Các kim loại này khi được thải vào nước làm cho nước bị nhiễm bẩn, ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái và các loài sinh vật sống trong nước.. Các kim loại nặng khi đã được phóng t[r]
Trang 1Ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng lên sự biến động năng lượng dự trữ và hoạt tính
enzyme glutathione S-transferase của cá Chép
(Cyprinus carpio) và cá Rô Phi (Oreochromis niloticus) trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy
Vũ Thị Huyền Trang
Trường Đại học Khoa học Tư nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Sinh thái học; Mã số: 60 42 20
Người hướng dẫn: TS Ngô Thị Thúy Hường; PGS.TS Lê Thu Hà
Năm bảo vệ: 2013
Abstract: Đánh giá sự tích tụ KLN (Cu, Pb, Zn và Cd) trong mang, gan, thận của cá chép và cá
rô phi theo mùa và theo mặt cắt trong khu vực nghiên cứu Phân tích sự biến động của nồng độ protein và hoạt tính GST trong cùng mẫu cá phân tích kim loại nặng Bước đầu xác định tương quan giữa nồng độ kim loại nặng tích tụ với nồng độ protein và hoạt tính GST trong cùng mẫu cá phân tích
Keywords: Sinh thái học; Ô nhiễm kim loại nặng; Hoạt tính enzyme glutathione S-transferase;
Cá Chép; Cá rô phi; Sông Nhuệ; Sông Đáy
Content
MỞ ĐẦU
Kim loại nặng (KLN) là thành phần đặc trưng của các chất thải công nghiệp Hiện nay, các ngành công nghiệp của Việt Nam đều đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển và chưa có đủ các phương tiện cần thiết để giảm và loại trừ ảnh hưởng xấu của chất thải công nghiệp đến môi trường Mặt khác, các chế tài về xử phạt môi trường còn chưa nghiêm Do vậy, sự ô nhiễm kim loại nặng trong các thuỷ vực ngày càng trở nên trầm trọng Các kim loại này khi được thải vào nước làm cho nước bị nhiễm bẩn, ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái và các loài sinh vật sống trong nước Các kim loại nặng khi đã được phóng thích vào môi trường thì sẽ tồn tại lâu
Trang 2dài, tích tụ vào các mô sống của sinh vật qua chuỗi thức ăn mà ở đó con người là mắt xích cuối cùng Các kim loại Cd, Pb, Cu, Zn đều là các kim loại có độc tính cao đối với sinh vật và con người nếu vượt quá ngưỡng cho phép Mặc dù nồng độ các chất độc tích tụ trong cơ thể sinh vật chưa cao nhưng khi tồn tại và tích tụ lâu dài, chúng có thể làm tổn thương sinh vật ở các mức độ khác nhau hoặc thậm chí có thể gây chết
Với số dân lên tới hơn 10 triệu người từ 6 tỉnh, thành phố, đặc biệt có thủ đô Hà Nội sống trong lưu vực sông (LVS) Nhuệ - Đáy, nên hoạt động kinh tế xã hội nói chung, nông nghiệp và thuỷ sản nói riêng, gắn liền với LVS là rất lớn, thêm vào đó là sự tăng nhanh về nhu cầu nuôi trồng, đánh bắt cũng như sử dụng thuỷ sản làm nguồn thực phẩm Sự ô nhiễm KLN trong nước sông và bùn đáy có nguồn gốc từ sự rửa trôi trong nông nghiệp, chất thải sinh hoạt, làng nghề và đặc biệt
là từ các nhà máy và các khu công nghiệp Hiện trạng này có thể dẫn tới sự tích tụ sinh học trong các loài cá tự nhiên và các loài cá nuôi lấy nguồn nước từ sông Tùy theo mức độ tích tụ, nó có thể có tác động xấu tới sức khoẻ sinh lý của cá (ức chế và gây rối loạn miễn dịch, mất cân bằng nội tiết hoặc bị stress về mặt sinh lý), làm thay đổi các thông số sinh hoá trong các mô và máu (Basa và Rani, 2003) hoặc ảnh hưởng đến sức khoẻ sinh sản và sự phát triển bền vững của quần đàn cá tự nhiên cũng như nghề nuôi trồng thuỷ sản (NTTS) Hơn nữa, vấn đề về vệ sinh an toàn thực phẩm và sức khoẻ người tiêu dùng không được đảm bảo khi tiêu thụ các sản phẩm nhiễm độc KLN này
Trước tình trạng ô nhiễm ngày càng gia tăng trong LVS, Chính phủ và một số cơ quan hữu quan
đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá hiện trạng môi trường trên hệ thống sông Nhuệ - Đáy cũng như hiện trạng môi trường nước phục vụ NTTS Tuy nhiên, những nghiên cứu đó chủ yếu chú trọng vào việc đánh giá mức độ ô nhiễm do tác động của các nhà máy, làng nghề, nước thải sinh hoạt, dựa vào tiêu chuẩn nước sinh hoạt, nước dùng cho NTTS và nước thải Trong khi đó, những nghiên cứu về ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng lên sức khoẻ sinh lý của một số loài
cá nước ngọt có giá trị kinh tế trong lưu vực sông Nhuệ-Đáy hầu như chưa được tiến hành
Chính vì vậy, việc nghiên cứu“Ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng lên sự biến động năng
lượng dự trữ và hoạt tính enzyme glutathione S-transferase của cá chép (Cyprinus carpio) và cá
rô phi (Oreochromis niloticus) trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy” là việc làm cần thiết, nhằm góp
phần thúc đẩy và phát triển nghề NTTS bền vững, và phục vụ cho việc nâng cao nhận thức về an toàn vệ sinh thực phẩm của người dân Nghiên cứu được thực hiện nhằm các mục tiêu sau:
Trang 3- Đánh giá sự tích tụ KLN (Cu, Pb, Zn và Cd) trong mang, gan, thận của cá chép và cá rô phi theo mùa và theo mặt cắt trong khu vực nghiên cứu
- Phân tích sự biến động của nồng độ protein và hoạt tính GST trong cùng mẫu cá phân tích kim loại nặng
- Bước đầu xác định tương quan giữa nồng độ kim loại nặng tích tụ với nồng độ protein và hoạt tính GST trong cùng mẫu cá phân tích
REFERENCES
Tiếng Việt
1 Phạm Minh Anh So sánh cá rô phi sản xuất bằng lai khác loài và siêu đực Oreochromis
niloticus dòng Egypt-Swansea, 1999
2 Đỗ Quý Hai (cb), Nguyễn Bá Lộc, Trần Thanh Phong, Cao Đăng Nguyên Giáo trình hóa
sinh NXB Đại học Huế, 2008
3 Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sỹ Vân, 2001 Cá nước ngọt Việt Nam (tập 1) Họ cá chép
Cyprinidae NXBNN, 2001
4 Dương Đức Tiến và Lê Hoàng Anh Hiện trạng sông Nhuệ và nguồn lợi thuỷ sản Tuyển tập báo cáo khoa học tại Hội thảo khoa học toàn quốc về NTTS, 2000
5 Nguyễn Tấn Trịnh, Hà Ký, Bùi Đình Chung, Trần Mai Thiên và ctv Nguồn lợi thuỷ sản
Việt Nam NXB Nông Nghiệp, 2006
6 Phan Thị Vân và ctv Đánh giá chất lượng môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy phục vụ nuôi
trồng Thủy sản Báo cáo nhiệm vụ gửi Bộ NN & PTNT, 2008
7 Mai Đình Yên Cá kinh tế nước ngọt Việt Nam NXB khoa học và kỹ thuật, 1983
Tiếng Anh
8 Abdel-Fattah, M El-Sayed Tilapia culture Edited by CABI Publishing, Cambridge, USA,
2006
9 Abu Hilal, A.H., Ismail, N S., Heavy metals in eleven common species of fish from the
Gulf Journal of Biological Sciences, 1 (1), pp 13-18, 2008
10 Action (UNEP/GPA), U.N.E.P.G.P.o., Why the marine environment needs protection from
heavy metals U.G Offce, Editor 2004
Trang 411 Ahmad, I., Pacheco, M., Santos, M A.Enzymatic and non-enzymatic antioxidants as an
adaptation to phagocyte-induced damage in Anguilla anguilla L following insitu harbor water exposure Ecotoxicology and Environmental Safety, 57, pp 290-302, 2004
12 Andrade, V.M., , Silva, J., Silva, F.R., Heuser, V.D Dias, J F., Yoneama, M L., De
Freitas, T R O Fish as bioindicators to assess the effects of pollution in two southern
Brazilian rivers using the Comet assay and micronucleus test Environ Mol Mutage., 44,
pp 459-468, 2004
13 B., M.The isoenzymes of glutathione transferase Advances in enzymology and related
areas of Molecular biology, 57, pp 357-417, 1985
14 Barceloux D.G Barceloux Copper J Toxicol Clin Toxicol, 37, pp 217–237, 1999
15 Begum Carbofuran insecticide induced biochemical alterations in the liver and the muscle
tissues of the fish Clarias batrachus (Linn.) and recovery response Aquat Toxicol, pp
83–92, 66 (2004)
16 Board PG, C.M., Chelvanayagam G, Easteal S, Jermiin LS, Schulte GK, Danley DE, Hoth
LR, Griffor MC, Kamath AV, Rosner MH, Chrunyk BA, Perregaux DE, Gabel CA,
Geoghegan KF, Pandit J Identification, characterization, and crystal structure of the
Omega class glutathione transferases J Biol Chem, 275 (32), pp 24798-24806, 2000
17 S E W.Bonga The stress response in fish Physiol Rev, 77, 591-625, 1997
18 Bruins MR, K.S., Oehme FW Microbial resistance to metals in the environment
Ecotoxicol Environ Safe, 45, pp 198-207, 2000
19 Dautremepuits, C., Marcogliese ,D.J., Gendron, A D., Fournier, M., Gill and kidney
antioxidant processes and innate immune system responses of yellow perch (Perca flavescens) exposed to different contaminants in the St.Lawrence River Canada Science of
the Total Environment, 407, pp 1055–1064, 2009
20 DH, N Microbial heavy metal resistance Appl Microbiol Biotechno, 51, pp 730-750,
1999
21 Diana, J.S., An experimental analysis of the metabolic rate and food utilization of northern
pike Comp Biochem Physiol.; 71: 395-398, 1982
22 Dierickx, P.J, Hepatic glutathione S-transferases in rainbow-trout and their interaction
with 2,4-dichlorophenoxy-acetic acid and 1,4-benzoquino Comp Biochem Physiol C.,
82, pp 495-500, 1985
23 Dirr, H.W., Reinemer, P and Huber, R., X-ray crystal structures of cytosolic
glutathioneS-transferases Implications for protein architecture, substrate recognition and catalytic function
Eur J Biochem , 220, pp 645-661, 1994
Trang 524 Eaton, D.L., Bammler, T.K Concise review of the glutathione S-transferases and their
significance to toxicology Toxicol Sc, 49, pp 156-164, 1999
25 Fernandes, C., Fontaínhas-Fernandes, A., Ferreira, M., Salgado, M.A Oxidative stress
response in gill and liver of Lizasaliens, from the Esmoriz-Paramos Coastal Lagoon, Portugal Archives o fEnvironmental Contamination and Toxicology, 55 (2), pp 262–269,
2008
26 Florence, T.M., Speciation of zinc in natural waters, in Zinc in the environment J.O
Nriagu, Editor., Wiley: New York p 199-227, 1980
27 Florence, T.M.a.G.E.B., Chemical speciatiolis in natural waters CRC Crit Rev Anal
Chem , 9, pp 219-296, 1980
28 Fournier, D., Bride, J M., Poirie, M., Berge, J B and Plabb, F W., Insect glutathione
S-transferases Biochemical characteristics of the major forms from housefies susceptible and resistant to insecticides J Biol Chem., 267, pp 1840-1845, 1992
29 Habig, W.H., et al., Glutathione S-transferase The fist enzymatic step in mercapturic acid
formation J Biol Chem., 249, pp 7130-7139, 1974
30 Hayat, S., Javed, M., Razzao, S., Growth performance of metal stressed Pakistan
Veterinary Journal, 27 (1), pp 8-12, 2007
31 Iqbal Ahmad, M.O., Ma ´rio Pacheco, Maria Ana Santos Anguilla anguilla L oxidative
stress biomarkers responses to copper exposure with or without b-naphthoflavone pre-exposure Chemosphere, 61, pp 267 – 275, 2005
32 Jakoby, W.B., The glutathione S-transferases: a group of multifunctional detoxification
proteins Adv Enzymol , 46, pp 383-414, 1978
33 Jakovlić, I and J.-F Gui Recent invasion and low level of divergence between diploid and triploid forms of Carassius auratus complex in Croatia Genetica, 139(6): p 789-804, 2011
34 Jenne, E.A., Chemical Modelling in Aqueous Systems, ed E.A Jenne., Washington DC:
American Chemical Society, 1979
35 Kikuchi T., Furuichi T., Hai H.T., Tanaka S., Assessment of heavy metal pollution in river
water of Hanoi, Vietnam using multivariate analyses Bull Environ Contam Toxicol
83(4): 575-82, 2009
Trang 636 Langston, R.W.Toxic effects of metals and the incidence of marine ecosystem Furness,
R.W., Rainbow, P.S., Eds Heavy metals in the marine environment CRC Press, New York; 128-142, 1989
37 Larocque and Rasmussen A.C.L Larocque, P.E Rasmussen An overview of trace metals
in the environment from mobilization to remediation Environ Geol., 33 (1998), pp 85–90,
1998
38 Leblanc, G.A Hepatic vectorial transport of xeno
39 biotic Chem Biol Inleract., 90, pp 101-120, 1994
40 Levine, S.L., Oris, J T CYP1A expression in liver and gill of rainbow trout following
waterborne exposure: implications for biomarker determination Aquatic Toxicology, 46,
pp 279-287, 1999
41 Luckey, T.D., Venugopal, B pT, a new classification system for toxic compounds J
Toxicol Environ Health, 2, pp 633 – 638, 1977
42 Mantoura, R.F.C.a.J.P.R.The analytical concentration of humic substances from natural
waters Anal Chim Acta, 76, pp 97-106, 1975
43 Martin, J.L., Thioredoxin-a fold for all reasons Structure 3,pp 245-250, 1995
44 Monteiro, S.M., Rocha, E., Mancera, J M., Fontaínhas-Fernandes, A., Souza, M A stereo
logical study of copper toxicity in gills of Oreochromis niloticus Ecotoxicol Environ
Safe., 72, pp 213-223, 2009
45 Muratozmen, A., F.Zehrakucukbay And R.Elifguler Monitoring the Effects of Water
Pollution on Cyprinus carpio in Karakaya Dam Lake, Turkey Ecotoxicology, 15
(157-169), pp, 2006
46 Nedelkoska and Doran T.V Nedelkoska, P.M Doran Characteristics of heavy metal
uptake by plant species with potential for phytoremediation and phytomining Miner Eng,
pp 549–561, 13 (2000)
47 Norman-López, A and T Bjørndal.Is tilapia the same product worldwide or are markets
segmented? Aquaculture Economics & Management 13(2): p 138-154, 2009
48 Olsvik, P.A., Gundersen, R., Andersen, R A., Zachariassen, K E Metal accumulation and
metallothionein in brown trout, Salmo trutta, from two norwegian rivers differently contaminated with Cd, Cu and Zn Comp Biochem Physiol., 128 (C), pp 189-201, 2001
Trang 749 Orbea, A., Ortiz-Zarragoitia, M , Sole , M., Porte, C., Cajaraville, M Antioxidant enzymes
and peroxisome proliferation in relation to contaminant body burdens of PAHs and PCBs inbivalve molluscs, crabs and fish from the Urdaibai and Plentzia estuaries (Bay of Biscay) Aquat Toxicol., 58, pp 75-98, 2005
50 Organization, F.a.A Fisheries & Aquaculture: Cultured Aquatic Species Information
Programme – Cyprinus carpio.2
51 Playle, R.C.Modelling metal interactions at fish gills Science of the Total Environmental
Pollution, 219, pp 147-163, 1998
52 Reynders, H., Verbotes, L., Gelders, M., De Coen, W M., Blust, R Accumulation and
effects of metals in caged carp and resident roach along a metal pollution gradient
Sci.TotalEnviron., 391, pp 82–95, 2008
53 Santos, M.A., Pacheco, M., Ahmad, I., Anguilla anguilla L Antioxidants responses to
insitu bleached kraft pulp mill effluent outlet exposure Environment International, 30, pp
301–318, 2004
54 Sastry, K.V., Rao, D.R Effects of mercuric chloride on some biochemical and
physiological parameters of the freshwater murrel Channa punctatus Environ Res., 1984;
34: 343-350, 1984
55 Skidmore J Respiration and osmoregulation in rainbow trout with gill damage by zinc
sulphate 9 exp Biol 52, 481, 1970
56 Slatinskf I, S.M., Havelkovi M, Svobodovi Z, Biochemical markers of aquatic pollution in
fish – glutathione S-transferase Folia Vet Lat, 52, pp 129-134, 2008
57 Stomiñska, I., Jezierska, B., The effect of Heavy metals on post embryonic development of
common carp, Cyprinus carpio L Archives of Polish Fisheries, 8 (1), pp 119-128, 2000
58 Tessier, A.a.P.G.C.C.Partitioning of trace metals in sediments: relationships with
bioavailability Hydrobiologia, 149, pp 43-52, 1987
59 UNEP, Assessment of the present state of pollution by Cadmium, Copper, Zinc and Lead in
the Mediterrane, 1986
60 Van Bladeren, P.J.,Glutathione conjugation as a bioactivation reaction Chem Biol
Interact., 129, pp 61-76, 2000
Trang 861 Vinodhini R, N.M., Biochemical changes of antioxidant enzymes in common carp
(Cyprinus carpio L.) after heavy metal exposure Turk J Veter Sci, 33 (4), pp 273- 278,
2009
62 WHO, Inorganic lead Environmental Health Criteria, 165, pp, 1992
63 WHO, Cadmium Environmental Health Criteria, 1992
64 Wilce , M.C.J.a.P., M W.Structure and function of glutathione S-transferases Biochim
Biophys Acta, 1205, pp 1-18, 1994
65 Wilce, M.C.J., Board, P G., Feil, S C and Parker, M W., Crystal structure of a theta - class
glutathione transferase EMBO J, 14, pp 2133 – 2143, 1995
66 Witeska, M., Jezierska, B., Chaber, J The influence of cadmium on common carp embryos
and larvae Aquaculture, 1995; 129: 129-132, 1995
67 Yang, Y., Cheng, J,2., Singhal, S S., Saini, M., Pandya, U., Awasthi, S et al, Role of
glutathion S-transferases in protection against lipid peroxidation: overexpression of hgsta2-2 in k562 cells protects against hydrogen peroxide-induced apoptosis and inhibits jnk and caspase 3 activation J Biol Chem, 276, pp 19220-19230, 2011
68 Yi YJ, Yang ZF, Zhang SH Ecological risk assessment of heavy metals in sediment and
human health risk assessment of heavy metals in fishes in the middle and lower reaches of the Yangtze River basin Environ Pollute 159:2575–2585, 2011