đã quan sát thấy LC50 (96 giờ) 2,9 mg Ni/l tại pH

6,5-7 và 5,2 mg Ni/l tại pH 8 đối với Pimephales promelas Mối quan hệ giữa

độc tính cấp tính và pH của môi trường thử nghiệm có thể là do độ cứng nước và

pH thường là trái ngược nhau [17,18]

1.3.3 Tổng quan vê phần mềm Cetis

"CETIS là một phần mềm thống kê cơ sở dữ liệu thử nghiệm độc tính hoànchỉnh của nhóm tác giả Judi L.Crane, Anne Pilli, Rosemarie C Russo, nó thiếtlập các kiểm tra, phân tích dữ liệu, tạo ra các biểu đô kiểm soát và xác định thửnghiệm, kiểm tra độc tính của kim loại trên sinh vật chỉ thi được áp dụng nhiềutại Mỹ như: EPA, văn phòng Quy định và Tiêu chuẩn Mỹ "

TOXCALC TÍNH NĂNG VÀ ƯU ĐIỂM

ToxCalc tạo ra các mẫu dữ liệu thô để ghi dữ liệu thử nghiệm và chất lượngnước, và có thể chấp nhận hầu hết các thiết kế kiểm tra bằng cách cho phépngười dùng tạo các màn hình nhập dữ liệu và các điểm cuối Tính năng này lýtưởng cho những người cần một gói linh hoạt có khả năng để giải quyết một loạtcác thiết kế thử nghiệm Mẫu cũng có thể được tạo cho các mẫu dữ liệu thườngxuyên sử dụng và được lấy ra để sử dụng trong tương lai

Hình dung dữ liệu giúp bạn lựa chọn các phương pháp thống kê thíchhợp ToxCalc cũng thông minh vì nó có thể tự động lựa chọn phương pháp thíchhợp và dữ liệu chuyển đổi dựa trên đặc điểm và cấu trúc dữ liệu của bạn

Tính năng cơ sở dữ liệu của ToxCalc cung cấp một hệ thống để lưu, tổchức, quản lý và lấy dữ liệu thô và tóm tắt Cơ sở dữ liệu sử dụng một hệ thốngquản lý dữ liệu truy cập ngẫu nhiên, đảm bảo việc lưu trữ và truy xuất dữ liệunhanh và hiệu quả

ToxCalc cũng cung cấp các bản tóm tắt ngắn gọn và được đánh bóng màcác nhà quản lý đã đánh giá cao Để hỗ trợ chương trình đảm bảo chất lượng củabạn, ToxCalc có thể tạo các biểu đô kiểm soát chất lượng từ dữ liệu được trích

ra từ cơ sở dữ liệu

ToxCalc cung cấp một sô tiện ích tiết kiệm thời gian Nó thậm chí sẽ tínhtoán chính xác lượng nước pha loãng, nước muối hypersaline và mẫu để đạtđược độ mặn mong muốn trong tất cả các độ pha loãng Khi có thời gian để tạobiểu đô QC hàng tháng của bạn, ToxCalc sẽ nhanh chóng tạo ra biểu đô Levey-Jennings hoặc Shewhart từ dữ liệu độc tính trích xuất của bạn

PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA GIẢ THUYẾT

Tổng cộng có 39 phương pháp kiểm tra giả thuyết tham sô và phi tham sôkhác nhau bao gồm kiểm tra t-test TST-Welch của Hoa Kỳ về EPA, nghiên cứuStep-Down của Jonkeheere-Terpstra của OECD và các bài kiểm tra chính xácFisher của Bonferroni-Holm;

Các phương pháp thử nghiệm giả thuyết tham sô bao gồm Homoscesdastict-Test, Heteroscedastic t, TST-Welch's T-Test, Tách mẫu t, Bonferroni, Dunn-Sidák t, Balanced Dunnett, Unbalanced Dunnett, Dunnett T3, Tamhane-DunnettStep Down, Williams, Fisher LSD, Tukey-Kramer, Sinh viên-Newman-Kuels,Hochberg-GT2, Trò chơi Gabriel và Games và Howell;

Các phương pháp kiểm tra giả thuyết phi tham sô bao gồm Mann-Whitney

U, Wilcoxon Two-Sample, Wilcoxon Rank Sum, Thép nhiều người, Williams, Nemenyi-Damico-Wolfe, Dwass-Steel-Critchlow-Fligner, Hayter-Stone, Dunn Xếp hạng trung bình, Xu hướng tuyến tính của Cochran-Armitage

Shirley-và Fisher Chính xác;

Các quy trình kiểm tra đồng thời (STP) bao gồm Bonferroni-Holm,Bonferroni-Hommel và Bonferroni-Hochberg có thể được áp dụng cho Kiểm traChính xác của Fisher, Kiểm tra Xếp hạng Trung bình của Dunn và Kiểm tra Xếphạng Wilcoxon nhằm duy trì ty lệ lỗi gia đình nhất quán hoặc ty lệ lỗi thửnghiệm;

Tuy nhiên, nhiều phương pháp phi tham sô mang lại khả năng xác suấtchính xác, tuy nhiên, khi xác suất chính xác là thời gian để tính toán, hoặc trong

trường hợp các mối quan hệ rộng, CETIS đưa ra giải pháp thay thế cho MonteCarlo;

Phân loại đơn ANOVA, ANOVA khối ngẫu nhiên, Kruskal-Wallis,Fligner-Wolfe, Jonckheere-Terpstra Trend, Fisher-Freeman-Halton, Shapiro-Wilk W, Anderson-Darling A2, D'Agostino-Pearson K2, Bartlett, Brown-Forsythe sửa đổi Levene, Grubbs (bài kiểm tra thặng dư chuẩn hóa tối đa) và cáckiểm tra Mann-Kendall Trend đều có sẵn như các bài kiểm tra hỗ trợ;

Các phép biến đổi góc cạnh (arcsin square-root), log, power, Tukey, Anscombe, rank và rankit có sẵn và có thể được chỉ định cho bất kỳđiểm cuôi nào như là một phép biến đổi mặc định;

Freeman-So sánh kiểm soát chính đối với các kiểm soát thứ cấp, kiểm soát chính đốivới các phương pháp điều tri hoặc thực hiện tất cả so sánh theo cặp Các điềukhiển cũng có thể được gộp lại bằng cách chọn các điều khiển mong muốn từmột listbox

Một hộp ô đã sửa đổi được hiển thi trong quá trình phân tích dữ liệu và trêncác báo cáo in Ô hộp hiển thi các giá tri trung bình, trung bình, tối đa và tốithiểu

PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH ĐIỂM

Mô đun Hồi quy tuyến tính (MLE) cung cấp bốn mô hình, bao gồm tích lũy bình thường (Probit Analysis), Log-Logit, Log-Gompertz và Log-Angle Triển khai này mô phỏng phần mềm US EPA Probit của Hoa Kỳ, cũngnhư thủ tục SAS Probit;

Log-Mô đun hồi quy tuyến tính bao gồm thử nghiệm không đồng nhất Pearsonchi-square cho phù hợp và áp dụng các yếu tô không đồng nhất trong trường hợpmột bài kiểm tra chi-square đáng kể được khai báo CETIS cũng tính toán cácthử nghiệm ty lệ khả năng và một dựa ANOVA thiếu kiểm tra phù hợp với cáchồi quy nhân rộng;

Mô hình hồi quy phi tuyến tính cung cấp 41 mô hình khác nhau bao gồmLogistic, log-Logistic, log-Logistic với yếu tô hooc-môn (van Ewijk vàHoekstra, 1993), Log-Logistic với ngưỡng ngưỡng (Chèvre et al., 2002), tích lũybình thường, Log-Cumulative Normal (Bruce và Versteeg, 2002), Gompertz,

Log-Gompertz, Weibull, Morgan-Mercer-Flodin, Bragg, Holliday, một sô mũ(SFO), bi-hàm mũ (DFOP), Hockey Stick, Gustafson-Holden FOMC), vàMicroTox Gamma Tất cả các mô hình có thể được thiết lập để chạy với biếnphụ thuộc hoặc độc lập chuyển đổi, cung cấp các hình thức bổ sung của môhình Một binomial, beta-binomial, Poisson, tiêu cực lưỡng cực, gamma, nghịchđảo gaussian và chương trình trọng sô Box-Cox được tổng quát có thể được ápdụng theo ý riêng của người dùng đối với các loại dữ liệu đặc biệt như sô lượng,đếm hoặc dữ liệu liên tục.

Tất cả các tham sô phi tuyến tính được lựa chọn cẩn thận cho các đặc tínhgần-tuyến tính mong muốn của chúng như được trình bày bởi Ratkowsky ( Sổtay của Mô hình hồi quy phi tuyến , 1990) Các kỹ thuật tuyến tính hóa sở hữuđược sử dụng bởi mô hình hồi quy phi tuyến thường đảm bảo sự hội tụ nhanh vàkhông có thêm dữ liệu đầu vào từ người dùng, chẳng hạn như cung cấp các ướclượng ban đầu về các tham số;

Cả hai mô-đun hồi quy tuyến tính và phi tuyến tính đều cung cấp một phântích còn sót lại để đảm bảo lựa chọn mô hình thích hợp Phân tích còn sót lại sửdụng Pearson chi-square, ty lệ khả năng xảy ra, ANOVA không phù hợp,Shapiro-Wilk, Anderson-Darling, Bartlett, Brown-Forsythe Levene, Grubbs (bàikiểm tra còn dư bình thường) và các bài kiểm tra của Mann-Kendall Trend;Phương pháp nội suy tuyến tính với phương pháp bootstrapping mô phỏngtheo phương pháp EPA ICPIN của Hoa Kỳ Người sử dụng có thể chỉ định bất

kỳ sô lượng resamples trong bội sô của 40 Khi cần thiết, một biến đổi đăngnhập có thể được áp dụng cho biến đáp ứng hoặc dự báo;

Mô-đun Spearman-Kärber đã được cắt và không lấy mẫu mô phỏng theophương pháp EPA SNK của Hoa Kỳ Mô-đun Spearman-Kärber có tính năng tựđộng cắt, tự động tính toán mức cắt tối thiểu và không cần sự can thiệp củangười dùng thêm Trong trường hợp của tất cả hoặc không có tập dữ liệu, CETIScung cấp phương pháp nhi thức

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Tổng hợp sô liệu viết Luận văn được thực hiện tại Khoa Môi trường Trường ĐH Tài Nguyên &Môi trường Hà Nội

-Về thời gian: Thực hiện luận văn từ tháng 11 năm 2016 đến tháng 08

năm 2017

2.3 Phương pháp nghiên cứu

a, Phương pháp thu thập, phân tích số liệu, kế thừa

- Thu thập, phân tích lựa chọn các địa điểm lấy mẫu nước trên sông ĐồngNai, phục vụ cho việc tiến hành thực nghiệm

- Thu thập, phân tích tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội lưu vựcsông Đồng Nai từ các tỉnh/thành phô nằm trên lưu vực sông Đồng Nai

- Thu thập tài liệu về độc tính của Niken đến sinh vật và sức khỏe conngười; Thu thập, phân tích tài liệu về ứng dụng mô hình BLM đánh giá độc tínhkinh loại nặng ở một sô quốc gia trên thế giới

- Kế thừa các thông tin, căn cứ khoa học từ Đề tài "Nghiên cứu, ứng dụng

mô hình phối tử sinh học, xác định ngưỡng độc hại của kim loại nặng trong môitrường nước mặt ở Việt Nam" của ThS Mai Quang Tuấn

b, Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu nước sông Đồng Nai theo hướngdẫn của TCVN 6663-1:2011, TCVN 6663-3:2008, TCVN 5994:1995, TCVN6663-6:2008