Độc tính và khả năng khử độc của một số sản phẩm tẩy rửa ở việt nam

Tại nhiều nước phát triển trên thế giới, những tiêu chuẩn riêng về chất tẩy rửa như thành phần cấu tạo, mức độ độc hại, khả năng phân hủy ngoài tự nhiên của sản phẩm, v.v… luôn được nêu

i

MỤC LỤC

Danh mục các hình ảnh iii

Danh mục bảng biểu v

Tóm tắt viii

Mở đầu 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

1.1 Giới thiệu chung về chất tẩy rửa 6

1.1.1 Thành phần chính trong chất tẩy rửa 6

1.1.2 Sự phân hủy sinh học của các chất tẩy rửa 9

1.1.3 Ảnh hưởng của các chất tẩy rửa lên môi trường 11

1.1.4 Ảnh hưởng của chất tẩy rửa lên sinh vật 13

1.1.5 Tình hình sử dụng các chất tẩy rửa 19

1.2 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ DAPHNIA LUMHOLTZI 22

1.2.1 Đặc điểm sinh học chính 22

1.2.2 Tầm quan trọng của Daphnia lumholtzi trong nghiên cứu 24

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Vật liệu 27

2.1.1 Dụng cụ và hóa chất 27

2.1.2 Các sản phẩm tẩy rửa 27

2.1.3 Sinh vật thí nghiệm 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 31

2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các sản phẩm tẩy rửa lên D lumholtzi 31

2.2.2 Nghiên cứu khả năng giải độc sinh học và phi sinh học 31

2.2.3 Xử lý số liệu 34

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Kết quả phân tích vi sinh vật 36

3.2 Ảnh hưởng cấp tính của các sản phẩm tẩy rửa lên D lumholtzi 36

3.2.1 Chỉ tiêu hóa lý trong thí nghiệm độc cấp tính 36

3.2.2 Kết quả EC50 – 24 giờ 37

3.2.3 Kết quả EC50 – 48 giờ 38

3.3 Mối tương quan giữa thành phần loại CHĐBM và độ độc cấp tính 40

3.4 Tốc độ giải độc sinh học và phi sinh học đối với các chất tẩy rửa 43

3.4.1 Chỉ tiêu hóa lý trong thí nghiệm giải độc 43

3.4.2 Kết quả thí nghiệm giải độc 45

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

4.1 Kết luận 49

Phụ lục b: Minh chứng đăng ký sở hữu trí tuệ, sản phẩm ứng dụng (gồm báo cáo về kết quả thử nghiệm hoặc ứng dụng các sản phẩm KH&CN của đề tài/dự án (thiết bị, công nghệ, quy trình công nghệ, ), ý kiến nhận xét của người sử dụng và các tài liệu về đo đạc, kiểm tra, đánh giá thử nghiệm các sản phẩm KH&CN của đề tài/dự án của các Cơ quan đo lường thử nghiệm có thẩm quyền (của các Phòng thí nghiệm chuyên ngành, các Trung tâm kỹ thuật, Trung tâm đo lường, Cơ quan giám định kỹ thuật, ); bản vẽ thiết kế (đối với sản phẩm là thiết bị), các số liệu điều tra, khảo sát gốc, sổ nhật ký hoặc sổ số liệu gốc của đề tài/dự án

Phụ lục c: Minh chứng kết quả đào tạo

3 Phụ lục quản lý gồm:

 Xác nhận quyết toán tài chính của cơ quan chủ trì;

 Phiếu gia hạn, điều chỉnh nội dung, điều chỉnh hạng mục kinh phí (nếu có);

 Biên bản đánh giá, kiểm tra giữa kỳ (nếu có);

 Quyết định phê duyệt kinh phí;

 Hợp đồng;

 Thuyết minh đề cương đã được phê duyệt

iii

Hình 1.1 Quá trình phân hủy sinh học của CHĐBM LAS [1] 9

Hình 1.2 Con đường phân hủy hiếu khí của nonylphenol ethoxylate [1] 10

Hình 1.3 Một số hình dạng và cấu trúc của mixen 12

Hình 1.4 Sự hòa tan đáng kể của các chất hữu cơ không tan trong nước khi ở nồng độ lớn hơn CMC [1] 13

Hình 1.5 Nhu cầu tiêu thụ chất tẩy rửa theo từng khu vực với tổng lượng tiêu thụ là 10,7 triệu tấn năm 2000 20

Hình 1.6 Nhu cầu tiêu thụ chất tẩy rửa theo mục đích sử dụng trên thế giới với tổng lượng tiêu thụ 10,7 triệu tấn năm 2000 20

Hình 1.7 D lumholtzi trong phòng thí nghiệm (trái) và ngoài tự nhiên (phải) 23

Hình 1.8 Hình dạng và cấu tạo của D lumholtzi 24

Hình 2.1 Một số dụng cụ thí nghiệm: (a) bình nuôi tảo, (b) máy khuấy từ, (c) lọ thí nghiệm thủy tinh, (d) máy đo nhiệt độ, pH và DO, (e) kính hiển vi 27

Hình 2.2 Sinh vật nuôi trong phòng thí nghiệm: (a) D lumholtzi con dưới 24 giờ tuổi, (b) D lumholtzi mẹ mang trứng, (c) tảo lục Scenedesmus sp 29

Hình 2.3 Nuôi cấy VSV: (a) bể nuôi cấy, (b) lọ bảo quản mẫu 30

Hình 2.4 Quy trình thí nghiệm 33

Hình 2.5 Sơ đồ xác định EC50 đối với thử nghiệm cấp tính đa nồng độ 35

Hình 3.1 Một số VSV chiếm ưu thế trong mẫu bùn: (b, c, d) Rotifer; (e) Cilia 36

Hình 3.2 Giá trị EC50 – 24 giờ của các chất tẩy rửa (khoảng tin cậy 95%) 38

Hình 3.3 Sự ảnh hưởng của chất tẩy rửa lên D lumholtzi: (a) D lumholtzi con bình thường, (b, c) con con bị trương phù, (d) con con bị biến dạng do màng carapace bị ăn mòn 39

Hình 3.4 Giá trị EC50 – 48 giờ của các chất tẩy rửa (khoảng tin cậy 95%) 40

iv

Hình 3.5 Sự thay đổi giá trị DO trong quá trình giải độc của các chất tẩy rửa 43 Hình 3.6 Sự thay đổi giá trị pH trong quá trình giảm độc của các chất tẩy rửa 45 Hình 3.7 Khả năng giảm độc của các chất tẩy rửa (với khoảng tin cậy 95%) 48

v

Bảng 1.1 Thành phần phổ biến trong chất tẩy rửa ở một số nước trên thế giới 6

Bảng 1.2 Một số CHĐBM anion phổ biến trên thị trường 7

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của CHĐBM TDTMA lên giai đoạn 7 ngày tuổi của N muscorum và B minor 14

Bảng 1.4 Ảnh hưởng của LAS đến một số loại tảo 15

Bảng 1.5 Nồng độ giới hạn CHĐBM trong một số Quy chuẩn Việt Nam 22

Bảng 2.1 Một số thông tin các sản phẩm tẩy rửa dùng trong thí nghiệm 28

Bảng 2.2 Thiết kế thí nghiệm phân tích khả năng giải độc 32

Bảng 3.1 Kết quả các chỉ tiêu hóa lý đối với thí nghiệm độc tính cấp tính 37 Bảng 3.2 Phân loại mức độ tác động lên môi trường nước dựa vào giá trị EC50 – 48 giờ 40

vi

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

CESIO (European Committee of Organic

Surfactants and their Intermediates)

Ủy ban châu Âu về chất hoạt động bề mặt hữu cơ và các chất trung gian

CMC (Critical micell concentration) Nồng độ mixen tới hạn

EC50 (Median effect concentration) Nồng độ của hóa chất gây ảnh hưởng

lên 50% sinh vật thử nghiệm

GHS (Globally system harmonized of

classification and labelling of chemicals)

Hệ thống hài hoà toàn cầu về phân loại

và ghi nhãn hóa chất

LOEL (Lowest observable effect level) Mức ảnh hưởng thấp nhất có thể quan

sát được

NOEC (No Observed Effect Concentration) Nồng độ gây ảnh hưởng không quan sát

được

OECD (Organization for Economic

Cooperation and Development)

Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế

vii

REACH (Registration, Evaluation,

Authorisation and Restriction of Chemicals)

Đăng ký, đánh giá, cấp phép và hạn chế hóa chất

viii

Các chất tẩy rửa như nước rửa chén, nước lau nhà hay bột giặt là những sản phẩm thông dụng trong cuộc sống hiện đại Bên cạnh một số lợi ích như cải thiện điều kiện vệ sinh và môi trường sống thì vẫn tồn tại nhiều vấn đề cần quan tâm, đặc biệt trong môi trường thủy sinh Ở nghiên cứu này, chúng tôi xác định độc tính cấp tính của 20 sản phẩm tẩy rửa lên

sinh vật bản địa Daphnia lumholtzi Kết quả EC50 – 48 giờ cho thấy các sản phẩm này

nằm trong ngưỡng gây hại (80,18 mg/l) cho đến độc (1,35 mg/l) Trong thử nghiệm giảm độc có và không có bổ sung vi sinh vật tự nhiên, kết quả cho thấy các sản phẩm có mức độc giảm độc ở một phạm vi nhất định trong khoảng thời gian thử nghiệm Khả năng giải độc xảy ra nhanh hơn khi bổ sung vi sinh vật Khả năng giải độc cũng như độc tính của các

sản phẩm ảnh hưởng lên D lumholtzi tùy thuộc vào thành phần của sản phẩm đó Kết quả

nghiên cứu này sẽ giúp cho người dân và nhà quản lý có cái nhìn cụ thể hơn về các sản phẩm tẩy rửa trên thị trường, đồng thời hướng tới việc sử dụng sản phẩm thân thiện hơn với môi trường

Từ khóa: Daphnia lumholtzi, độc tính, giải độc, sản phẩm tẩy rửa

ABSTRACT

Detergents such as dishwashing liquid, floor cleaner and washing powder are the popular products in modern life Besides the benefits of improving hygiene and life conditions, there are many problems that need to be concerned, especially aquatic environment In this

study, the acute toxicity of 20 detergents to native organism Daphnia lumholtzi was

determined The results showed that 48h EC50 ranged from harmful (80,18 mg/L) to toxic (1,35 mg/L) Detoxification tests with or without inoculum of microorganisms showed that all tested products were detoxified to some extent during the tested time The rate of detoxification was considerately higher when adding microorganisms Detoxification rate

and toxicity to D lumholtzi depend on formulation of products These results help people

and managers to gain an overview of detergent products in the market and a suggested usage of more environmental friendly products

Keywords: Daphnia lumholtzi, detergent, detoxification, toxicity

Nhiều nghiên cứu liên quan đến chất tẩy rửa cho thấy có nhiều ảnh hưởng lý hóa cũng như sinh học tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên môi trường, đặc biệt là môi trường thủy sinh [2] Tại nhiều nước phát triển trên thế giới, những tiêu chuẩn riêng về chất tẩy rửa như thành phần cấu tạo, mức độ độc hại, khả năng phân hủy ngoài tự nhiên của sản phẩm, v.v… luôn được nêu cụ thể rõ ràng và chiếm một phần quan trọng trong các khung luật [3]

Ở Việt Nam, tính an toàn của các sản phẩm tiêu dùng, đặc biệt là các chất tẩy rửa cũng đang dần được quan tâm Có một số Quy chuẩn Quốc gia quy định nồng độ cho phép của các chất hoạt động bề mặt trong nước thải Các tiêu chuẩn Việt Nam cũng nêu lên một số phương pháp hóa học để thử độ phân hủy sinh học của các chất tẩy rửa tổng hợp [4] Nhưng nhìn chung các phương pháp trên chỉ phân tích chủ yếu chất hoạt động bề mặt, một thành phần thường thấy trong các chất tẩy rửa Trong khi đó chất tẩy rửa là một dạng sản phẩm phức tạp với nhiều thành phần khác nhau Do đó, các kết quả phân tích hóa học trên chưa đủ tin cậy để đại diện cho tính chất gây độc của toàn bộ sản phẩm

Trên thế giới thường thực hiện các thử nghiệm độc học nhằm giúp đánh giá nhanh mức độ độc của những hợp chất có thành phần phức tạp Việc sử dụng các sinh vật làm chỉ thị

2

được đánh giá là mang lại hiệu quả cao cũng như tiết kiệm nhiều chi phí Hơn nữa, việc bổ sung các kết quả phân tích bằng phương pháp sinh học càng cần thiết hơn khi ở nước ta hiện nay chưa có nghiên cứu nào đánh giá ảnh hưởng của các chất tẩy rửa tác động lên sinh vật, đặc biệt là các loài bản địa

Nhằm góp phần và hoàn thiện hơn các cơ sở khoa học trong việc đánh giá ảnh hưởng của

các chất tẩy rửa lên môi trường, nghiên cứu “Độc tính và khả năng khử độc của một số sản phẩm tẩy rửa ở Việt Nam” được tiến hành và có ý nghĩa thực tiễn cao

Để hoàn thành các mục tiêu đề ra, nội dung nghiên cứu gồm những phần sau:

- Quy trình thử nghiệm độc học cấp tính của 20 sản phẩm tẩy rửa lên D lumholtzi

- Ghi nhận, xử lý kết quả thử nghiệm

- Đánh giá độc học cấp tính của từng sản phẩm tẩy rửa thông qua xác định giá trị EC50

lên D lumholtzi

3

- Quy trình tiến hành thí nghiệm về khả năng giải độc sinh học và phi sinh học của 4 sản phẩm tẩy rửa có kết quả thử nghiệm độc cấp tính độc nhất

- Ghi nhận, xử lý kết quả thử nghiệm

- Đánh giá khả năng giải độc sinh học và phi sinh học của từng sản phẩm tẩy rửa trong

thí nghiệm thông qua xác định giá trị EC50 của quá trình thử nghiệm lên D lumholtzi

Kết luận về chất lượng môi trường của một số sản phẩm tẩy rửa sản xuất ở Việt Nam hiện nay

4.1 Đối tượng nghiên cứu

20 loại chất tẩy rửa phổ biến trên thị trường Việt Nam được sử dụng trong nghiên cứu độc tính cấp tính EC50 - 24 giờ và EC50 - 48 giờ

Bốn loại chất tẩy rửa có độ độc cao nhất lấy từ kết quả độc tính cấp tính EC50 – 48 giờ tiến

hành thử nghiệm giải độc sinh học và phi sinh học

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu được áp dụng cho 20 loại chất tẩy rửa phổ biến trên thị trường Việt Nam gồm

ba loại sản phẩm chính: bột giặt, nước rửa chén và nước lau sàn

Nghiên cứu đi sâu vào đánh giá mức độ ảnh hưởng của toàn bộ sản phẩm tẩy rửa lên sinh

vật chỉ thị Daphnia lumholtzi, không tách riêng lẻ cũng như đánh giá từng thành phần có

trong sản phẩm

Đề tài khảo sát những chỉ tiêu cơ bản trong nghiên cứu độc cấp tính áp dụng cho Daphnia

gồm EC50 - 24 giờ và EC50 - 48 giờ

Trong nghiên cứu khả năng giải độc sinh học và phi sinh hoc đối với các chất tẩy rửa, thời gian thử nghiệm được thực hiện trong 16 ngày

4

Nghiên cứu chỉ giới hạn việc theo dõi các chỉ tiêu hóa lý có ý nghĩa quan trọng đối với điều kiện sống của sinh vật gồm nhiệt độ, pH và DO

5.1 Tính khoa học của đề tài

Định hướng nghiên cứu phù hợp và có cơ sở khoa học trong việc đánh giá mức độ thân thiện đối với môi trường của các chất tẩy rửa

Nghiên cứu khả năng giải độc sinh học và phi sinh học đối với các chất tẩy rửa được tiến hành theo hệ thống logic của quá trình xử lý nước thải sinh hoạt trong giai đoạn xử lý bằng phương pháp sinh học

Quá trình nghiên cứu cung cấp các thông tin có ích cho các nghiên cứu sâu liên quan đến

sinh vật bản địa D lumholtzi

Toàn bộ kết quả của đề tài được rút ra từ những thí nhiệm có căn cứ khoa học rõ ràng, việc tính toán, xử lý số liệu thông qua các phương pháp thống kê toán học nên đảm bảo tính khoa học của đề tài

5.2 Tính thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là cung cấp những thông tin quan trọng liên quan đến việc đánh giá mức độ thân thiện đối với môi trường của các chất tẩy rửa - loại sản phẩm không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại ngày nay Nội dung nghiên cứu bao gồm việc tính toán các giá trị EC50 đặc trưng cho độc học, đồng thời đánh giá khả năng phân hủy và giảm độc đối với các chất tẩy rửa Các kết quả nghiên cứu góp phẩn bổ sung thông tin khoa học đầy

đủ và hoàn thiện hơn, giúp các nhà quản lý có cái nhìn chi tiết hơn về chất lượng môi trường của các loại sản phẩm tẩy rửa hiện nay, từ đó có những bổ sung và xử lý kịp thời giúp cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường do các chất tẩy rửa gây ra

5.3 Tính mới của đề tài

5

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về ảnh hưởng của các chất tẩy rửa đối với môi trường chủ yếu

sử dụng phương pháp hóa học và phần lớn tập trung vào phân tích ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt hoặc một số thành phần có trong sản phẩm tẩy rửa Trong khi đó, độc tính của một sản phẩm không chỉ mang tính riêng lẻ của từng chất hay tăng lên theo cấp số cộng mà

nó còn thay đổi do sự tác động qua lại lẫn nhau gây ra độ độc lớn hơn so với tổng các độ độc riêng lẽ hoặc chúng cũng có thể gây suy giảm lẫn nhau Các kết quả hóa học chưa phản ánh đầy đủ các ảnh hưởng của các chất tẩy rửa lên môi trường, đặc biệt là tác động lên sinh vât Do đó, việc lựa chọn phương pháp sinh học nhằm phân tích ảnh hưởng của toàn bộ chất tẩy rửa đáp ứng nhu cầu thực tế hiện nay

Daphnia là một trong những sinh vật chuẩn trong nghiên cứu độc học sinh thái nhờ vào

những ưu điểm nổi bật như khá nhạy với các hợp chất gây độc, có khả năng phân bố rộng

và sinh sản với số lượng nhiều bằng hình thức sinh sản trinh sản Daphnia lumholtzi là một trong số ít loài thuộc chi Daphnia có khả năng phân bố rộng trên thế giới D lumholtzi chỉ

được tìm thấy ở Việt Nam trong những năm gần đây và các công trình nghiên cứu về loại

giáp xác này còn khá hạn chế Do đó, nghiên cứu “Độc tính và khả năng khử độc của

một số sản phẩm tẩy rửa ở Việt Nam” là một hướng đi mới và cần thiết hiện nay.

6

1.1 Giới thiệu chung về chất tẩy rửa

1.1.1 Thành phần chính trong chất tẩy rửa

Chất tẩy rửa được sản xuất bởi sự pha trộn của nhiều loại nguyên liệu Chúng có thể phân thành nhiều dạng khác nhau dựa vào tính chất, chức năng khi sản phẩm hoàn thành [1] Có nhiều nhóm nguyên liệu khác nhau tạo nên chất tẩy rửa như chất hoạt động bề mặt (CHĐBM), chất nền, chất tẩy, enzyme và các thành phần phụ khác [5] Hầu hết các chất tẩy rửa đều chứa thành phần phức tạp (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Thành phần phổ biến trong chất tẩy rửa ở một số nước trên thế giới

Chất hoạt động bề mặt viết tắt từ cụm từ surface-active-agent Chúng có chức năng bao

phủ một nhóm phân tử của chất lỏng, làm thay đổi đặc điểm tiếp xúc của chất lỏng tại nơi

nó có mặt Đặc tính chuyên biệt của CHĐBM là phân tử có cả hai phần ưa nước

Đầu ưa nước phải là một nhóm phân cực mạnh như cacboxyl (COO-), hydroxyl (-OH), amin (-NH2), sulfat (-OSO3), v.v…

Phụ thuộc vào đặc tính của nhóm ưa nước, phần lớn các CHĐBM được phân thành nhóm anion, cation, không ion và lưỡng tính

Chất hoạt động bề mặt anion: là những chất khi hòa tan vào nước có xu hướng phân ly ra

ion hoạt động bề mặt âm, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử là mạch hydrocarbon khá dài Ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Một số CHĐBM anion phổ biến trên thị trường

(AES)

C n H 2n+1 O(CH 2 CH 2 O) m SO 3 Na

n = 112 – 15 ; m = 1 – 3

Mạch thẳng hoặc mạch nhánh ALCOHOL SULFATE

(AS)

C n H 2n+1 OSO 3 Na

n = 12 - 18

Mạch thẳng hoặc mạch nhánh

Chất hoạt động bề mặt cation: là những chất khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt

động bề mặt dương, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử là mạch hydrocarbon khá dài Ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt hoặc có khả năng hoạt động bề mặt không

8

cao Chất hoạt động bề mặt cation có nhóm ái nước là ion dương, thông thường là các dẫn xuất của muối amin bậc bốn của clo

Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính: Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo độ pH có

hoạt tính cation với axit hay anion với bazơ CHĐBM có các nhóm lưỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dương (amin, este, v.v…) thường có khả năng hoạt động bề mặt không cao nhưng lại có khả năng phân hủy sinh học cao Hàm lượng chất chiếm khoảng 0,2% -1% trong các sản phẩm tẩy rửa

Chất hoạt động bề mặt không sinh ion: là các chất khi hòa tan vào nước không phân ly

thành ion Phần kỵ nước gồm dãy chất béo, phần ưa nước chứa những nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh không ion hóa

1.1.1.2 Các chất nền (builder)

Các chất nền được sử dụng nhằm nâng cao hoạt tính của CHĐBM Chức năng quan trọng nhất của hệ thống các chất nền là làm giảm mức độ ảnh hưởng có hại của nước cứng, ngăn ngừa sự lắng động trở lại của chất bẩn

Khoảng 15 năm trước, tất cả các chất nền đều dựa trên natriphotphat (pyrophotphat, tripolyphotphat) Điều này dẫn đến sự phú dưỡng hóa trên các con sông và ao hồ [1] Sau này nồng độ photphat được kiểm soát hạn chế hơn thông qua các luật định, thậm chí bị cấm hoàn toàn ở một số nước Một số chất nền mới đã được phát triển, dựa trên zeolite và citrate với acrylic acid polymer và copolymer ít ảnh hưởng đến môi trường hơn

1.1.1.3 Chất tẩy trắng (bleach)

Chất tẩy trắng có tác dụng tẩy những chất bẩn khó mà các CHĐBM không làm được Chúng là những chất oxy hóa mạnh được yêu cầu thêm vào chất tẩy rửa, có cấu trúc dựa vào peroxygen hay halogen (hypochlorite) Tuy nhiên, chúng đều kém bền trong dung dịch nước hoặc trong môi trường ẩm trong điều kiện cất trữ dài ngày

9

1.1.1.4 Enzyme

Công thức chất tẩy rửa hiện nay thường kết hợp với các hoạt chất enzyme để thủy phân protein, tinh bột hay thậm chí là chất béo thành các đơn phân dễ tan trong nước Có nhiều loại enzyme được sử dụng như protease, amylase, lipase, v.v…

1.1.2 Sự phân hủy sinh học của các chất tẩy rửa

Khả năng phân hủy sinh học của các chất trong sản phẩm tẩy rửa là một chỉ tiêu quan trọng đối với các chất tẩy rửa vì chúng được sử dụng với số lượng lớn trên thế giới và thường gây độc cả môi trường nước cũng như đất [6]

Sự phân hủy sinh học là một quá trình gồm nhiều bước Quá trình đầu tiên là sự chuyển hóa của hợp chất ban đầu thành sản phẩm phân hủy sơ cấp, tiếp đó thành các sản phẩm phân hủy thứ cấp và sản phẩm cuối cùng là các chất vô cơ như CO2, nước và sinh khối (phân hủy cuối cùng hay phân hủy hoàn toàn) [1] Hình 1.1 là ví dụ minh họa về sự phân hủy sinh học của LAS

Hình 1.1 Quá trình phân hủy sinh học của CHĐBM LAS [1]

Trong môi trường, APE phân hủy làm mất các liên kết trong nhóm ethoxy, hình thành nên các chất đồng đẳng có độ dài phân tử ngắn hơn (Hình 1.2)

Hình 1.2 Con đường phân hủy hiếu khí của nonylphenol ethoxylate [1]

11

Sản phẩm cuối cùng trong quá trình này là nonylphenol (NP) và octylphenol (OP) [11] Hai sản phẩm này được biết đến có tính chất độc hơn chất gốc APE, ảnh hưởng tương tự hóc môn giới tính estrogen và có khả năng tích lũy sinh học cao [12] Hệ số tích lũy sinh học (Bioconcentration factors – BCF) trong cơ thể cá dao động từ 21 đến 1300 đối với 4-

NP và từ 267 đến 471 đối với 4-t-OP

Nhìn chung, quá trình phân hủy của các chất tẩy rửa bị chi phối bởi nhiều yếu tố phi sinh học và sinh học Các yếu tố phi sinh học như đặc điểm lý hóa trong nước (pH, chất rắn lơ lửng, nồng độ oxy hòa tan, v.v ) sẽ làm giảm khả năng phân hủy sinh học của các hợp chất hữu cơ trong nước Cũng như vậy, các đặc tính lý - hóa của các thành phần trong sản phẩm (chiều dài chuỗi chất béo phân tử, loại CHĐBM, khả năng hấp thụ, hấp phụ, nồng

độ, v.v…) có sự ảnh hưởng lớn đến mức độ độc hại của sản phẩm đó [13]

1.1.3 Ảnh hưởng của các chất tẩy rửa lên môi trường

1.1.3.1 Tác động lý hóa

Tác động ô nhiễm của các chất tẩy rửa trong môi trường nước, được biết đến nhiều nhất là

sự tạo thành bọt với số lượng lớn, làm cản trở sự trao đổi khí giữa môi trường nước và không khí, ngăn cản sự hòa tan oxy vào nước, làm giảm hàm lượng DO dẫn đến những tác động tiêu cực, làm suy yếu quá trình quang hợp cần thiết cho sự sống đối với các thực vật thủy sinh, gây bất lợi đến nhiều giai đoạn trong quá trình tự làm sạch trong tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật [14]

Trong sản phẩm tẩy rửa, các chất nền cũng ảnh hưởng không nhỏ đến khía cạnh môi trường khi chúng đóng góp 30-50% khối lượng trong công thức của sản phẩm Các ảnh hưởng chính do chất nền gây ra cho môi trường như [2]:

- Làm tăng độ kiềm và độ mặn do có sự gia tăng các muối hòa tan

- Gây phú dưỡng hóa dẫn đến sự phát triển của tảo do các dẫn xuất của photphat và nitơ Cụ thể 1 kg photpho có thể đủ cho 700 kg tảo phát triển

- Nồng độ kim loại nặng cao, gây ra nhiều hiểm họa thông qua quá trình tích lũy sinh học qua chuỗi thức ăn

- Zeolite và các sản phẩm không hòa tan làm tăng độ đục trong nước

Hình 1.3 Một số hình dạng và cấu trúc của mixen

Đối với một số hợp chất hữu cơ thực tế không tan trong nước nhưng lại hòa tan trong mixen của các chất hoạt động bề mặt hay gọi là sự hòa tan hóa Như vậy, chất hoạt động bề mặt là chất trung gian hòa tan giữa chất hữu cơ và nước

Tại nồng độ cao hơn nồng độ mixen tới hạn (CMC), chất hoạt động bề mặt có thể hòa tan rất nhiều các hợp chất hữu cơ trong nước [6] Chất hoạt động bề mặt cũng có thể ảnh hưởng đến tính biến đổi và sự phân hủy sinh học của các hợp chất hữu cơ kỵ nước trong đất và bùn Nhiều nghiên cứu tìm thấy rằng mức độ phân hủy sinh học của phenanthrene sẽ tăng lên đáng kể tại nồng độ của chất hoạt động bề mặt không ion là 10 µg/kg đất ở cả đất khoáng và đất hữu cơ [1]

Trong các mẫu bùn đất tại các hệ thống nước thải có rất nhiều hợp chất hữu cơ kỵ nước cùng với đó là nồng độ các chất hoạt động bề mặt rất cao Nghiên cứu cho thấy chất hoạt động bề mặt anion, cation có ảnh hưởng rất lớn đến tính hòa tan trong nước của DDT và

13

trichlorobenzene trong thuốc trừ sâu [16] Khi nồng độ các chất hoạt động bề mặt lớn hơn nồng độ CMC, sự hòa tan các chất hữu cơ bắt đầu tăng lên gấp nhiều lần so với ban đầu, làm tăng mức độ ô nhiễm hữu cơ ở các con sông, hồ (Hình 1.4)

Hình 1.4 Sự hòa tan đáng kể của các chất hữu cơ không tan trong nước khi ở nồng độ lớn hơn

CMC [1]

1.1.4 Ảnh hưởng của chất tẩy rửa lên sinh vật

1.1.4.1 Ảnh hưởng lên vi sinh vật và tảo

Vi sinh vật và tảo là những sinh vật có kích thước nhỏ, nhạy cảm và có số lượng nhiều trong tự nhiên Chúng được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng để đánh giá độc tính của nhiều

chất hóa học Tế bào vi khuẩn lam (VKL) Nostoc muscorum và tảo lục Bracteacoccus minor được lựa chọn làm sinh vật chỉ thị đánh giá độc tính của CHĐBM cation

tetradecyltrimethylammoinium bromide (TDTMA) trong môi trường nước [17] Ảnh hưởng của TDTMA ở nồng độ 40 mg/l sẽ gây chết ở tất cả các dòng tế bào VKL trong nghiên cứu Ở nồng độ 1 mg/l gây rối loạn các giai đoạn phát triển của tế bào Các biểu hiện ảnh hưởng của TDTMA lên VKL và tảo lục là tương tự nhau (Bảng 1.3)

Màu xanh đậm, một số tiên mao có màu vàng nâu

Màu xanh vẫn còn nhưng

ít có sự phân chia tế bào hơn

4 Gây chết một phần, xuất hiện

bông cặn (flocs)

Xuất hiện bông căn ngưng tụ, có viền trắng

Bông cặn ngưng tụ chậm, nhiều tế bào co lại và tách

ra khỏi thành tế bào

màu trắng

Nguồn: [17] Trong nghiên cứu ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt dạng anion (FFD-6) lên sự phát

triển và hình thái của loại tảo lục (Scenedesmus obliquus) [18], nồng độ gây ảnh hưởng lên hình thái học ở loài Scenedesmus địa phương ở khoảng 10 - 100 µl/l Kết quả này thấp hơn

rất nhiều so với nồng độ gây ảnh hưởng không quan sát được (No Observed Effect Concentration - NOEC) đến sự ức chế sự sinh trưởng là 1000 µl/l Giá trị NOEC của FFD-

6 đối với Scenedesmus ngoại lai là khoảng 3 µl/l

Có nhiều nghiên cứu độc học của các chất tẩy rửa tác động lên các loài tảo (Bảng 1.4) Một nghiên cứu về độc tính của chất làm trắng trong xà phòng được tiến hành trên tảo

Scenedesmus subspicatus Kết quả cho thấy nồng độ ức chế sự tăng trưởng của tảo trong

72 giờ là IC50 = 81 mg/L và NOEC = 25 mg/L [19]

15

Bảng 1.4 Ảnh hưởng của LAS đến một số loại tảo

(mg/l)

Thời gian thí nghiệm

Tài liệu tham khảo

Selenastrum capricornutum C10 270 72 giờ Verge và cộng sự, 1996

Selenastrum capricornutum C11 111 72 giờ Verge và cộng sự, 1996

Selenastrum capricornutum C12 48 72 giờ Verge và cộng sự, 1996

Selenastrum capricornutum C13 30 72 giờ Verge và cộng sự, 1996

Selenastrum capricornutum C14 18 72 giờ Verge và cộng sự, 1996

Selenastrum capricornutum C13 116 96 giờ Lewis và Hamm 1986

Nguồn [20]

1.1.4.2 Ảnh hưởng lên động vật không xương sống

Một lượng chất tẩy rửa được thải ra sông hồ theo nhiều cách khác nhau sau khi sử dụng trong các hộ gia đình, văn phòng hay khu công nghiệp Do đó, động vật không xương sống dưới nước là một trong những sinh vật được sử dụng nhiều trong đánh giá độc tính của loại sản phẩm này Ở nghiên cứu thử nghiệm độc học của nước rửa chén thông qua máy thử

nghiệm sinh học ECOTOX, các thông số khác nhau của loài động vật nguyên sinh Euglena gracilis như hành vi bơi, vận tốc bơi, mật độ và sự phát triển tế bào được xem như điểm

kết thúc thử nghiệm Kết quả thí nghiệm cho thấy các sản phẩm tẩy rửa gây ra một số rối

loạn cho E gracilis Vận tốc bơi, sự phát triển và hình dạng tế bào là những thông số nhạy

nhất, bị ảnh hưởng ở những nồng độ rất thấp với giá trị EC50 tương ứng 0,064; 0,18 và 2,05 % [21]

Petterson và cộng sự [9] đã nghiên cứu độc tính của 26 chất tẩy rửa lên sinh vật chỉ thị

Daphnia magna Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ có duy nhất một sản phẩm chất tẩy rửa

có giá trị EC50-48 giờ lớn hơn 100 mg/l Các sản phẩm khác có giá trị EC50 dao động từ 4 đến 85 mg/l, nằm trong mức gây hại lên môi trường thủy sinh

16

Nghiên cứu về độc cấp tính của bột giặt OMO lên sinh vật đáy là các loài ốc Clibanarius africanus và Tympanotonus fuscatus từ hồ Lagos, Nigeria Kết quả LC50 trong 96 giờ thu

nhận lần lượt là 5,77 ml/l và 48,67 ml/l Ngoài ra, nghiên cứu còn chỉ ra rằng bột giặt Omo

có độ độc gấp 1,73 lần so với dầu máy khi sử dụng C africanus làm chỉ thị, gấp 18,73 lần khi th ửnghiệm trên T fuscatus [22]

Kết quả nghiên cứu độc cấp tính sau 24 giờ của bột giặt Tide thực hiện trên Paratelphusa

jarquemontii, loài cua sống ở đầm Nagthana, Ấn Độ cho thấy chúng có thể sống ở nồng độ

dưới 2 mg/l Tuy nhiên, 100% số lượng sinh vật chết ở nồng độ 7 mg/l Khi loài cua này tiếp xúc với chất tẩy rửa, tỷ lệ tiêu thụ oxy giảm dần do sự hiện diện của các chất tẩy rửa trong mang Nồng độ CO2 tự do không phát hiện ở tất cả các mẫu thử nghiệm [23]

Thử nghiệm độc học cấp tính và mãn tính LAS lên các vi giáp xác Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia và Ceriodaphnia silvestrii được tiến hành dựa theo tiêu chuẩn của Cục

Môi trường Hoa Kỳ (United States Environmental Protection Agency – USEPA) Kết quả

thử nghiệm EC50 trong 48 giờ là 14,17 mg/L đối với D similis, 11,84 mg/L đối với C dubia và 13,52 mg/L đối với C silvestrii Ở thử nghiệm độc học mãn tính, giá trị NOEC đối với C dubia và C silvestrii lần lượt là 1,00 mg/L và 2,50 mg/L Như vậy kết quả trên

cho thấy CHĐBM LAS đều gây hại đến rất độc đối với sinh vật thủy sinh [20]

Một thử nghiệm độc học được thực hiện gồm ba CHĐBM anion phổ biến là alkyl sulphate (AS), alkylbenzene sulphonate (LAS) và alkylpolyoxyethylene sulphate (AES), hai CHĐBM không ion polyoxyethylene alkyl ether (AE) và polyoxylethylene alkylphenyl

ether (APE) Các sinh vật chỉ thị Physa acuta draparnaud, Artemia salina và Raphidocelis subcapitata được áp dụng Kết quả chỉ ra rằng tất cả các thử nghiệm độc học đối với các

CHĐBM anion đều gây hại với giá trị LC50 từ 10 đến 100 mg/L Trong khi đó, CHĐBM không ion gây độc hơn ở giá trị LC50 từ 1 đến 10 mg/L hoặc thậm chí có chất rất độc (LC50 dưới 1 mg/L) Thêm vào đó, trọng lượng của phân tử các chất càng lớn, độc tính càng cao [24]

17

1.1.4.3 Ảnh hưởng lên các loại cá

Chất tẩy rửa thường được sử dụng với số lượng lớn và một số thành phần của nó có độc tính cao trong môi trường nước Nghiên cứu gần đây về độc tính (sự oxy hóa lipit) và độc học gen (tần suất phá hủy chuỗi DNA) của một số sản phẩm thương mại nước rửa chén và

nước lau sàn được kiểm tra trên mang và tế bào gan của cá sọc ngựa (Danio rerio) trong 16

ngày Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng hầu hết các sản phẩm tẩy rửa đều gây oxy hóa lipit mạnh Về đánh giá sự phá hủy DNA, nước rửa chén gây ảnh hưởng đến 79% tế bào ở nồng

độ 0,51 ± 0,25 mg/L Kết quả tương tự đối với nước lau sàn và CHĐBM LAS Nước rửa chén có chứa enzyme và chất tạo mùi gây độc nhiều hơn CHĐBM LAS Nguyên nhân là

do những sản phẩm được làm từ nhiều thành phần phức tạp, những thành phần có thể làm tăng một độc tính hoặc tạo ra các ảnh hưởng tổng hợp, gây ảnh hưởng đa chiều trong cùng một sản phẩm [25]

Chất tẩy rửa là một dạng ô nhiễm phổ biến trong môi trường nước, gây độc lên cá chủ yếu thông qua lớp biểu mô trên mang [26] Phospholipid ở mang cá có các phân tử vừa mang gốc ưa nước vừa mang gốc kỵ nước đặc trưng giống thành phần của CHĐBM trong chất tẩy rửa Do đó, chất tẩy rửa có thể hòa tan các chất trong lớp màng, dẫn đến làm tăng hàm lượng chất lỏng trong màng và gây ngộ độc cho cá [27]

Các chất tẩy rửa còn tác động lên adrenoceptor, một loại protein nằm trong màng tế bào, có tác dụng phản ứng với adrenaline hoạt động giống như một hóc môn tác dụng lên cơ hoặc các cơ quan Các chất tẩy rửa trong môi trường nước có thể ngăn cản các phản ứng của adrenoceptor trong mạch máu trong mang cá, gây phân hủy các biểu mô ở mang, làm gián đoạn sự thu nhận tín hiệu từ môi trường ngoài vào trong tế bào chất do protein adenylate cyclase (AC) đảm nhận [28]

Đối với những dạng chất nền trong chất tẩy rửa như nhóm photphat, carbonate hoặc silicate là những nhóm dễ gây kích ứng mắt nhất Khoảng 47% chất tẩy rửa có ảnh hưởng hoặc làm dị ứng hoặc ăn mòn cho da cá Đặc biệt một số loại nước rửa chén có thể ăn mòn thực quản của sinh vật [29]

18

Năm 2011, nhóm nhà khoa học [30] thuộc Đại học Home Science & Science for Women, Jabalpur, Ấn Độ đã thử nghiệm độc học cấp tính và ảnh hưởng của nước tẩy rửa tổng hợp

lên cá Puntius ticto Kết quả cho thấy độc cấp tính LC50 đối với cá Puntius ticto là 25,5

mg/l Ngoài ra cũng ghi nhận một số bất thường trong mô ở các bộ phận trên mang cá ở nồng độ 2 mg/l trong một tháng Ngoài ra, các loại chất tẩy rửa tổng hợp gây ảnh hưởng đến mô cá dẫn đến kết quả làm suy giảm oxy và mất cân bằng các chất điện ly

Nghiên cứu gần đây cho thấy hai sản phẩm phân hủy của alkylphenol là NP và OP có khả năng gây sản sinh vitellogenin trong cá đực, một loại protein thưởng chỉ tìm thấy trong cá cái trưởng thành [31] NP và OP cũng là nguyên nhân gây xáo trộn giới tính trong các loài

cá ở một số con sông nước Anh [32] Giá trị LOEL (lowest observable effect level- mức ảnh hưởng thấp nhất có thể quan sát được) đưa ra là 5 và 20 µg/L tương ứng đối với 4-t-OP

và 4-NP ở cá hồi Ở một số khúc sông bị ô nhiễm nặng, nồng độ của alkylphenol là khá cao đủ để gây ảnh hưởng đến sức khỏe sinh sản của cá Do đó có thể thấy CHĐBM alkylphenol đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành giới tính ở cá trên các con sông ở khu vực này [18]

1.1.4.4 Ảnh hưởng lên con người

Các chất tẩy rửa tác dụng lên con người thông qua những biểu hiện dễ quan sát như gây kích thích mắt, gây nhạy cảm và ăn mòn da Loại chất này có thể gây kích thích mắt, da và màng nhầy phụ thuộc vào nồng độ tiếp xúc [20]

Một số thành phần trong chất tẩy rửa sau khi hấp thụ qua cơ thể người đều bài tiết thông qua nước tiểu CHĐBM cation alkyltrimethyl ammonium bromide (ATMAB) 14C bài tiết

đi 0,35% sau 24 giờ đầu tiên Tuy nhiên có đến 13,2% CHĐBM vẫn duy trì trên da sau khi

đã rửa và hấp thụ khoảng 3,15% nếu không rửa trong vòng 48 giờ [20] Độc cấp tính thông qua đường miệng của sản phẩm chứa CHĐBM cation thường cao hơn so với CHĐBM anion và không ion Nguyên nhân là do CHĐBM cation có khả năng gây kích ứng mạnh hơn khi xâm nhập vào các màng nhầy trong đường tiêu hóa Các CHĐBM cation có thể gây độc mạnh hơn gấp 10 lần khi xâm nhập thông qua đường tĩnh mạch so với qua đường miệng

19

Một số chất tẩy rửa được kết luận là ảnh hưởng đến sự điều tiết hormone estrogen ở nữ nếu trong thành phần có chứa alkylphenol ethoxylate và các hợp chất liên quan Sản phẩm phân hủy của loại chất này có thể gây ảnh hưởng qua da, làm phát triển các tế bào ung thư vú nếu tiếp xúc ở nồng độ khoảng 220 µg/L [1]

Nghiên cứu tiến hành lên CHĐBM anion natri odecyl sulfate Kết quả cho thấy ở nồng độ natri dodecyl sulfate thấp có thể làm tăng quá trình tạo involucrin, một protein quan trọng

để tạo lớp vỏ sừng, gây bệnh vẩy nến và kích ứng da [19] Một nghiên cứu khác chỉ ra rằng khi tiếp xúc trực tiếp với chất tẩy rửa ở nồng độ cao có thể ảnh hưởng đến tế bào keratinocyte, một loại tế bào được phân bố trong lớp biểu bì da có tác dụng bảo vệ da và cơ thể khỏi sự xâm nhập từ mọi thứ ở môi trường ngoài cũng như giữ độ ẩm bên trong cơ thể, gây tổn thương cho da [33]

1.1.5 Tình hình sử dụng các chất tẩy rửa

1.1.5.1 Tình hình sử dụng và quản lý chất tẩy rửa trên thế giới

Một trong những nguyên nhân khiến ảnh hưởng của các chất tẩy rửa lên môi trường càng

rõ rệt như hiện nay là do số lượng chúng được sử dụng khá nhiều [5] Theo báo cáo của Ủy ban châu Âu về chất hoạt động bề mặt hữu cơ và các chất trung gian (CESIO - European Committee of Organic Surfactants and their Intermediates) [34], trên toàn thế giới hiện có một nửa lượng sản phẩm chất tẩy rửa dùng trong hộ gia đình, một nửa dùng trong công nghiệp mỹ phẩm, giấy, thuộc da, v.v Trong khoảng thời gian từ năm 1990 đến 2010, nồng độ các CHĐBM trong nước thải trên thế giới của anion, không ion, cation lần lượt là

330 – 9.450 µg/L; 5 - 395 µg/L; 0,1 - 325 µg/L (thậm chí nước thải bệnh viện là 6.000 µg/L) Đối với nước mặt, nồng độ các chất được tìm thấy như sau: anion < 4 - 81 µg/L; không ion < 0,002 - 31 µg/L; lưỡng tính < 0,01 - 3,8 µg/L; cation < 0,1 - 34 µg/L

Theo kết quả phân tích các thành phần trầm tích ở các đáy sông trên thế giới cho thấy các nước châu Á tiêu thụ chất tẩy rửa nhiều nhất chiếm khoảng 31%, tiếp theo là các nước phát triển như Châu Âu, Bắc Mỹ chiếm tổng số gần 50% [1] (Hình 1.5, 1.6)

Các chất tẩy rửa và chất làm sạch luôn có một vị trí quan trọng trong khung luật của nhiều nước phát triển trên thế giới Nhằm khuyến khích sản xuất ra các sản phẩm tẩy rửa an toàn, quy định số 66/2010 (EC) [36] đã đưa ra vấn đề liên quan đến dán nhãn sinh thái theo tiêu chuẩn châu Âu Những chất tẩy rửa được dán nhãn sinh thái phải là những chất không

rã không quá 60 ngày, sự tích lũy sinh học là 1000 và nồng độ LC(EC)50 của các chất không dưới 10 mg/l [37]

Phương pháp xác định các đặc tính cũng như độc tính của các chất cũng có nhiều nghiên cứu và quy định cụ thể trên thế giới Theo quy định của REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) [38, 39], thử nghiệm độc tố sinh học có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau trong đó phương pháp thử nghiệm quy mô nhỏ (microtests) để giảm hoặc thay thế việc thử nghiệm trên động vật được đánh giá có hiệu quả cao và chính xác

1.1.5.1 Tình hình sử dụng và quản lý chất tẩy rửa ở Việt Nam

Công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa ở Việt Nam phát triển từ những năm 1960 và cho đến nay đã sản xuất hơn 450.000 tấn sản phẩm mỗi năm, trung bình khoảng 5,5 kg/người/năm, tương đương với nhu cầu tiêu thụ trên thế giới [35] Theo báo cáo Bộ Công thương năm

2015, nhóm bột giặt nói riêng và các chất tẩy rửa nói chung thuộc nhóm mặt hàng có chỉ số tăng trưởng khá cao, khoảng 102,9% vào tháng 1 năm 2015 so với cùng kỳ năm trước [40]

Ở Việt Nam, vấn đề ô nhiễm chất tẩy rửa dần được quan tâm nhiều hơn Có nhiều Quy chuẩn Quốc gia quy định nồng độ cho phép của các CHĐBM trong nước thải (Bảng 1.5)

22

Bảng 1.5 Nồng độ giới hạn CHĐBM trong một số Quy chuẩn Việt Nam

QCVN 08: 2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về chất lượng nước mặt mg/l

0,1 (loại A1) 0,2 (loại A2)

0,4 (loại B1) 0,5 (loại B2) QCVN 14: 2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật

QCVN 38: 2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời

sống thủy sinh

QCVN 13: 2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm mg/l 5 10

Tiêu chuẩn Việt Nam [4] cũng hướng dẫn phương pháp thử độ phân hủy sinh học của chất tẩy rửa tổng hợp Tuy nhiên, tiêu chuẩn chỉ áp dụng cho CHĐBM anion và không ion dựa trên sự hấp thụ màu và đo thể tích bọt bóng khí Như vậy, phương pháp này chưa nêu đầy

đủ mức độ ảnh hưởng của các CHĐBM lên môi trường, đặc biệt là tác động lên sinh vật

Do đó, phương pháp chưa cung cấp thông tin một cách toàn diện nhằm đánh giá mức độ an toàn của các chất tẩy rửa trên thị trường Mặt khác, những quy định trên chỉ áp dụng cho riêng thành phần CHĐBM trong sản phẩm và chưa có quy định giới hạn về mức độ độc cho toàn bộ chất tẩy rửa – một dạng chủ yếu đổ ra môi trường

1.2 Một số nghiên cứu về Daphnia lumholtzi

23

Bộ Cladocera

Phân họ Daphniidae

Chi Daphnia

Phân chi Daphnia

Loài Daphnia lumholtzi

Chiều dài của chúng thay đổi từ 0,80 mm đến 5,66 mm với chiều dài trung bình là 2,38 ±

1,107 mm Đặc điểm khác biệt nhất của D lumholtzi là phần đầu có gai nhọn và phần đuôi dài Phần đầu của nó dài hơn bất kỳ loài Daphnia bản địa nào tìm thấy ở Bắc Mỹ, mặc dù

có hình dáng tương tự nhau [42]

Tuy nhiên, chiều dài của phần đuôi, phần gai nhọn ở đầu thay đổi khác nhau thích nghi với từng điều kiện sống (Hình 1.7) Ngoài tự nhiên, do phải đối mặt với nhiều động vật săn mồi nên phần đầu và phần đuôi dài hơn, nhọn để bảo vệ chúng khỏi các mối đe dọa Khi nuôi trong phòng thí nghiệm với các điều kiện sống tốt hơn, không có sự xuất hiện của động vật săn mồi, phần đuôi và phần đầu ngắn lại để thuận lợi cho việc di chuyển [43]

Hình 1.7 D lumholtzi trong phòng thí nghiệm (trái) và ngoài tự nhiên (phải)

Cơ thể sinh vật bao bọc trong một lớp vỏ đặc biệt còn được gọi là “carapace” [44] Lớp vỏ này có lớp vách đôi, ở giữa đó máu và dịch hạch chảy và đồng thời cũng là một phần của

khoang cơ thể Carapace có thành phần chính là chitin, một polysaccharide D lumholzi có

đến 10 đôi chân phụ, bao gồm (từ trước ra sau): antennule, râu maxilla; và chân hàm dưới;

24

6 chân nhỏ ở thân Các chân nhỏ này sẽ tạo thành bộ máy ăn và thở Ở cuối bụng là một đôi càng (Hình 1.8)

Hình 1.8 Hình dạng và cấu tạo của D lumholtzi

Chất lượng nước ở môi trường sống của D lumholtzi có thể thay đổi rộng với pH giữa 6,5

và 9,5 là chấp nhận được và tối ưu là giữa 7,2 và 8,5 Tuy nhiên, nếu pH quá thấp có thể gây độc cho sinh vật, cụ thể có thể gây chết 50% trong 1 giờ khi ở pH = 6,06 và trong 24

giờ ở pH = 6,4 [45] Nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng của D lumholtzi là 25oC ± 2 với quang kỳ 12 giờ sáng :12 giờ tối [46] Thông thường sinh vật này không thể chịu được môi trường có nồng độ oxy quá thấp Nếu hàm lượng DO dưới 3,5 mg/l có thể ảnh hưởng đến lượng hemoglobin trong máu và gây chết cho sinh vật [47]

1.2.2 Tầm quan trọng của Daphnia lumholtzi trong nghiên cứu

Phiêu sinh động vật luôn là nguồn thức ăn quan trọng cho cá và các động vật không xương sống Chúng đóng vai trò chính trong việc chuyển tiếp dòng năng lượng từ thực vật phù du

đến cá [48] Trong tự nhiên, các loài Daphnia là một mắt xích quan trọng của chuỗi thức

ăn trong thủy vực, là cầu nối giữa nhóm sinh vật sản xuất (phiêu sinh thực vật – phytoplankton) với các bậc dinh dưỡng cao hơn Chúng là nhóm sinh vật nhạy cảm với sự biến đổi của đặc tính môi trường nước, được coi như là những sinh vật chỉ thị tốt trong

25

điều kiện thủy vực dưới các tác động bất lợi như sự suy giảm hàm lượng oxy hòa tan, sự gia tăng mức độ dinh dưỡng hay sự hiện diện của các loại độc chất

Daphnia là một trong những nhóm phiêu sinh động vật được sử dụng thường xuyên trong

việc đánh giá chất lượng môi trường Chúng trở thành sinh vật mô hình phổ biến trong nhiều ngành khoa học khác nhau, từ ngành sinh thái thủy sinh đến y sinh học Một vài đặc

điểm quan trọng góp phần khiến Daphnia phổ biến trong các mô hình thí nghiệm như vòng

đời sinh sản trinh sản nên dễ nuôi, dễ xử lý, kích thước vừa phải (từ 0,5 đến 6 mm tính cả đuôi), chu kỳ sinh sản ngắn, số lượng con con trong một lần sinh sản nhiều (từ 3 đến 20 con) [49]

D lumholtzi là một trong số ít những loài thuộc Daphnia sống được trong biên độ nhiệt độ

rộng Chúng xuất hiện phổ biến từ các vùng nhiệt và cận nhiệt cho đến ôn đới Đây là loài sinh vật rất được quan tâm và sử dụng trong nhiều nghiên cứu khoa học kể từ những năm

1980 trở lại đây, đặc biệt ở các nước có khí hậu ấm áp [50, 51]

D lumholtzi là một trong những sinh vật có phản ứng nhanh với môi trường Khi so sánh

tính nhạy cảm trong chỉ thị sinh vật, nhóm nhà khoa học [52] đã sử dụng hai loài sinh vật

Cypris subglobosa (Ostracoda) và Daphnia lumholtzi (Cladocera) để thử nghiệm độc học của các kim loại nặng Cu, Cd và Zn trong 96 giờ Giá trị LC50 của Cu, Cd và Zn lên C subglobosa và D lumholtzi tương ứng là 0,25; 0,687; 8,3 mg/lvà 0,009; 0,083; 0,437 mg/l

Vào năm 1982, nhóm nhà khoa học thuộc Đại học Vikram, Ấn Độ [53] cũng sử dụng D lumholtzi thử nghiệm độc học đối với thuốc diệt cỏ 2,4-D Kết quả nghiên cứu cho thấy

sinh vật phản ứng gây chết ở nồng độ rất thấp là 50 ppm phơi nhiễm trong vòng 31 giờ

Ở Việt Nam, có khá nhiều đại diện của loài râu ngành sống trong những hồ nước ngọt lớn [54, 55], tuy nhiên chúng chỉ mới được quan tâm thời gian gần đây Hiện nay nước ta chỉ

mới có hai công trình nghiên cứu sử dụng D lumholzi làm sinh vật đánh giá gồm nghiên cứu về ảnh hưởng của độc tố Microcystin-lR và dịch chiết từ vi khuẩn lam lên D lumholtzi

và nghiên cứu sử dụng vi giáp xác D lumholtzi để đánh giá độc tính nickel trong môi trường nước [56, 57] Như vậy việc sử dụng D lumholtzi làm sinh vật chỉ thị trong thí

nghiệm đặc biệt là kiểm tra nồng độ cấp tính cũng như mãn tính các chất là rất hạn chế Do