Sử dụng bèo hoa dâu (azolla caroliniana, willd , 1810) đánh giá rủi ro độc học sinh thái đối với nước thải đầu ra một số cơ sở tại tỉnh quảng nam

Dãy nồng độ của nước thải đầu ra Công ty TNHH nhà máy 13 Kết quả khảo sát trọng lượng tươi, trọng lượng khô trong thử 3.1 nghiệm của Bèo hoa dâu với nước thải đầu ra Trạm xử lý 16 nước t

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG



PHẠM THỊ DIỆU PHƯƠNG

SỬ DỤNG BÈO HOA DÂU (Azolla

caroliniana Willd., 1810) ĐÁNH GIÁ RỦI RO

ĐỘC HỌC SINH THÁI ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI ĐẦU RA MỘT SỐ CƠ SỞ TẠI TỈNH

QUẢNG NAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÀ NẴNG – NĂM 2018

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG



PHẠM THỊ DIỆU PHƯƠNG

SỬ DỤNG BÈO HOA DÂU (Azolla caroliniana Willd.,

1810) ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐỘC HỌC SINH THÁI ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI ĐẦU RA MỘT SỐ CƠ SỞ TẠI

TỈNH QUẢNG NAM

NGÀNH QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS NGUYỄN VĂN KHÁNH

NIÊN KHÓA 2014 – 2018

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả khóa luận

Phạm Thị Diệu Phương

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, tôi xin chân thành cảm ơn thầy NguyễnVăn Khánh đã tận tình chỉ dạy cho tôi trong suốt thời gian chuẩn bị và thực hiện đềtài Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Sinh – Môitrường, trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóaluận này.

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2017

Sinh viên: Phạm Thị Diệu Phương

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU 12

2.1 Đối tượng nghiên cứu 12

2.1.1 Loài bèo hoa dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810) 12

2.1.2 Nước thải dùng trong thí nghiệm 12

2.3.1 Vật liệu thí nghiệm 132.3.2 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu13

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18

3.1 Kết quả trong thử nghiệm nước thải đầu ra trạm xử lý nước thải Khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc 18

3.2 Kết quả trong thử nghiệm nước thải đầu ra bệnh viện Đa Khoa khu vực miền núi phía Bắc Quảng Nam 21

3.3 Kết quả trong thử nghiệm nước thải đầu ra Công ty TNHH nhà máy bia Heineken Việt Nam ( Chi nhánh Quảng Nam) 24

3.4 Kết quả trong thử nghiệm nước thải đầu ra Công ty TNHH Lixil Việt Nam (Chi nhánh Quảng Nam) 26

3.5 Kết quả trong thử nghiệm nước thải đầu ra Công ty TNHH MTV Con Đường Xanh 30

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

PHỤ LỤC A 37

2.2 Dãy nồng độ của nước thải đầu ra Bệnh viện đa khoa khu vực 13

miền núi phía Bắc Quảng Nam

2.3 Dãy nồng độ của nước thải đầu ra Công ty TNHH nhà máy 13

Kết quả khảo sát trọng lượng tươi, trọng lượng khô trong thử

3.1 nghiệm của Bèo hoa dâu với nước thải đầu ra Trạm xử lý 16

nước thải Khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc

Kết quả khảo sát trọng lượng tươi, trọng lượng khô trong thử

3.2 nghiệm Bèo hoa dâu với nước thải Bệnh viện Đa Khoa Bắc 18

Quảng Nam

Kết quả khảo sát trọng lượng tươi, trọng lượng khô trong thử

3.3 nghiệm Bèo hoa dâu với nước thải Công ty TNHH nhà máy 21

bia Heineken Việt Nam

Kết quả khảo sát trọng lượng tươi, trọng lượng khô trong thử

3.4 nghiệm Bèo hoa dâu với nước thải Công ty TNHH Lixil Việt 24

Nam

Kết quả khảo sát trọng lượng tươi, trọng lượng khô trong thử

Số hiệu Tên hình vẽ Trang

2.1 Bèo hoa dâu (Azolla caroliniana Willd.) 112.2: Bố trí thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn CRD 14

Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thử nghiệm với

3.1 nước thải đầu ra Trạm xử lý nước thải Khu công nghiệp 17

Điện Nam – Điện Ngọc

Bèo hoa dâu sau 168h ở nồng độ đối chứng (0%) và 100%

3.2 khi thử nghiệm với nước thải đầu ra Trạm xử lý nước thải 17

Khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc

Phần trăm ức chế sinh trưởng theo trọng lượng tươi (a);

3.3 trọng lượng khô (b)của nước thải Trạm xử lý nước thải Khu 18

công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc

Bèo hoa dâu sau 168h ở nồng độ đối chứng (0%) và 100%

3.4 khi thử nghiệm với nước thải đầu ra Bệnh viện khu vực 19

miền núi phía Bắc Quảng Nam

Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thử nghiệm với

3.5 nước thải đầu ra Bệnh viện khu vực miền núi phía Bắc 20

Quảng Nam

Phần trăm ức chế sinh trưởng theo trọng lượng tươi (a);

3.6 trọng lượng khô (b) của nước thải đầu ra Bệnh viện Đa khoa 20

khu vực miền núi Bắc Quảng Nam

Bèo hoa dâu sau 168h ở nồng độ đối chứng (0%) và 100%

3.7 khi thử nghiệm với nước thải đầu ra Công ty TNHH nhà 22

máy bia Heineken Việt Nam

Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thử nghiệm với

3.8 nước thải đầu ra Công ty TNHH nhà máy bia Heineken Việt 22

Nam

máy bia Heineken Việt Nam

3.10 Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thử nghiệm với 25

nước thải đầu ra Công ty TNHH Lixil Việt Nam

Bèo hoa dâu sau 168h ở nồng độ đối chứng (0%) và 100%

3.11 khi thử nghiệm với nước thải đầu ra Công ty TNHH Lixil 25

Việt Nam

Phần trăm ức chế sinh trưởng theo trọng lượng tươi (a);

3.12 trọng lượng khô (b)của nước thải đầu ra Công ty TNHH 25

Lixil Việt Nam

3.13 Kết quả các biến đo lường ở đầu và cuối thử nghiệm với 27

nước thải đầu ra Công ty TNHH MTV Con Đường Xanh

Bèo hoa dâu sau 168h ở nồng độ đối chứng (0%) và 100%

3.14 khi thử nghiệm với nước thải đầu ra Công ty TNHH MTV 28

Con Đường Xanh

Phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng theo trọng lượng tươi

3.15 (a); trọng lượng khô (b)của nước thải đầu ra Công ty TNHH 28

MTV Con Đường Xanh

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Quảng Nam hiện đang là một trong các tỉnh có định hướng phát triển thànhtỉnh công nghiệp theo hướng hiện đại, chính vì vậy tỉnh Quảng Nam đang đối mặtrất nhiều thách thức về mặt môi trường nói chung và nước thải nói riêng

Việc sử dụng các phương pháp hóa lý để đánh giá nước thải hiện nay đã khôngcòn là phương án sử dụng tối ưu do chi phí thực hiện cao, cần quá trình lâu dài vàliên tục Chính vì vậy, trên thế giới những năm gần đây đã tập trung phát triển cácphương pháp giám sát, cảnh báo sớm, đánh giá rủi ro độc học sinh thái chất lượngnước dựa vào các sinh vật vừa mang lại hiệu quả cao cũng như tiết kiệm chi phí.Trong đó, thử nghiệm độc học sinh thái là quá trình mô tả, giám sát mức độ ảnhhưởng của các chất hóa học lên sinh vật thử nghiệm kết quả được sử dụng để xácđịnh mức độ ô nhiễm, đánh giá sự cần thiết trong kiểm soát chất thải hay thiết lậptiêu chuẩn về chất lượng môi trường [19] Các thành tựu trong lĩnh vực sử dụng sinhvật cảnh báo sớm như: Nghiên cứu của Magalha và và các cộng sự về phản ứnghành vi của loài cá ngựa vằn bởi chất độc sinh thái sodium hypochlorite (NaOCl)dựa vào hệ thống phân tích hình ảnh giám sát sinh học (IABS - image analysisbiomonitoring system) [18] Hay như mô hình thử nghiệm sự khác biệt trong hoạtđộng bơi lội của loài Rận nuớc (Daphnia) khi tiếp xúc với chất ô nhiễm và sử dụngchúng như một phản ứng có thể đo luờng đuợc sự có mặt của các chất ô nhiễm Thửnghiệm này đã được chứng minh là có độ nhạy cảm cao và đáng tin cậy trong nhiềunăm hoạt dộng [22]

Và bèo hoa dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810) là một trong những sinh vật

đánh giá độc học sinh thái đang được ứng dụng nhiều nhờ tính chống chịu cao của

nó Theo như nghiên cứu của Nathalia Garlich ứng dụng bèo hoa dâu (Azolla

caroliniana, Willd., 1810) làm sinh vật thử nghiệm đối với dung dịch Diquat đồng

thời chỉ ra rằng mức độ chống chịu của bèo hoa dâu lớn hơn bèo tấm (Lemna minor) [26] Hay nghiên cứu của M Khosravi và các cộng sự về sử dụng bèo hoa

dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810) làm sinh vật giám sát ô nhiễm kim loại nặng

Pb, Cd, Ni và Zn trong vùng đất ngập mặn Anzali [25]

Xuất phát từ những yếu tố trên tôi tiến hành chọn đề tài “Sử dụng bèo hoa dâu

(Azolla caroliniana, Willd., 1810) đánh giá rủi ro độc học sinh thái đối với nước

thải đầu ra một số cơ sở tại tỉnh Quảng Nam” Đề tài này cung cấp các cơ sở khoahọc cho việc nghiên cứu, ứng dụng Bèo hoa dâu làm sinh vật đánh giá rủi ro độchọc ở Việt Nam

2 Mục tiêu của đề tài

2.1 Mục tiêu tổng quát

Sử dụng bèo hoa dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810) đánh giá rủi ro độc

học sinh thái một số loại nước thải đầu ra ở tỉnh Quảng Nam từ đó đưa ra các cảnhbáo về các mức nguy hại của các loại nước thải

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Phân lập và nuôi cấy Bèo hoa dâu (Azolla caroliniana) trong môi trường

nuôi cấy Hoagland vô trùng [21];

- Thử nghiệm độc tính của các loại nước thải đầu ra ở tỉnh Quảng Nam trên

Bèo hoa dâu (Azolla caroliniana);

- Xác định nồng độ trung bình gây ức chế tăng trưởng EC50 (Effective

concentration) trên bèo hoa dâu;

3 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Nghiên cứu góp phần đánh giá độc học sinh thái của một số loại nước thải đầu

ra ở tỉnh Quảng Nam đối với Bèo hoa dâu, tạo cơ sở sinh học cho việc sử dụng Bèohoa dâu như một đối tượng chỉ thị sinh học môi trường nước Đồng thời chứng minhđược quy trình thử nghiệm của OECD có thể áp dụng được đối với bèo hoa dâu(Azolla caroliniana)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1.1 Tình hình ô nhiễm nước trên thế giới

Nước là một phần thiết yếu của cuộc sống Việc cung cấp nước đầy đủ vềchất lượng và số lượng có một ý nghĩa quan trọng, nó sẽ làm giảm đi 50% số ca tửvong ở trẻ em và giảm đi 25% các trường hợp tiêu chảy [31] Tuy nhiên, hiện naychúng ta đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng nghiêm trọng liên quan đếnnguồn nước trên phạm vi toàn cầu mà nguyên nhân chính là do suy giảm hệ sinhthái, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu [1]

Theo tính toán của một số chuyên gia, cứ 1 m3 nước bị ô nhiễm sẽ làm cho50-60 m3 nước ngọt khác không sử dụng được [14] Liên Hợp Quốc ước tính mỗingày khoảng 2 triệu tấn nước thải công nghiệp, sinh hoạt, nông nghiệp được thải ramôi trường Lượng nước thải sản xuất mỗi năm khoảng 1,500 km2 gấp 6 lần lượngnước sông trên toàn cầu [30] Năm 1990, UNICEP, cũng đã chỉ rõ, hằng năm tại cácnước đang phát triển có khoảng 14 triệu trẻ em dưới 5 tuổi bị chết, hơn 3 triệu trẻ

em bị tàn tật nặng [29] và theo đánh giá Tổ chức Y tế thế giới tại các nước châu Á60% số người bị nhiễm trùng và 40% các trường hợp bị tử vong đều là hậu quả củanhiễm bẩn nước, vệ sinh kém và ô nhiễm trường [32]

Báo cáo của Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) đã chỉ ra rằng,trong giai đoạn 1990 – 2010, môi trường nước của hơn 50% các dòng sông ở 3 châulục là Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La tinh bị ô nhiễm vi sinh vật và các chất ônhiễm hữu cơ, đồng thời nước bị nhiễm mặn cũng tăng gần 1/3 Khoảng ¼ các consông ở châu Mỹ Latinh, 10-25% sông ở Châu Phi và 50% các con sông ở châu Á bịảnh hưởng bởi ô nhiễm vi sinh vật phần lớn là do việc xả nước thải, chất thải chưaqua xử lý ra sông Theo thống kê báo cáo của UNEP, trung bình mỗi năm có khoảng3,4 triệu người chết tại 3 châu lục do các bệnh liên quan đến vi sinh vật gây bệnhtrong nước như dịch tả, thương hàn, bại liệt, tiêu chảy, viêm gan… và ước

1.1.

tính khoảng 25 triệu người ở châu Mỹ Latinh, 164 triệu người ở châu Phi và 134triệu người châu Á có nguy cơ lây nhiễm các bệnh trên [3].

Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đang phải đối diện với tình trạng ô nhiễm

và cạn kiệt nguồn nước, Ngày 20/03/2007, Quỹ bảo vệ thiên nhiên WWF đã cảnhbáo về tình trạng 10 con sông lớn trên thế giới: sông Trường Giang, sông Nin, sôngẤn… có nguy cơ bị cạn kiệt và ô nhiễm trầm trọng [33] Do hậu quả của hàng chụcnăm công nghiệp hóa xung quanh sông Trường Giang nên sông này đã trở thànhsống ô nhiễm nhất trên thế giới Hàm lượng KLN trong nước rất cao và vượt nhiềulần tiêu chuẩn nước mặt của Tổ chức Y tế thế giới cho phép như Asen (20,8μg/l),g/l),Sắt (350μg/l),g/l), Chì (756 μg/l),g/l)… [15] Theo số liệu thống kê chính thức, hằng nămTrung Quốc xảy ra khoảng 1,700 vụ liên quan đến ô nhiễm nguồn nước Năm 2000,

vụ tai nạn hầm mỏ xảy ra tại công ty Aurul (Rumani) đã thải ra 50-100 tấn xianua

và kim loại nặng (như đồng) vào dòng sông gần Baia Mare khiến các loài thủy sản

ở đây chết hàng loạt, tổn hại đến hệ thực vật và làm ảnh hưởng đến cuộc sống của 2,5 triệu người [28]

Tại Ấn Độ, sông Hằng bị ô nhiễm bởi nền công nghiệp hóa chất, rác thảicông nghiệp, sinh hoạt và phong tục hỏa tang thi thể rồi thả trôi trên sông làm chấtlượng nước càng trở nên ô nhiễm, các nghiên cứu chất lượng nước cũng phát hiệnhàm lượng cao các kim loại nặng trên sông Hằng như Hg (65÷520ppm), Pb(10÷800ppm) và Cr (10÷200ppm) [33] Năm 2011, chỉ có 10% nước thải được xử

lí, còn lại thải trực tiếp ra sông hồ tự nhiên, khoảng 700 triệu người Ấn Độ không cónhà vệ sinh thích hợp và hàng ngàn người chết vì tiêu chảy mỗi ngày [17]

Như vậy, nguồn nước sạch trên thế giới đang bị ô nhiễm từ việc thải trực tiếpnước thải chưa xử lí của hoạt động công nghiệp, sinh hoạt, nông nghiệp…ra môitrường nước nhất là những quốc gia đông dân cư như Trung Quốc, Ấn Độ… Hằngngày, các sông, hồ, ao… vẫn đang đón nhận hàng triệu tấn nước thải ô nhiễm, mangđến những nỗi lo, thách thức cho con người về môi trường hiện nay

1.1.2 Hiện trạng môi trường nước ở Việt Nam

Việt Nam có tài nguyên nước thuộc loại trung bình thế giới, nhưng ẩn chứanhiều yếu tố kém bền vững Tổng trữ lượng nước mặt của Việt Nam khoảng 830-

840 tỷ m3, trong đó khoảng 63% lượng nước là từ các quốc gia thượng nguồn chảyvào (Trung Quốc, Lào, Campuchia, Thái Lan) [7] Hiện nay, nguồn nước của Việt

Nam đang bị suy thoái, phá hủy, thay đổi, khai thác quá mức và ở nhiều vùng bị ônhiễm nặng, từ nước mặt đến nước ngầm Nhiều con sông, đoạn sông đang “chết”dần vì ô nhiễm và tình trạng ô nhiễm trong các ao, hồ càng bị ô nhiễm nặng Mức

độ ô nhiễm nước đã có nguy cơ không kiểm soát được

Thực trạng ô nhiễm nguồn nước ở Việt Nam đang gây ra những tác hại to lớncho sản xuất nông nghiệp, thủy sản, sức khỏe người dân Cá tôm bị chết do nước ônhiễm, nước tưới tiêu bị ô nhiễm làm giảm năng suất và chất lượng nông sản Ônhiễm nguồn nước sinh hoạt gây ra các bệnh cấp tính lây lan mạnh như kiết lỵ, dịch

tả, tiêu chảy Ô nhiễm nước do các hóa chất gây ra ngộ độc cấp tính, dù ô nhiễm ởmức độ thấp nhưng tiếp xúc lâu dài sẽ dẫn đến ung thư, dị tật bẩm sinh Tại một sốđịa phương ở Việt Nam, các trường hợp nhiễm ung thư, viêm nhiễm ở phụ nữ đãcho thấy 40-50% là do sử dụng các nguồn nước bị ô nhiễm [13] Trung bình mỗinăm ở Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và hằng năm gần200.000 người mắc bệnh ung thư mới phát hiện mà một trong những nguyên nhânchính bắt nguồn từ ô nhiễm nguồn nước [2]

Tính đến tháng 3/2017, trên cả nước có 283 khu công nghiệp có cơ sở đã đivào hoạt động với tổng lượng nước thải phát sinh gần 450.000 m3/ngày đêm; trong

đó có 212/283 khu công nghiệp hoàn thành việc xây dựng hệ thống xử lý nước thảitập trung (đạt tỉ lệ 75%), trong đó có 82 hê thống xử lý nước thải tập trung đã đượclắp đặt thiết bị quan trắc tự động đạt tỷ lệ 39% (các KCN tại các tỉnh: Hậu Giang,Lào Cai, Vĩnh Phúc, Hải Dương, Quãng Nam…) Tuy nhiên, các hệ thống xử lýnước thải tập trung ở các KCN chỉ xử lý được khoảng 60% lượng nước thải phátsinh, lượng nước thải còn lại, một phần do các cơ sở đã được miễn trừ đấu nối và tự

xử lý, một phần không xử lí mà thải trực tiếp ra môi trường Hiện nay, cả nước vẫncòn 25% KCN chưa hoàn thành hệ thống xử lí nước thải, gần 94% cụm công nghiệpđang hoạt động chưa được đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải dẫn đến việcthải trực tiếp ra bên ngoài làm suy giảm chất lượng nước hiện nay Ví dụ: ở ngànhcông nghiệp dệt may, công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có pH cao từ

9-11, chỉ số nhu cầu oxy hóa (BOD), oxy hóa học (COD) có thể lên đến 700mg/l và2.500mg/l, ngoài ra hàm lượng nước thải còn chứa nhiều xyanua (CN-) cao nếukhông xử lí đạt hiệu quả trước khi thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm nặng nề chocác nguồn nước mặt tiếp nhận [4].

Tại các lưu vực sông, tình trạng ô nhiễm và suy thoái chất lượng nước đangxảy ra nghiêm trọng đặc biệt những vùng có khu vực công nghiệp, làng nghề, hay

đô thị Nơi ô nhiễm đã ở mức xảy ra nghiêm trọng như lưu vực sông Nhuệ-Đáy,sông Cầu và hệ thống sông Đồng Nai Lưu vực sông Nhuệ-Đáy hằng ngày phải tiếpnhận khoảng 600.000m3/ngày đêm nước thải sinh hoạt (Hà Nội chiếm tới 70%),nước thải y tế khoảng hơn 10.000m3/ngày đêm, nước thải các hoạt động côngnghiệp khoảng 340m3/ngày đêm và nước thải nông nghiệp, thủy sản dẫn đến lưuvực sông đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, hàm lượng DO hầu như triệt tiêu khôngcòn điều kiện để tôm cá sống được, dẫn đến những hiện tượng cá chết nổi trôi trênsông nhiều

Báo cáo của Cục trưởng Cục Quản lý môi trường y tế (Bộ Y Tế) tổng lượngnước thải y tế phát sinh từ cơ sở khám, chữa bệnh khoảng 125.000 m3 chưa kểlượng nước thải của các cơ sở y tế dự phòng Trên cả nước, có 773 bệnh viện cầnđược xây dựng và nâng cấp hệ thống xử lí nước thải, trong đó có gần 563 bệnh việnchưa có hệ thống xử lí nước thải, những bệnh viện khác đã có hệ thống xử lí nướcthải nhưng đều xuống cấp và việc xử lí không đạt hiệu quả Tại Hà Nội, Thành phố

Hồ Chí Minh lần lược chỉ có 5/31 bệnh viện và 24/142 cơ sở y tế lớn là có xử lýnước thải vì vậy đây là những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nguồn nước trongcác kênh, sông, hồ hiện nay

Ngoài ra, vấn đề môi trường ở một số làng nghề thép, đúc đồng, dệt nhuộm,bún…cho thấy có lượng nước thải hàng ngàn m3/ngày đêm không qua xử lí thải trựctiếp ra ngoài gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường trong khu vực Điển hình là làngnghề tái chế nhôm Bình Yên, Nam Định, ước tính chất thải độc hại từ quá trình sảnxuất thải ra môi trường 35,59 tấn/tháng, lượng nước thải bình quân một ngày khoảng500m3 đã xảy ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng, toàn bộ các kênh mương quanh làngđều mất đi chức năng chứa và lưu thông nước mà thay vào đó là những

kênh bùn lỏng cao hơn cả mặt ruộng Dẫn đến toàn bộ hệ thống nước mặt của thônkhông còn giá trị sử dụng, sức khỏe người dân bị ảnh hưởng, hiện nay trong làngđang ngày càng nhiều người mắc các bệnh ung thư lạ [13].

Các sự cố môi trường cá chết hàng loạt trên các con sông và vùng ven biển

đã thể việc xử lý nước thải từ các hoạt động công nghiệp chưa đạt hiệu quả như sự

cố cá chết hàng loạt trên sông Thị Vãi do công ty Vendan mỗi ngày xả thẳng rasông Thi Vải 5.000m3 nước thải không qua xử lý đã làm cho tính chất hóa lý củatrường nước bị thay đổi và kết quả là nước bị ô nhiễm trầm trọng, sinh vật khôngsống được, đồng thời còn gây ảnh hưởng đến sức khỏe và hoạt động sản xuất củacon người Và đặc biệt, nghiêm trọng là sự cố ô nhiễm môi trường biển gây hiệntượng cá chết hàng loạt tại 4 tỉnh Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa ThiênHuế và tháng 4 năm 2016 của công ty sản xuất Gang Thép Fomasa Hà Tĩnh đã gâychết khoảng 115 tấn cá, 450ha san hô bị tác động trực tiếp, 40-60% san hô bị pháhủy Qua nghiên cứu, phân tích xác định nguyên nhân chủ yếu là nước thải chứa cácđộc tố như Phenol, Xyanua, kim loại nặng, hydrocacbon thơm đa vòng

Như vậy, tình trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam đang xảy ranghiêm trọng thể hiện qua các dòng sông trên khắp miền lãnh thổ đang trong tìnhtrạng ô nhiễm Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là từ các khu công nghiệp, nguồnnước thải sinh hoạt từ các đô thị lớn và các cơ sở y tế… vốn có khối lượng thải lớn,các nguồn thải mang hàm lượng các chất ô nhiễm có tính đặc thù cao và hầu hếtchưa có hệ thống xử lý nước thải dẫn đến tình trạng ô nhiễm các nguồn nước nhưhiện nay

1.2 SINH VẬT CẢNH BÁO SỚM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 1.2.1 Sinh vật cảnh báo sớm

Hiện nay, việc phân tích, đánh giá chất lượng môi trường nước thì phươngpháp hóa lý được sử dụng phổ biến nhất Tuy nhiên, càng ngày người ta thấy nhữnghạn chế mà phương pháp hóa lý khó trách được như: chi phí phân tích cao, kết quảchỉ phản ánh thời điểm lấy mẫu, không cung cáp những thông tin hữu ích cho việcgiám sát môi trường, việc phân tích sử dụng hóa chất gây tốn kém việc xử lí nướcthải… Trong bối cảnh đó, để nâng cao hiệu quả chương trình giám sát và các nhà

khoa học đã phát hiện ra việc sử dụng các sinh vật có thể giám sát chất lượng môitrường nước và đưa ra những cảnh báo vấn đề ô nhiễm.

Sinh vật cảnh báo sớm có thể là một loài hoặc một nhóm loài sinh vật chỉ thịmẫn cảm với các điều kiện sinh lý và sinh hóa, có yêu cầu nhất định về điều kiệnsinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, đặc tính rất nhạy cảm với môi trường,

có khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môitrường hoặc có khả năng tích lũy các độc tố trong cơ thể Dựa vào bản chất của sinhvật này là sự vắng mặt hoặc có mặt trong môi trường, có những biến đổi về hìnhthái, số lượng, sinh lý, tập tính, hoặc được phân tích hàm lượng một số độc tố trong

cơ thể được xem xét để đánh giá chất lượng môi trường nước ở đó [6]

Phương pháp sử dụng sinh vật cảnh báo sớm có ưu điểm thuận lợi như kiểmtra trực tiếp nguồn nước, phát hiện nhiều độc tố cùng một thời điểm, dựa vào sựthay đổi về hình thái, trọng lượng… có thể định lượng hoặc bán định lượng đượcnồng độ các chất ô nhiễm của nước trong thời gian cho phép Ngoài ra, phươngpháp này đơn giản, chi phí lại rẻ hơn nhiều hơn phương pháp lý hóa Tuy nhiên, cácsinh vật này không cung cấp thông tin xác định hóa chất gây độc cụ thể và phản ứngcủa chúng thường chỉ mang tính chất bán định tính bởi sự ảnh hưởng của nhiều yếu

tố môi trường [16]

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay, việc sử dụng sinh vật chỉ thị rất phổ biến và phát triển ở nhiều nướctrên thế giới Việc đánh giá sự ô nhiễm của môi trường bằng sinh vật chỉ thị là mộttrong những phương pháp được sử dụng rộng rãi nhằm định lượng những chất ônhiễm có trong môi trường xung quanh Qua đó, biết được mức độ gây nguy hại đếnsức khỏe của con người và của sinh sinh vật Nên ngày càng nhiều các loài sinh vậtmới được nghiên cứu để ứng dụng trong giám sát môi trường

Năm 1978, Knie đã công bố hệ thống cảnh báo sớm liên quan đến hành vi bởicủa rận nước (Daphnia sp.) Hệ thống đã cải tiến bằng việc sử dụng phương phápphân tích hình ảnh video Dựa vào các phép đo trên mỗi cá thể, các thông số có thểđược đánh giá như tốc độ di chuyển, kích thước… Một cảnh báo sẽ được đưa đưa ranếu có nhiều hơn hai thông số đánh giá xuất hiện sự bất thường đồng thời Thử

nghiệm này đã được chứng mình là có độ nhạy cảm cao và đáng tin cậy trong nhiềunăm sinh sống của loài rận nước này Hệ thống có thê ứng dụng để giám sát nguồnnước cấp, nước mặt và giám sát môi trường nước khác [20].

Các hoạt động quang hợp, tăng trưởng tế bào, sản sinh oxy, trực tiếp hay trìhoãn sự phát huỳnh quang, khả năng di chuyển của tảo xanh cố định hoặc vi khuẩnlam được khai thác như là hành vi cảm biến sử dụng trong quan trắc, giám sát sinhhọc Dựa trên thử nghiệm độc học áp dụng vào hệ thống Algae Toximeter (Noack

và cs., 1989), sử dụng dựa trên việc so sánh khả năng quang hợp của tảo trong môitrường mẫu nước và mẫu đối chứng Nếu các chất độc có mặt trong mẫu nước,huỳnh quang sẽ tự bị giảm do hoạt động của tảo Một báo động được kích hoạt khi

có một sự sai lệch đáng kể được phát hiện giữa mẫu nước thải và mẫu đối chứng.Chúng đặc biệt nhạy cảm đối với thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu và nhiều chất độc mãntính khác

Động vật thân mềm hai mảnh vỏ cũng là một trong những loài sinh vật cảnhbáo được nghiên cứu từ rất sớm Năm 1980, lần đầu tiên những kết quả về quan sáthành vi bất thường của loài trai đối với chất ô nhiễm được công bố [25] Hoạt độngđóng mở vỏ là hoạt động bình thường để thực hiện chức năng hô hấp và hấp thụthức ăn của trai, nhưng khi bị stress, chúng đóng kín vỏ - đây được coi là hành vitrốn thoát chất ô nhiễm Những hệ thống cảnh báo sớm sử dụng động vật hai mảnh

vỏ thường được áp dụng rất đa dạng, có thể để giám sát nước mặt, nước ngầm, nướcuống, thậm chí là nước thải, nước nuôi trồng thủy sản hay cả thử nghiệm độc tính

Tổ chức Hợp tác và Phát kinh tế thế giới (OECD) đã ban hành hàng loạt cácquy trình hướng dẫn thử nghiệm đối với các loại hóa chất và đối tượng khác nhautrong đó có sinh vật cảnh báo sớm được sự thống nhất trên thế giới Trong đó Bèotấm (Lemna minor) được Cục Bảo vệ môi trường Mỹ chọn là sinh vật trong việcđánh giá tình an toàn của hóa chất đối với môi trường (Federal Register, 1979 inBishop and Perry, 1981) Thông qua mức độ ức chế tốc độ tăng trưởng và các biểuhiện bất thường của lá, rễ để giám sát mức độ ô nhiễm nguồn nước [24]

Từ năm 1951 đến 1952, Khoa Sinh lý học thực vật, đại học Rutgers đã nghiêncứu ảnh hưởng của hàm lượng photpho đến mức độ tăng trưởng của loài Bèo hoa

dâu và nghiên cứu việc nuôi cấy bèo hoa dâu trong môi trường không có nitơ hayviệc bổ sung 2,4-D trong việc nuôi cấy M.Khosravi và cs (2005) đã sử dụng bèohoa dâu làm sinh vật giám sát ô nhiễm kim loại nặng Pb Cd và Zn trong đất ngậpmặn Anzali Sau thời gian thử nghiệm, kết quả cho thấy sự hạn chế mức độ tăngtrưởng của Pb2+, Cd2+ và Zn2+ lần lượt là 25%, 42% và 17% so với mẫu đối chứng

và đưa ra những kim loại cần được giám sát lần lượt là Cd2+ > Pb2+> Zn2+ [25].Ngoài ra, một nghiên cứu độc học khác của Nathalia Garlich chỉ ra khả năng giám

sát ô nhiễm dung dịch Diquat trong 7 ngày của bèo hoa dâu (Azallo caroliniana) với

LC50 = 0,02mg/l [26]

1.2.3 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Hiện nay việc nghiên cứu, sử dụng các loài sinh vật cảnh báo sớm để đánh giámức độ ô nhiễm môi trường, giám sát ô nhiễm phục vụ cho công tác quản lý nhànước về môi trường trên Việt Nam còn rất hạn chế Do đó, trong định hướng pháttriển bền vững, cần có nhiều nghiên cứu và đưa vào ứng dụng việc xác định mức độ

ô nhiễm môi trường thông qua các sinh vật chỉ thị đặc trưng hiện có tại địa phươngnhư động vật không xương sống, động vật hai mảnh vỏ, vi sinh vật, cá, bèo… Trong đó,động vật không xương sống cỡ lớn là những loài dược sử dụng phổ biến trong quan trắcchất lượng ở Việt Nam hiện nay thông qua chỉ số sinh học BMWP nhằm đánh giá chấtlượng nước [10] [12]

Sử dụng động vật hai mảnh vỏ làm cảnh báo sớm ô nhiễm của nghiên cứu củaNguyễn Văn Khánh và cs (2010) về hàm lượng As, Pb tích lũy trong loài hến

(Corbicula sp.) và loài hàu sông (Ostrea rivularis Gould, 1861) tại cửa sông Cu Đê,

Đà Nẵng Kết quả hàm lượng As hai loài Hến và Hàu đều vượt tiêu chuẩn của Bộ Y

Tế Hàm lượng Pb trong trầm tích ở sông Cu Đê chưa có dấu hiệu ô nhiễm, nhưngkết quả phân tích hàm lượng Pb tích lũy trong loài Hến đã vượt tiêu chuẩn Bộ Y Tếgấp 1,5 lần Kết quả, cho thấy có thể sử dụng hai loài này làm sinh vật chỉ thị cho ônhiễm As và Pb trong khu vực cửa sông Cu Đê, Đà Nẵng [11]

Nghiên cứu sử dụng bèo tấm Lemna minor sử dụng làm sinh vật thử nghiệm

độc học với chất giả ô nhiễm là K2Cr2O7 của Nguyễn Bảo Ngọc cho kết quả EC50

= 1,53 mg/L đối với tham số số lượng lá [10] Nghiên cứu mở rộng ứng dụng bèo

tấm đánh giá ô nhiễm nước thải dệt may và nước rỉ rác của Nguyễn Thị Phương(2016) lần lượt cho các đánh giá về mức độ nguy hại cao và rất cao Kết quả thửnghiệm độc học trên các loại nước thải đầu vào và đầu ra của công ty Dệt may 29/3,EC50 nằm trong khoảng 39,9% - 55,7% nồng độ nước thải, đối với nước thải đầuvào và đầu ra của bãi rác Khánh Sơn giá trị EC50 nằm trong khoảng 1,5% - 4,3%riêng đối với nước thải đầu vào c hỉ 7% nồng độ nước thải đã làm chết tất cả Bèotấm, còn nước thải đầu ra thì đến 20% nồng độ nước thải tất cả Bèo tấm đều chết[9].

Theo nghiên cứu độc tính của K2Cr2O7 trên loài bèo hoa dâu (Azolla

với tham số trọng lượng tươi, EC50= 14,1 mg/l đối với tham số trọng lượng khô vàđồng thời cho thấy Bèo hoa dâu có khả năng chống chịu với chất ô nhiễm tốt hơn

Bèo tấm (Lemna minor) Với ưu điểm về khả năng chống chịu, dễ nuôi cấy, có sự

nhạy cảm đối với chất thải, Bèo hoa dâu có thể sử dụng làm sinh vật giám sát cácloại nước thải có độ ô nhiễm trung bình [5] Tuy nhiên, ứng dụng bèo hoa dâu làmsinh vật giám sát ô nhiễm môi trường nước vẫn còn là những nghiên cứu mới mẻ

Qua đó, cho thấy loài Bèo hoa dâu (Azolla caroliniana) có những đặc điểm

phù hợp với lựa chọn sinh vật chỉ thị, giám sát môi trường có độ ô nhiễm trungbình Việc mở ra hướng nghiên cứu sử dụng Bèo hoa dâu làm sinh vật cảnh báogiám sát một số loại nước thải ở Việt Nam có ý nghĩa quan trọng Ðồng thời dựavào hướng nghiên cứu này để mở rộng trên một số loài sinh vật khác, thích hợptrong điều kiện của Việt Nam

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Loài bèo hoa dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810)

Bèo hoa dâu (Azolla caroliniana) là một loài thực vật thủy sinh nhỏ, thuộc chi

Azolla gồm 7 loài thuộc họ dương xỉ Bèo hoa dâu là loài dễ dàng sinh trưởng trongđiều kiện nhà kính, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp, sinh trưởng nhanh, dễ dàngtrong quá trình nghiên cứu mô Do đó, bèo hoa dâu được các nhà khoa học khuyếncáo có nhiều tiềm năng thử nghiệm [23]

Hình 2.1: Bèo hoa dâu (Azolla caroliniana.,Willd, 1810)

2.1.2 Nước thải dùng trong thí nghiệm

- Nước thải đầu ra bệnh viện Đa Khoa khu vực miền núi phía Bắc Quảng Nam

- Nước thải đầu ra Trạm xử lý nước thải khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc

- Nước thải đầu ra Công ty TNHH nhà máy bia Heineken Việt Nam ( Chi nhánh Quảng Nam)

- Nước thải đầu ra Công Ty TNHH MTV Con Đường Xanh Quảng Nam (Chuyên giặc nhuộm quần áo)

- Nước thải đầu ra Công ty TNHH Lixil Việt Nam( Chi nhánh Quảng Nam)

2.2 Nội dung nghiên cứu

Thí nghiệm xác định nồng độ ức chế sinh trưởng 50% (EC50) của Bèo hoa

dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810) trong nước thải đầu ra của Bệnh viện Bắc

Quảng Nam, Trạm xử lý nước thải khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc, Công

ty TNHH nhà máy bia Heineken, Công ty TNHH MTV Con Đường Xanh, Công tyTNHH Lixil Việt Nam

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Vật liệu thí nghiệm

- Bèo hoa dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810) thu mẫu ngoài môi trường tự

nhiên, được nuôi cấy ổn định trong phòng thí nghiệm trong vòng 14 ngày trước khi bắtđầu thí nghiệm

- Nước thải đầu ra tại: Bệnh viện Bắc Quảng Nam, Trạm xử lý nước thải khucông nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc, Công ty TNHH nhà máy bia Heineken, Công

ty TNHH MTV Con Đường Xanh, Công ty TNHH Lixil Việt Nam

- Môi trường dinh dưỡng để pha loãng nước thải: Môi trường Hoagland được chuẩn bị và pha theo hướng dẫn của OECD (221,2006) [27]

2.3.2 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Thu thập và tổng hợp thông tin từ các nguồn tài liệu về hiện trạng ô nhiễmmôi trường nước; các phương pháp phân lập, khử trùng và nuôi cấy bèo hoa dâu;tình hình nghiên cứu sinh vật chỉ thị trong và ngoài nước, phương pháp xác địnhnồng độ hóa chất gây ức chế tăng trưởng 50% trên cá thể làm thí nghiệm (EC50),nồng độ cao nhất không quan sát thấy hiệu ứng (NOEC) và nồng độ thấp nhất gây

ra hiệu ứng quan sát được (LOEC)

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

Phân lập và nuôi cấy bèo hoa dâu (Azolla caroliniana, Willd., 1810) trong

môi trường nuôi cấy Hoagland vô trùng được phát triển bởi Hoagland và Arnon vàonăm 1933, cung cấp tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết cho thực vật Đối với thí

nghiệm này, môi trường được chuẩn bị theo hướng dẫn của IRRI [21], quy trình nuôi cấy sẽ được thực hiện theo tiêu chuẩn của OECD (221, 2006) [27].

b) Bố trí thí nghiệm:

Các mẫu nước thải được pha loãng theo dãy nồng độ như sau:

Bảng 2.1: Dãy nồng độ % của nước thải đầu ra Trạm xử lý nước thải Điện Nam –

Điện Ngọc

Bảng 2.2: Dãy nồng độ % của nước thải đầu ra Bệnh viện đa khoa khu vực miền núi

phía Bắc Quảng Nam

Hoagland (ml) 150 135 120 90 75 60 30 0

Thí nghiệm độc học sinh thái của bèo hoa dâu được thiết kế theo kiểu ngẫunhiên hoàn toàn CRD (Completely Randomised Design) thực hiện theo quy trìnhhướng dẫn của OECD,2006 Các điều kiện về sự chiếu sáng và nhiệt độ trong môitrường thử nghiệm phải được kiểm soát và duy trì ở mức không đổi, sử dụng ánhsáng huỳnh quang trắng liên tục trong 24 giờ tại nhiệt độ 25±2 0C

Hình 2.2: Bố trí thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn CRD

Thể tích dung dịch trong mỗi chậu thử nghiệm là 150 ml Ở mỗi nồng độ củathí nghiệm có ít nhất 5 lần lặp lại

Các điều kiện về pH và nhiệt độ được đo trước và sau thí nghiệm nhằm theodõi các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến thí nghiệm Các chỉ tiêu trên được đo bằngmáy đo pH 31 Sension

Các thông số về trọng lượng khô và trọng lượng tươi được theo dõi và ghi lại ởđầu và cuối thử nghiệm:

- Trọng lượng tươi: Xác định bằng cách cân sau khi để khô tự nhiên trongvòng 2 phút Phép đo được thực hiện với độ chính xác ít nhất 0,1mg Xác định lúc đầu và cuối thử nghiệm

- Trọng lượng khô: Bèo trong các ly thử nghiệm được rửa sạch với nước cất rồisấy khô ở nhiệt độ 60oC trong vòng 24 giờ cho đến khi khối lượng không đổi

Sau đó đem cân với độ chính xác ít nhất 0,1 mg Xác định lúc đầu với các mẫu đại

diện và cuối thử nghiệm;

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu

Tốc độ tăng trưởng trung bình (Average specific growth rate) [27]

µ − =

( ) − ( )

Trong đó:

- µ − : Tốc độ tăng trưởng trung bình đối với các tham số trọng lượng khô, trọng lượng tươi;

- Nj : Các tham số trọng lượng tươi, trọng lượng khô đo lường ở chậu thử

nghiệm (hoặc chậu đối chứng) lúc kết thúc thí nghiệm;

- Ni : Các tham trọng lượng tươi, trọng lượng khô đo lường ở chậu thử

nghiệm (hoặc chậu đối chứng) lúc bắt đầu thí

nghiệm; - T : Thời gian 7 ngày (168 h).

Phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng (Percent inhibition of growth rate)

[27]

µ − µ

Trong đó:

- %Ir : Phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng đối với các tham số trọng lượng

khô, trọng lượng tươi;

- µ : Tốc độ tăng trưởng trung bình đối với các tham số trọng lượng tươi,

trọng lượng khô ở chậu đối chứng;

- µ : Tốc độ tăng trưởng trung bình đối với các tham số trọng lượng tươi,

trọng lượng khô ở chậu thử nghiệm

Nồng độ ức chế sinh trưởng 50% (EC50- Effective Concentration 50%)

[27]

Dựa vào phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng để lập phương trình logarit vềmối quan hệ giữa nồng độ nước thải và phần trăm ức chế tốc độ tăng trưởng, từphương trình nội suy tính toán giá trị EC50 (Effective concentration 50% - nồng độgây ức chế sinh trưởng 50% ở sinh vật)

So sánh các giá trị trung bình bằng phân tích phương sai (ANOVA) kiểm traTuckey’s với α = 0,05 và phân tích tương quan hồi quy trên phần mềm SPSS, phầnmềm Microsoft excel