Nghiên cứu ứng dụng phương pháp elisa trong nghiên cứu độ tố môi trường tại tỉnh khánh hòa

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ELISA TRONG NGHIÊN CỨU ĐỘC TỐ MÔI TRƯỜNG TẠI TỈNH KHÁNH HÒA NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Xác định giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA, mối

VÕ THÙY HẢI VY

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ELISA TRONG NGHIÊN CỨU ĐỘC TỐ MÔI TRƯỜNG AXIT DOMOIC TẠI

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày … tháng … năm ……

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 ………

2 ………

3 ………

4 ………

5 ………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Võ Thùy Hải Vy MSHV: 12260692

Ngày, tháng, năm sinh: 18/10/1986 Nơi sinh: tỉnh Khánh Hòa

Chuyên ngành: Quản lý Môi trường Mã số: 608510

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ELISA TRONG

NGHIÊN CỨU ĐỘC TỐ MÔI TRƯỜNG TẠI TỈNH KHÁNH HÒA

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

• Xác định giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA, mối tương quan giữa phương pháp ELISA với phương pháp đối chứng UV-HPLC;

• Xác định sự có mặt của độc tố DA trong môi trường nước biển tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa;

• Đề xuất giải pháp cho hiện trạng độc tố môi trường DA tại khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/08/2013

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/11/2013

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến sĩ Đào Việt Hà

Tp HCM, ngày… tháng… năm…

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị, các em và các bạn Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Bộ môn Quản lý Môi trường – Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn;

Tiến sĩ Đào Việt Hà, người cô kính mến đã hết lòng dạy bảo một cách nghiêm khắt

với những yêu cầu khắt khe giúp tôi trưởng thành hơn qua quá trình thực hiện luận văn Đây là những kinh nghiệm thực tế có giá trị cho con đường học tập và nghiên cứu của tôi sau khi tốt nghiệp;

Tiến sĩ Phạm Xuân Kỳ cùng các nghiên cứu viên tại phòng Hóa sinh, Viện Hải dương

học đã nhiệt tình, hướng dẫn, và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm việc và thu thập số liệu tại phòng;

Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho tôi những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn

Xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, các anh chị em lớp Quản lý Môi trường khóa 2012 đã động viên và giúp đỡ tôi trong những lúc tôi gặp khó khăn

Xin chân thành cảm ơn mẹ đã luôn ở bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi học tập, làm việc và hoàn thành luận văn này…

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn được viết trong 3 chương (1) Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về ngộ độc gây chứng mất trí nhớ tạm thời ở người (Amnesic Shellfish Poisoining – ASP) và độc tố vi tảo axit domoic (DA); (2) Phương pháp nghiên cứu độc tố vi tảo DA; (3) Kết quả và thảo luận;

Dựa trên công bố khoa học về ―Sự biến động theo thời gian của hàm lượng độc tố axit domoic trong loài hai mảnh vỏ Hàu Hương trong mối tương quan với hàm lượng axit domoic trong mẫu vi tảo thu tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa, Việt Nam‖ của tiến sĩ Đào Việt Hà và cộng sự (2009), cùng với việc tiếp cận phương pháp ELISA đang được các nhà khoa học Nhật Bản nghiên cứu và phát triển, luận văn này nghiên cứu khả năng ứng dụng phương pháp ELISA trong giám sát độc tố DA tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa bằng cách xác định giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA,

độ chính xác thông qua so sánh kết quả xác định DA bằng phương pháp ELISA và phương pháp đối chứng sắc ký lỏng cao áp đầu dò tia cực tím (UV-HPLC) Luận văn xác định sự có mặt của độc tố DA trong môi trường nước biển tại khu vực nghiên cứu,

từ đó đề xuất giải pháp quản lý cho hiện trạng độc tố môi trường DA tại khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa

Sau 06 tháng nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đưa ra những nhận định như sau:

 Phương pháp ELISA có độ nhạy cao hơn phương pháp thử nghiệm sinh học trên chuột (Mouse bioassay – MBA), thời gian thực hiện nhanh (trong vòng 4 giờ), ít tốn kém, do đó có thể được áp dụng như phương pháp giám sát, đánh giá nhanh sự có mặt của độc tố vi tảo DA trong môi trường và trong thực phẩm biển tại Việt Nam;

 Đã phát hiện sự có mặt của độc tố DA trong loài hai mảnh vỏ Hàu Hương

Spondylus versicolor và mẫu vi tảo thu tại đầm Nha Phu , tỉnh Khánh Hòa, tuy nhiên,

hàm lượng DA trong loài hai mảnh vỏ này chưa vượt quá ngưỡng an toàn thực phẩm đối với độc tố này (20µg/g) tại thời điểm nghiên cứu;

 Đề xuất một số giải pháp quản lý cho hiện trạng độc tố môi trường DA tại khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa bao gồm (i) triển khai giám sát thường xuyên chất lượng môi trường và mật độ các loài vi tảo độc hại nhằm cảnh báo kịp thời rủi ro cho hoạt động nuôi trồng cũng như an toàn sức khỏe cộng đồng đối với độc tố vi tảo DA; (ii) giảm thiểu ô nhiễm hữu cơ từ các nguồn thải do hoạt động nuôi trồng thủy sản tự phát thông qua giáo dục, khuyến cáo người dân và xử lý hành chính nhằm cải thiện chất lượng môi trường; (iii) kiểm soát nguồn ô nhiễm từ sinh hoạt và dịch vụ du lịch bằng cách cải thiện điều kiện sống của người dân kèm theo tăng cường công tác tuyên truyền ý thức vệ sinh công cộng

ABSTRACT

This thesis was written in three sections (1) Review of Amnesic Shellfish Poisoning and domoic acid (DA) in the world and in Vietnam; (2) Materials and methods; (3) Result and discussion

Based on recent successful study ―Seasonal variation of domoic acid in a

bivalve Spondylus versicolor in association with that in plankton samples in Nha Phu Bay, Khanh Hoa, Vietnam‖ by Dao et al (2009), and taking advantage from

Japanese counterpart on the new developing ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) method, the thesis studied on the applicable of ELISA method in monitoring of occurrence of DA in Nha Phu Bay, Khanh Hoa Province, by examination a its detection limit, comparation of its accuracy with that of High Performance Liquid Chromatography (UV-HPLC) as the control method Based on data, the thesis presented evidence of the occurrence of DA in environment of studied area From that result, some management ways to eliminate DA occurrence and its harmful effects to human health were also suggested

After 6 months of experiment, the thesis could indicate:

 ELISA is more sensitive than mouse bioassay, can be carried out in a short time (results given within 4 hours), inexpensive, therefore this method can be applied as monitoring tool for the purpose of rapid detection of DA occurrence in the environment and seafood in Vietnam;

 There was the occurrence of certain level of DA in Spondylus versicolor and

water samples in Nha Phu Bay, Khanh Hoa Province, DA level in this bivalve was not exceeded safety limit for DA (20µg/g) in sampling duration;

 It is necessary to establish some suitable managements in Nha Phu area in term of

DA and its causative phytoplankton including (i) implementation of monitoring system

on environmental quality and phytoplankton density in order to awareness the potential

risk from HABs and DA to public health as well as economy by aquacultural loss; (ii) elimination of organic pollution caused by aquacultural activity by training and education for local people including fishmen if necessary; (iii) controlling pollution caused by local living and tourism activities by improving the living standard of local community and raising public awareness of protecting the environment

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP

ELISA TRONG NGHIÊN CỨU ĐỘC TỐ MÔI TRƯỜNG TẠI TỈNH KHÁNH HÒA‖ là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Các số liệu trong luận văn là số liệu

trung thực

MỞ ĐẦU 1

Mục tiêu nghiên cứu 2

Nội dung nghiên cứu 2

Phương pháp thực hiện 2

Đối tượng nghiên cứu 3

Tính khoa học và thực tiễn 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 5

1.1 Tổng quan tình hình tảo nở hoa gây hại 5

1.2 Ngộ độc gây chứng mất trí nhớ tạm thời (Amnesic Shellfish Poisioning - ASP) 6

1.3 Độc tố axit domoic (DA) 7

1.3.1 Tính chất hóa lý 7

1.3.2 Cơ chế hoạt động 8

1.3.3 Triệu chứng ngộ độc 9

1.4 Pseudo-nitzschia – Tảo si líc sản sinh độc tố axit domoic (DA) 10

1.5 Phương pháp nghiên cứu độc tố DA 12

1.5.1 Phương pháp thử nghiệm sinh học (Mouse bioassay – MBA) 12

1.5.2 Phân tích hóa học 12

1.5.3 Phương pháp thử nghiệm miễn dịch 13

1.5.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp nghiên cứu MBA, UV-HPLC và ELISA cho độc tố DA 13

1.6 Tình hình nghiên cứu độc tố DA trong và ngoài nước 15

1.6.1 Trên thế giới 15

1.6.2 Tại Việt Nam 15

1.7.1 Điều kiện tự nhiên 16

1.7.1.1 Vị trí địa lý 16

1.7.1.2 Đặc điểm địa chất, trầm tích biển 16

1.7.1.3 Điều kiện khí hậu, thủy văn 16

1.7.2 Tình hình kinh tế, xã hội 19

1.8 Đặc trưng hiện trạng hệ sinh thái liên quan ở vực nước ven đầm Nha Phu 21

1.8.1 Đặc điểm thủy động lực 21

1.8.2 Đặc trưng nhiệt, muối 22

1.8.3 Phân bố và biến động năng suất sơ cấp thực vật nổi 22

1.8.3.1 Phân bố và biến động năng suất sơ cấp thực vật nổi theo không gian 22

1.8.3.2 Phân bố và biến động năng suất sơ cấp thực vật nổi theo thời gian 24

1.8.4 Phân bố và biến động muối dinh dưỡng 25

1.8.5 Phân bố và biến động sinh khối thực vật nổi 26

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Đối tượng, địa điểm, thời gian 28

2.1.1 Đối tượng 28

2.1.2 Địa điểm 28

2.1.3 Thời gian 29

2.2 Vật tư, hóa chất 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu cho độc tố vi tảo DA 29

2.3.1 Xử lý mẫu và chiết rút DA 29

2.3.2 Các bước thực hiện ELISA cho độc tố vi tảo DA 31

2.3.3 Điều kiện chạy mẫu cho UV-HPLC 34

3.1 Giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA 36

3.2 Kết quả phân tích DA thực hiện bằng phương pháp ELISA trên mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo từ tháng 01 đến tháng 04 năm 2012 38

3.2.1 Kết quả thực hiện phương pháp ELISA cho mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 01 năm 2012 38

3.2.2 Kết quả phân tích DA thực hiện bằng phương pháp ELISA trên mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 02 năm 2012 39

3.2.3 Kết quả phân tích DA thực hiện bằng phương pháp ELISA trên mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 03 năm 2012 41

3.2.4 Kết quả phân tích DA thực hiện bằng phương pháp ELISA trên mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 04 năm 2012 42

3.3 Kết quả mối tương quan giữa hai phương pháp ELISA và phương pháp đối chứng UV-HPLC 45

3.4 Khả năng gây ô nhiễm của các nguồn thải đối với chất lượng môi trường nước tại khu vực đầm Nha Phu 49

3.4.1 Nguồn thải từ hoạt động khu dân cư 49

3.4.2 Nguồn thải từ hoạt động nuôi trồng thủy sản 50

3.4.3 Vật chất sông suối ở vùng đỉnh đầm Nha Phu 52

3.4.4 Nguồn thải từ hoạt động nông nghiệp 53

3.5 Đề xuất giải pháp quản lý hiện trạng độc tố môi trường biển tại khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa 54

3.5.1 Xây dựng chương trình quan trắc quốc gia về chất lượng môi trường và mật độ vi tảo 55

3.5.2 Giảm thiểu ô nhiễm hữu cơ từ các nguồn thải do hoạt động nuôi trồng thủy sản 55

3.5.3 Xây dựng hệ thống xử lý nước thải hiệu quả 55

3.5.4 Tuyên truyền kết hợp với các biện pháp cưỡng chế 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 66

AOAC Hiệp hội phân tích hóa học

ASP Ngộ độc gây chứng mất trí nhớ tạm thời

ELISA Thử nghiệm miễn dịch đánh dấu enzyme

HABs Tảo nở hoa gây hại

HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao

MBA Thử nghiệm sinh học trên chuột

NSP Ngộ độc thần kinh

OD Mật độ quang

ODave Mật độ quang trung bình

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Ưu, nhược điểm của phương pháp nghiên cứu MBA, UV-HPLC và ELISA

cho độc tố DA 13

Bảng 1.2: Biến thiên hàm lượng muối dinh dưỡng trung bình năm toàn thủy vực 25

Bảng 1.3: Đặc trưng muối dinh dưỡng vực nước Bình Cang, Nha Trang 26

Bảng 2.1: Bảng vật tư, hóa chất sử dụng cho phương pháp ELISA và UV-HPLC 29

Bảng 3.1: Kết quả giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA cho DA 36

Bảng 3.2: Bảng đường chuẩn nồng độ DA tháng 01 năm 2012 38

Bảng 3.3: Kết quả phân tích mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 01 năm 2012 39

Bảng 3.4: Bảng đường chuẩn nồng độ DA tháng 02 năm 2012 39

Bảng 3.5: Kết quả phân tích mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 02 năm 2012 40

Bảng 3.6: Bảng đường chuẩn nồng độ DA tháng 03 năm 2012 41

Bảng 3.7: Kết quả phân tích mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 03 năm 2012 42

Bảng 3.8: Bảng đường chuẩn nồng độ DA tháng 04 năm 2012 42

Bảng 3.9: Kết quả phân tích mẫu Hàu Hương và mẫu vi tảo tháng 04 năm 2012 43

Bảng 3.10: Nồng độ DA trong mẫu Hàu Hương (µg/g) và mẫu vi tảo (ng/L) từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2012 44

Bảng 3.11: Kết quả nồng độ DA được thực hiện bằng phương pháp ELISA và phương pháp UV-HPLC 45

Hình 1.1: Thủy triều đỏ ở California, Mỹ 5

Hình 1.2: Sự phân bố ngộ độc gây chứng mất trí nhớ tạm thời (ASP) do ăn ĐVHMV bị nhiễm độc tố DA trên toàn cầu 6

Hình 1.3: Cấu trúc của DA và các đồng đẳng của nó 8

Hình 1.4: Cấu trúc vùng đồi hải mã trong não bộ 9

Hình 1.5 Vị trí nở hoa của Pseudo-nitzschia multisieries và Pseudo-nitzschia pungens tại quần đảo Prince Edward 10

Hình 1.6: Quan sát Pseudo-nitzschia multisiries qua kính hiển vi 11

Hình 1.7: Bản đồ đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa 20

Hình 2.1: Mẫu Hàu Hương Spondylus versicolor thu tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa 28

Hình 2.2: Bản đồ vị trí thu mẫu tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa 29

Hình 2.3: Qui trình thực hiện phương pháp ELISA 33

Hình 3.1: Hình ảnh kết quả ELISA sau khi kết thúc thí nghiệm 35

Hình 3.2: Giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA cho DA 37

Hình 3.3: Mối tương quan nồng độ DA bằng phương pháp ELISA – UV-HPLC 48

Tùy theo triệu chứng ngộ độc, các độc tố sản sinh từ các loài vi tảo độc được gọi theo các tên khác nhau như độc tố gây liệt cơ (Paralytic Shellfish Poisoning – PSP), độc tố gây tiêu chảy (Diarrhetic Shellfish Poisoning – DSP), độc tố thần kinh (Neurotoxic Shellfish Poisoning – NSP), độc tố gây chứng mất trí nhớ tạm thời (Amnesic Shellfish Poisoning – ASP) và độc tố gây nên triệu chứng ngộ độc cá rạn san hô Ciguatera (Ciguatera Fish Poisoning – CFP)

Vụ ngộ độc vào mùa thu năm 1987 tại phía đông đảo Prince Edward, Canada được ghi nhận là vụ ngộ độc đầu tiên ở người do ăn động vật hai mảnh vỏ bị nhiễm

DA, không có ghi nhận nào thêm cho đến thời điểm hiện nay, tuy nhiên, DA được xác định là nguyên nhân gây chết hàng loạt sinh vật biển Tại khu vực Đông Nam Á, vào năm 2005, Takata và cộng sự phát hiện sự có mặt của DA trong giống hai mảnh vỏ

Spondylus ở một số nước như Nhật Bản, Philippin, Cota Rica và Việt Nam Ở nước ta

có khoảng 10 loài Spondylus (tên địa phương: Hàu Hương), trong đó có 3 – 4 loài

thường gặp tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa Dân địa phương sử dụng Hàu Hương như một món ăn hải sản thông thường và thường xảy ra tình trạng giống như say rượu khi ăn quá nhiều [3]

Hiện nay, giới hạn an toàn cho độc tố DA được các quốc gia chấp nhận là 20 µg/g

mô mềm Các phương pháp chính được sử dụng để phát hiện độc tố vi tảo trong các

loài hai mảnh vỏ tích lũy độc tố là thử nghiệm sinh học và phân tích hóa học Gần đây, các nhà khoa học Nhật Bản đang phát triển bộ Kit để xác định hàm lượng độc tố DA trong chất chiết của động vật hai mảnh vỏ và mẫu vi tảo, đây là một phương pháp có triển vọng nhưng chưa được áp dụng rộng rãi Chính vì vậy, đề tài luận văn ―Nghiên cứu ứng dụng phương pháp ELISA trong nghiên cứu độc tố môi trường tại tỉnh Khánh Hòa‖, là đề tài chuyên ngành tiếp cận kỹ thuật phân tích mới cho độc tố môi trường

biển tại Việt Nam nói chung và vùng biển Khánh Hòa nói riêng

Mục tiêu nghiên cứu

 Nghiên cứu khả năng ứng dụng phương pháp ELISA trong giám sát độc tố DA tại Việt Nam

 Đề xuất giải pháp quản lý cho hiện trạng nhiễm độc tố môi trường biển tại khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa

Nội dung nghiên cứu

 Xác định giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA, mối tương quan giữa phương pháp ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay) với phương pháp đối chứng UV-HPLC;

 Xác định sự có mặt của độc tố DA trong môi trường nước biển tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa;

 Đề xuất giải pháp cho hiện trạng độc tố môi trường nước biển tại khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa

Phương pháp thực hiện

 Thu 3 mẫu Hàu Hương Spondylus versicolor bằng phương pháp lặn có khí tài (Scuba) và 5 lít nước biển có chứa vi tảo bằng Vandorn Sampler tại đầm Nha Phu, tỉnh

Khánh Hòa, định kỳ hàng tháng, từ tháng 01 đến tháng 04 năm 2012;

 Tách chiết độc tố DA từ mẫu Hàu Hương Spondylus versicolor và mẫu vi tảo;

 Phân tích hàm lượng DA từ dịch chiết Hàu Hương Spondylus versicolor và mẫu vi

tảo bằng phương pháp ELISA (theo Takata, 2005);

 Tính toán hàm lượng độc tố DA trong mẫu Hàu Hương Spondylus versicolor và

mẫu vi tảo bằng phần mềm Excel, sử dụng các số liệu gốc từ máy đọc bản ELISA;

 Phân tích hàm lượng DA từ dịch chiết Hàu Hương Spondylus versicolor và mẫu vi

tảo bằng phương pháp UV-HPLC (Kodama và Kotaki, 2005);

 Xác định giới hạn phát hiện của phương pháp ELISA, so sánh kết quả giữa hai phương pháp ELISA và UV-HPLC và xác định mối tương quan giữa hai phương pháp này;

 Đề xuất giải pháp quản lý hiện trạng độc tố môi trường biển tại khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa

Đối tƣợng nghiên cứu

 Hàu Hương (Spondylus versicolor);

 Mẫu vi tảo (Pseudo-nitzschia spp)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ

NGOÀI NƯỚC

1.1 Tổng quan tình hình tảo nở hoa gây hại

Những loài vi tảo biển có kích thước nhỏ là thức ăn cơ bản của sinh vật ăn lọc hai mảnh vỏ (hàu, vẹm, sò điệp, trai) cũng như ấu trùng của các loài giáp xác phổ biến Hầu hết, sự sinh sôi nảy nở của thực vật phù du (được gọi ―tảo nở hoa‖, lên đến hàng

tỷ tế bào/lít) mang lại những lợi ích cho hoạt động nuôi trồng thủy sản và đánh bắt cá

tự do Tuy nhiên, trong một số trường hợp sự nở hoa của tảo lại có ảnh hưởng tiêu cực, gây thiệt hại nghiêm trọng đến ngành nuôi trồng thủy sản, đánh bắt cá, hoạt động du lịch, sức khỏe con người và môi trường [2]

Một trong những trường hợp đầu

tiên gây chết người được ghi nhận sau

khi ăn ĐVHMV bị nhiễm độc tố vi tảo

giáp xảy ra vào năm 1793, khi thuyền

trưởng George Vancouver và thủy thủ

đoàn của ông ta đến British Columbia,

ở khu vực mà hiện nay được biết đến

như ―Vũng Độc‖ Ông ta cảnh báo bộ

tộc Ấn Độ địa phương không nên ăn

ĐVHMV khi bề mặt nước biển trở nên

phát quang do tảo giáp nở hoa [4]

Trên thế giới, gần 2.000 trường hợp ngộ độc ở người (15% tử vong) do ăn cá và ĐVHMV bị nhiễm độc tố vi tảo được ghi nhận mỗi năm, và nếu không được kiểm soát

Hình 1.1: Thủy triều đỏ ở California, Mỹ

Nguồn: Kai Schumann, 2011

chặt chẽ, nền kinh tế sẽ bị suy thoái do việc giảm tiêu thụ ở địa phương cũng như giảm kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng thủy sản [5]

1.2 Ngộ độc gây chứng mất trí nhớ tạm thời ở người (Amnesic Shellfish Poisioning - ASP)

Định nghĩa ngộ độc ASP: ASP là hội chứng mất trí nhớ tạm thời ở người do ăn

động vật hai mảnh vỏ bị nhiễm độc tố DA DA có cấu trúc tương tự axit glutamic, là một amino axit dẫn truyền xung thần kinh trung tâm nằm trong vùng đồi hải mã liên quan đến việc ghi nhận trí nhớ, vì vậy hội chứng được đặt tên ngộ độc gây chứng mất trí nhớ tạm thời ASP

Được phân lập từ loài tảo đỏ Chondria armata [6], DA không được biết đến có nguồn gốc từ loài vi tảo trước khi xảy ra trường hợp ngộ độc ASP ở người Cho đến năm 1987, tại đảo Prince Edward, Canada, lần đầu tiên DA được xác định có liên quan

Hình 1.2: Sự phân bố ngộ độc gây chứng mất trí nhớ tạm thời ở người (ASP) do ăn

ĐVHMV bị nhiễm độc tố DA trên toàn cầu

Nguồn: WHO/NOAA, 2002

đến triệu chứng ngộ độc cho hơn 105 người bị ngộ độc trong đó 3 người chết, 19 người nhập viện (trong đó 12 người bị ngộ độc nghiêm trọng, phải được chăm sóc đặc biệt)

và nhiều trường hợp khác với những mức độ ngộ độc khác nhau về rối loạn tiêu hóa và

hệ thần kinh

Sau vụ ngộ độc này, tuy không có ghi nhận khác tương tự nhưng đã có hàng loạt các ghi nhận DA là nguyên nhân tử vong của nhiều loài sinh vật biển Sierra Beltran và cộng sự ghi nhận vụ ngộ độc DA ở Cabo San Lucas, Mêxicô, ít nhất 150 con chim Bồ

nông nâu bị chết sau khi ăn cá Ngừ Scomber japonicas bị nhiễm độc tố DA vào tháng

01 năm 1996 [7]

Tháng 5 năm 1998, gần vịnh Montery, California, hơn 400 con Sư tử biển

Zalophus californianus đã chết, những con sống sót cũng có những dấu hiệu rối loạn

thần kinh như gãi liên tục, trở nên đù đờ, chậm chạp, mất thăng bằng, lên cơn và co giật Đây là những dấu hiệu thể hiện sự tổn thương vùng đồi hải mã của não bộ DA

được tìm thấy trong nước tiểu, phân và huyết thanh của chúng Sự nở hoa của

Pseudo-nitzschia australis xảy ra đồng thời với hiện tưọng Sư tử biển chết, DA cũng được xác

nhận có trong cá Cơm của vùng này [8] Hàm lượng DA cao nhất được phát hiện trong ruột cá Cơm đạt tới 223 µg/g, gấp 07 lần so với trọng lượng cơ thể chúng [9]

1.3 Độc tố axit domoic (DA)

1.3.1 Tính chất hóa lý

Năm 1987, Phòng Nghiên cứu Đại Tây dương (Atlantic Research Laboratory -

ARL) thuộc Hội Nghiên cứu Quốc gia của Ca-na-da xác định cấu trúc hóa học của độc

DA có cấu trúc hóa học tương tự như axit glutamic (một trong số 20 axit amin không thay thế ở người và động vật bậc cao) và axit kainic (Hình 1.3)

1.3.2 Cơ chế hoạt động

Sau khi được hấp thụ qua thành ruột và từ từ dẫn đến hệ thần kinh trung tâm, DA tác động trực tiếp đến hệ thần kinh trung tâm ở động vật bậc cao và người Chính sự khá tương đồng về cấu trúc hóa học với axit glutamic và axit kainic, cơ chế hoạt động của DA là bịt kín dạng kainate và α-amino-3-hydroxy-5methyl-4-isoxazolen axit propionic acid (AMPA) của điểm tiếp nhận glutamat [12, 13]

Theo nghiên cứu của Schawrt [14] thì ái lực hóa học của DA với điểm tiếp nhận này mạnh hơn axit kainic khoảng 2 – 3 lần và gấp 100 lần so với axit glutamic Hoạt động tương tác với điểm tiếp nhận của DA gây ra sự mở của kênh trao đổi điện tử của ion Ca trên thành tế bào, cho phép các ion Ca và Na đi vào trong tế bào một cách tự do Dòng ion này đi vào trong tế bào một cách không kiểm soát làm tế bào trở nên bị kích hoạt quá mức Vì DA có khả năng ức chế quá trình giải phóng hoạt chất ức chế GABA tại vùng đồi hải mã của thần kinh não bộ thông qua hoạt động kích hoạt enzym protein kinate (PK) dạng C Tiếp theo đó, nồng độ cao của ion Ca sẽ làm cho tế bào thần kinh trở nên sưng phồng và chết ở những vùng não bộ có quá trình trao đổi chất

Axit domoic Axit glutamic Axit kainic

Hình 1.3: Cấu trúc DA và các đồng đẳng của nó

Nguồn: Wright và cộng sự, 1989

[9]

glutamaineric tập trung cao [15] Các điểm tiếp nhận này tập trung nhiều nhất ở khu vực CA1 và CA3 của vùng đồi hải mã, nơi có chức năng ghi nhớ và chính vì vậy, triệu chứng mất trí nhớ trong thời gian ngắn nhưng không hồi phục là biểu hiện đặc trưng của ngộ độc ASP ở người [16]

1.3.3 Triệu chứng ngộ độc

Vào cuối tháng 11 năm 1987, ba người tử vong và hơn 100 người phải nhập viện

do ăn vẹm Xanh Mytilus edilus được ghi nhận từ vịnh Cardigan, quần đảo Prince

Edward, Ca-na-da [17] Loài tảo si líc Pseudo-nitzschia multiseries được xác định là

nguyên nhân gây ra vụ ngộ độc nổi tiếng này do sản sinh độc tố DA [10]

Py: tế bào hình chóp (pyramidal cell)

(A): GL của DG, ML, CA3, CA4 trong vùng đồi hải mã trong não bộ

(B): Vùng CA3 với Py được bảo vệ an toàn

Hình 1.4: Cấu trúc vùng đồi hải mã trong não bộ

Nguồn: Zarman, 1997

Các triệu chứng lâm sàng khi nhiễm độc tố DA là buồn nôn, nôn mửa, đau co thắt vùng bụng, tiêu chảy, mất trí nhớ, giảm sự tỉnh táo, lên cơn, lẫn lộn, mất định hướng và mất trí nhớ tạm thời [18]

1.4 Pseudo-nitzschia – Tảo si líc sản sinh độc tố DA

DA được sản sinh chủ yếu bởi một số loài vi tảo thuộc giống Pseudo-nitzchia Cho đến nay, 11 loài thuộc giống Pseudo-nitzchia được chứng minh là có khả năng sản

sinh DA Những loài tảo này phân bố ở nhiều vùng khác nhau, chủ yếu tập trung ở

nhiều vùng biển nóng Loài Nitzschia navis-varingica chỉ được tìm thấy ở vùng nước

lợ

Hình 1.5: Vị trí nở hoa của Pseudo-nitzschia multiseries và Pseudo-nitzschia

pungens tại quần đảo Prince Edward

Nguồn: Bates và cộng sự, 1998

Bảng 1.1: Loài vi tảo Pseudo-nitzschia có sản sinh độc tố DA

Hình 1.6: Quan sát Pseudo–nitzschia multiseries qua kính hiển vi

Nguồn: Jenifer Shin, 2009

1.5 Phương pháp nghiên cứu độc tố DA

1.5.1 Phương pháp thử nghiệm sinh học (Mouse bioassay – MBA)

Phương pháp thử nghiệm sinh học trên chuột cho độc tố PSP từ năm 1984 được

sử dụng để xác định DA từ dịch chiết ĐVHMV ở Ca-na-da vào năm 1987 [27]

Phương pháp này dựa trên cơ sở quan sát các dấu hiệu điển hình của ngộ độc ASP bao gồm chuột dùng chân sau gãi liên hồi, cuối cùng là co giật [28] Thời gian quan sát kéo dài từ 15 phút đến 4 giờ [29] Các triệu chứng này có thể quan sát với dịch chiết ĐVHMV nhiễm độc tố DA cao hơn 40µg/g, và chính xác hơn khi hàm lượng vào khoảng 100µg/g

Mặc dù, phương pháp này được tiến hành với thao tác đơn giản, rẻ tiền nhưng có hạn chế là độ nhạy tương đối thấp Giới hạn phát hiện độc tố DA của MBA là 150µg/g[30], trong khi ngưỡng an toàn cho con người là 20µg/g[31]

1.5.2 Phân tích hóa học

Nguyên tắc của phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography - HPLC) là tách các phân tử độc tố dựa vào độ linh động di chuyển của chúng trong điều kiện đặc biệt về nhiệt độ, bản chất dung dịch đệm, vận tốc dòng chảy qua cột, áp suất và bước sóng kích hoạt, bước sóng hấp thụ với từng độc tố Tùy thuộc vào trọng lượng phân tử, các dẫn xuất của một số độc tố sẽ có thời gian lưu khác nhau trên cột sắc ký Sự có mặt và hàm lượng của từng chất sẽ được xác định bằng cách so sánh với thời gian lưu của độc tố chuẩn [32]

HPLC là kỹ thuật phân tích được ưa chuộng để xác định độc tố DA trong các loài hai mảnh vỏ, có độ nhạy cao so với phương pháp MBA DA được xác định ở bước sóng 242 nm Giới hạn xác định của UV-HPLC cho DA phụ thuộc vào độ nhạy của đầu dò UV được sử dụng Nếu sử dụng dịch chiết thô không qua tinh sạch, giới hạn để định lượng khoảng 1µg/g (ppm)[33]

1.5.3 Phương pháp thử nghiệm miễn dịch

Phương pháp thử nghiệm hấp thụ miễn dịch gắn kết enzym (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay – ELISA) dựa trên phản ứng đặc hiệu giữa kháng thể và kháng nguyên được mô tả bởi Takata (2005) Trong đó, kháng nguyên DA kết hợp với kháng

thể thứ nhất (anti DA rabbit serum) và được nhận biết đặc hiệu nhờ kháng thể thứ hai

đã cộng hợp với enzym có tên HRP-anti rabbit IgG, sản phẩm tạo ra màu khi kết hợp với cơ chất OPD (Ortho-phenylenediamin) Cường độ màu được đo ở bước sóng 490nm, tỷ lệ nghịch với hàm lượng độc tố trong dịch chiết

1.5.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp nghiên cứu MBA, UV-HPLC và ELISA cho độc tố DA

Bảng 1.1: Ưu, nhược điểm của phương pháp nghiên cứu MBA, UV-HPLC và ELISA

- Chi phí đầu tư ban đầu thấp

- Chi phí đầu tư ban đầu thấp

- Có thể phân tích nhiều mẫu cùng lúc (> 100 mẫu/ngày)

- Không cần tinh sạch mẫu trước khi tiêm vào phúc mạc chuột

Không cần tinh sạch trước khi phân tích

- Độ nhạy cao - Độ nhạy cao Cung cấp thông tin về

- Yêu cầu kỹ thuật viên

có trình độ

- Yêu cầu kỹ thuật tay pipette

- Cần tinh sạch mẫu trước khi phân tích

- Thời gian thực hiện lâu (quan sát chuột từ lúc tiêm đến khi chết)

Chỉ cung cấp thông tin

về tổng động lực trong mẫu nghiên cứu

Cung cấp thông tin về

số lượng phân tử có trong mẫu nghiên cứu

Mỗi phương pháp nghiên cứu có mục đích sử dụng khác nhau, MBA và ELISA

có thể xem như bước đầu tiên định tính sự có mặt độc tố DA, UV-HPLC được thực hiện như bước tiếp theo để định lượng độc tố DA trong mẫu nghiên cứu Tuy nhiên, xét trong điều kiện phòng thí nghiệm hiện nay ELISA có thể được xem như phương pháp triển vọng thay thế cho phương pháp MBA có độ nhạy thấp (150 µg/g) trong nghiên cứu độc tố DA

1.6 Tình hình nghiên cứu độc tố DA trong và ngoài nước

1.6.1 Trên thế giới

Vụ ngộ độc vào mùa thu năm 1987 tại phía đông đảo Prince Edward, Ca-na-da

là vụ ngộ độc đầu tiên và duy nhất trên thế giới cho đến thời điểm hiện tại Tuy nhiên, hàng loạt các nghiên cứu đã được thực hiện:

Năm 1988, sự nở hoa với mật độ dày đặc trên dòng sông Cardigan, đảo Prince Edward, loài tảo si líc Pseudo-nitzschia pungens sản sinh DA được ghi nhận bởi Smith

và cộng sự [34]

Năm 1989, Wright và cộng sự xác định DA là một amino axit có mặt trong vẹm

Xanh Mytilus edilus bị nhiễm độc tố, thu từ phía đông đảo Prince Edward [10]

Năm 2008, Bargu và cộng sự ghi nhận sự xuất hiện của Pseudo-nitzschia

australis và DA trong loài mực thu từ vịnh Monterey, Mỹ [37]

1.6.2 Tại Việt Nam

Nghiên cứu về độc tố vi tảo được bắt đầu khoảng 15 năm gần đây chủ yếu bởi nhóm nhà khoa học thuộc Viện Hải dương học trong khuôn khổ một số chương trình hợp tác quốc tế như SIDA, DANIDA, IOC, JPSP Những nghiên cứu này không chỉ nhằm mục đích điều tra phát hiện sự tồn tại của độc tố vi tảo trong đối tượng hai mảnh

vỏ mà còn là cơ sở ban đầu cho việc tìm hiểu cơ chế tích lũy độc tố của chúng trong mối tương quan với mật độ các loài vi tảo độc có mặt trong môi trường

Năm 2000, Kotaki và cộng sự ghi nhận Nitzschia varingica sản sinh DA được

phân lập từ các ao nuôi tôm ở Đồ Sơn, Hải Phòng, Việt Nam [38]

Năm 2003, các nhà khoa học phát hiện sự có mặt của độc tố vi tảo DA trong một

số loài hai mảnh vỏ Trai, vẹm Xanh tại Đồ Sơn và Cát Bà, Hải Phòng [39]

Năm 2006, Đào Việt Hà [40] xác định loài hai mảnh vỏ Hàu Hương thu tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa có biểu hiện tích lũy và lưu giữ DA trong khoảng thời gian dài

Năm 2009, sự biến động theo thời gian của hàm lượng độc tố DA trong loài Hàu Hương với mối tương quan với hàm lượng DA trong mẫu vi tảo thu tại đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa, Việt Nam được ghi nhận bởi Đào Việt Hà và cộng sự [41]

1.7 Sơ lƣợc khu vực đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa

1.7.1 Điều kiện tự nhiên

1.7.1.1 Vị trí địa lý

Đầm Nha Phu là vịnh biển nửa kín ven bờ miền trung, nằm cách thành phố Nha Trang 20 km về phía Bắc, có vị trí địa lý từ 109009‘ – 109017‘ kinh độ Đông và 12018‘ – 12027‘ vĩ độ Bắc [42]

Đáy đầm nông, nơi sâu nhất khoảng từ 3 – 5 m, là nơi hợp lưu của tất cả các sông, suối trong thị xã Ninh Hòa đang được bồi lắng cạn dần [43]

1.7.1.2 Đặc điểm địa chất, trầm tích biển

Đặc điểm địa chất

Theo tài liệu ―Bản đồ địa chất khoáng sản tỉnh Khánh Hòa tỷ lệ 1/50.000‖, toàn

bộ khu vực có nền địa chất thuộc giới Cenozoi hệ đệ tứ không phân chia, trong đó bao gồm các hệ tầng sau:

+ Trầm tích biển (mQ 2 3a ): phân bố thành các bãi cát dài bám theo đường bờ biển,

thành phần trầm tích là các thạch anh hạt mịn đến trung màu xám trắng, xám vàng nhạt, rời rạc, mài tròn và chọn lọc trung bình đến tốt Tùy từng nơi, trong cát có chứa

sa khoáng ilmenit, ít cuội sỏi, vỏ sò và một số vật liệu khác Một số đoạn bãi phẳng, đẹp, sạch, ít sóng trở thành những bãi tắm nghỉ dưỡng lý tưởng [43]

+ Trầm tích biển (mQ 2 2 ): trầm tích biển Holocen trung phân bố thành dải khá liên

tục ven biển Vạn Ninh, Cam Ranh, thành phần chủ yếu là cát đa khoáng, cát pha chứa

ít itmenit, mảnh vỡ vỏ sò, san hô, ít cuội sỏi màu xám trắng; một số chỗ gặp sét, xét pha có thể sử dụng để sản xuất gạch

+ Trầm tích biển (mQ 2 (2-3)a ): bề mặt trầm tích khá bằng, nổi cao với độ cao tuyệt

đối 3 ÷ 5 m Thành phần trầm tích chủ yếu là cát đa khoáng màu vàng nhạt, xám vàng hạt mịn đến trung; cát cỡ hạt 0,005 ÷ 1 mm có chỗ đến 2mm, trong đó cỡ hạt 1 ÷ 2 mm chiếm 8,6%, 1 ÷ 0,5mm chiếm 10,6%, 0,5 ÷ 0,25 mm chiếm 22,8%, 0,25 ÷ 0,1 mm chiếm 47,3%, 0,1 ÷ 0,05 mm chiếm 10,7%

+ Trầm tích Holocen trung thượng phủ lên trầm tích biển Holocen trung và bị trầm tích biển Holocen thượng phủ Chiều dày trầm tích thay đổi từ 2 ÷ 12m

Đặc điểm trầm tích biển

Theo báo cáo ―Trầm tích tầng mặt vùng biển ven bờ Phú Khánh‖ [44] đáy biển khu vực đầm Nha Phu chủ yếu được phủ bởi trầm tích hạt mịn (bùn), trầm tích cát chỉ phân

bố ở khu vực lân cận bãi Dọc theo bờ biển còn có thêm san hô chết khá rộng

1.7.1.3 Điều kiện khí hậu, thủy văn

Khu vực đầm Nha Phu thuộc địa bàn thị xã Ninh Hòa, đây là khu vực mang những nét đặc trưng của vùng khí hậu ven biển, chịu khí hậu của đại dương nóng ẩm, mưa nhiều, quanh năm nắng nóng, không có mùa đông lạnh Tại thị xã Ninh Hòa không có trạm khí tượng thủy văn do đó tham khảo số liệu kết quả quan trắc của trạm Nha Trang (trích dẫn từ tài liệu ―Đặc điểm khí hậu thủy văn tỉnh Khánh Hòa‖ do Đài khí tượng thủy văn khu vực Nam Trung Bộ và Sở Khoa học công nghệ và Môi trường Khánh Hòa phát hành năm 2007)

Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình năm là 26,70C, cao nhất là tháng VI (28,80C) và thấp nhất vào tháng I (240C) Như vậy, biên độ thay đổi nhiệt độ trung bình theo các tháng tại khu vực là không lớn

Chế độ mưa

Lượng mưa bình quân trong nhiều năm thay đổi từ 1.051,5 – 1.345,4 mm/năm Trong năm, lượng mưa phân bố không đều, mùa khô kéo dài 8 tháng, chiếm từ 20 – 25% tổng lượng mưa Cả năm còn lại thì 75 – 80% lượng mưa tập trung trong 4 tháng,

từ tháng IX đến tháng XII trong năm

Độ ẩm

Biến trình năm của độ ẩm tại khu vực tương đối tương tự như biến trình mưa Từ tháng IX đến tháng XII mưa nhiều, độ ẩm tương đối cao, đạt từ 79 – 83% Khi kết thúc mùa mưa, độ ẩm giảm liên tục đạt cực tiểu vào tháng VI cho đến tháng VIII, dao động

từ 74 – 77 % Độ ẩm trung bình biến đổi từ tháng này qua tháng khác chỉ chênh lệch 1 – 2%, riêng tháng kết thúc mùa khô bắt đầu mùa mưa, độ ẩm không khí chênh lệch 3 – 5% Biên độ năm của độ ẩm tương đối trung bình 6 – 7%

Bốc hơi

Tổng lượng bốc hơi năm vùng nghiên cứu tương đối ổn định Năm nhiều nhất và năm ít nhất không quá 35% so với tổng lượng bốc hơi trung bình Hàng năm, tổng lượng bốc hơi đạt từ 1.400 1.600 mm, phân bố khá đều theo các tháng Tháng IX đến tháng XI lượng bốc hơi giảm đáng kể, trong đó tháng X lượng bốc hơi giảm rõ rệt và nhỏ hơn 100 mm, các tháng khác đều trên 100 mm Những tháng còn lại hầu như ít thay đổi, kể cả thời kỳ gió mùa mùa hạ hay gió mùa mùa đông Biên độ bốc hơi năm dao động 40 – 60 mm, bốc hơi ngày lớn nhất 11 – 12 mm, nhỏ nhất 0,4 – 0,5 mm

Chế độ gió

Khu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa Về mùa đông, hướng gió thịnh hành trong vùng là gió Đông và Đông Bắc xuất hiện với tốc độ mạnh với vận tốc khoảng 10 – 15 m/s Về mùa hạ, gió Tây khô nóng, cả mùa chỉ có 5 – 10 đợt và mỗi đợt thường ngắn không kéo dài với tốc độ mạnh nhất từ 5 – 10 m/s Ngoài ra, khu vực còn chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, với tốc độ mạnh nhất quan sát được trên 25 m/s

1.7.2 Tình hình kinh tế, xã hội

Ninh Hòa là huyện có diện tích lớn nhất tỉnh Khánh Hòa (1.197 km2), toàn huyện

có 26 xã và 1 thị trấn liên quan trực tiếp đến đầm Nha Phu, vịnh Bình Cang bao gồm các xã Ninh Phú, Ninh Hà, Ninh Lộc và Ninh Ích, tất cả gồm 10 thôn [45]:

 Xã Ninh Phú nằm ở phía Đông Bắc, có diện tích 105 ha gồm 2 thôn là Lệ Cang II và Hang Dơi;

 Xã Ninh Hà nằm ở phía Bắc (vùng đỉnh đầm), có diện tích 365 ha bao gồm thôn Hà Tiên và Tân Tề;

 Xã Ninh Lộc nằm ở phía Tây Bắc với diện tích 375 ha bao gồm 3 thôn nằm tiếp giáp với đầm là Tam Ích, Lệ Cam và Tân Thủy;

 Xã Ninh Ích nằm ở phía Tây Nam với diện tích 360 ha bao gồm 3 thôn nằm tiếp giáp với đầm Tân Đảo, Ngọc Diêm và Tân Thành

Về dân trí: Lực lượng lao động chủ yếu làm nghề nông, đánh bắt thủy sản và

nuôi trồng thủy sản Số dân các xã liên quan đến khu vực nghiên cứu có trình độ phổ thông trung học chiếm 4,55%, trung học cơ sở 14,56%, tiểu học chiếm 74,63%, số người mù chữ chiếm 6,26%

Về tài nguyên thiên nhiên: Tổng diện tích các xã ven đầm Nha Phu là 15.785

ha, trong đó cát biển 86 ha và đất nuôi trồng thủy sản 1.118 ha Phần lớn đất ngập mặn đều tập trung ở khu vực này chiếm khoảng 1.012 ha trong tổng số 1.882 ha đất ngập mặn của toàn huyện Ninh Hòa

Về nuôi trồng thủy sản: Khu vực nghiên cứu là nơi tập trung các hoạt động nuôi

trồng thủy sản của huyện Ninh Hòa

Về hoạt động du lịch: Khu vực nghiên cứu có điều kiện thuận lợi phát triển du

lịch cả trên đất liền cũng như biển đảo

Hình 1.7: Bản đồ đầm Nha Phu, tỉnh Khánh Hòa

Nguồn: Google Earth, 2013

1.8 Đặc trưng hiện trạng hệ sinh thái liên quan ở vực nước ven đầm Nha Phu 18.1 Đặc điểm thủy động lực

Khu vực ven bờ đầm Nha Phu, dòng chảy có xu hướng dọc bờ lên phía Tây do tác động tổng hợp chủ yếu của trường gió, địa hình bờ và đi ra dọc bờ Đông [46] Bùi Hồng Long và cộng sự cũng đã ghi nhận đặc điểm này qua các kết quả đo đạc thực tế trước đây và giải thích rằng: trong thời kỳ gió mùa tây nam, do gió ở khu vực này đổi hướng thành đông nam và trùng với trục vịnh nên dòng chảy tổng hợp có hướng vào ở dọc bờ Tây và đi ra ở dọc bờ Đông [47]

Trong thời kỳ gió mùa đông bắc (tháng 11) cũng là thời gian mưa trong năm thì dòng chảy tầng mặt của khu vực có hướng ngược lại Tại khu vực đầm Nha Phu, do ảnh hưởng của lưu lượng nước ngọt từ sông Dinh và chế độ gió mùa đông bắc nên tồn tại dòng chảy dọc theo trục đầm và lệch về phía tây vực nước (dòng chảy hướng đông nam) Những đặc trưng của dòng chảy nói trên có ảnh hưởng đáng kể đến phân bố và

di chuyển vật chất lơ lửng, nguồn dinh dưỡng và sinh vật nổi, dẫn đến chi phối mạnh đặc trưng phân bố và biến động sức sản xuất sơ cấp của thực vật nổi trên toàn vực nước[46]

Kết quả mô phỏng dòng chảy tổng hợp vực nước Bình Cang – Nha Trang cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa tốc độ dòng chảy tổng hợp trung bình của khu vực đầm Nha Phu so với vịnh Bình Cang và Nha Trang Theo đó, dòng chảy tổng hợp trung bình năm tại tầng mặt đầm Nha Phu là 3,04 ± 1,45 cm/s; trong khi đó, tại vịnh Bình Cang và Nha Trang, dòng chảy tổng hợp trung bình năm tại tầng mặt lần lượt là 14,67

± 7,14 cm/s và 16,69 ± 6,41 cm/s Tốc độ dòng chảy trung bình khu vực Nha Phu khá nhỏ nên khả năng trao đổi và phân bố vật chất bị hạn chế, và do vậy dễ lắng đọng vật liệu trong thời kỳ mùa khô, nhất là đối với các nguồn thải tập trung (vật chất từ lục địa qua sông Dinh, vật chất từ nuôi trồng thủy sản) khi thải vào khu vực [46]

1.8.2 Đặc trƣng nhiệt, muối

Biên độ dao động nhiệt độ, độ muối khu vực đầm Nha Phu lớn hơn khu vực Bình Cang và Nha Trang Trong tháng 07, nhiệt độ trung bình tầng nước mặt trên toàn vùng dao động trong khoảng 26,52 ± 34,040C, trung bình: 27,97 ± 1,730C Tại từng khu vực, nhiệt độ trung bình tầng nước mặt đầm Nha Phu khoảng 32,74 ± 1,070C, trong khi đó ở vịnh Bình Cang khoảng 27,67 ± 1,000C và vịnh Nha Trang 27,41 ± 0,400C Rõ ràng,

do độ kín gió, khá nông, trao đổi nước trong mùa khô kém nên nhiệt độ khu vực Nha Phu cao hơn so với nhiệt độ nước Bình Cang và Nha Trang Vùng phân bố nhiệt độ cao tập trung từ khu vực Hòn Thị trở lên phía Bắc [46]

Trong thời kỳ mùa mưa, nền nhiệt chung trên toàn vùng không sai khác nhiều nhưng tại từng khu vực, đặc biệt là đầm Nha Phu, nhiệt độ trung bình thấp hơn trong thời kỳ mùa khô Trong tháng 11, nhiệt độ trung bình tầng mặt trên toàn vùng dao động trong khoảng 26,52 – 31,270C, trung bình 27,70 ± 1,130C, khu vực đầm Nha Phu khoảng 29,94 ± 0,710C, ở vịnh Bình Cang khoảng 27,59 ± 1,070C và vịnh Nha Trang 27,30 ± 0,710C Phân bố nhiệt độ tầng mặt trong thời kỳ mùa mưa ở khu vực Nha Phu cũng cho thấy có sự giảm đều khi đi từ đầm Nha Phu về phía Bình Cang [46]

1.8.3 Phân bố và biến động năng suất sơ cấp thực vật nổi

1.8.3.1 Phân bố và biến động năng suất sơ cấp thực vật nổi theo không gian

Năng suất sinh học sơ cấp thực vật nổi thường tập trung cao ở khu vực cửa sông (sông Dinh, sông Cái, sông Tắc), đầm Nha Phu và quanh các đảo Hòn Thị, Hòn Tre,… Những khu vực có năng suất sơ cấp cao là các khu vực thường xuyên nhận được nguồn dinh dưỡng bổ sung từ các con sông và từ chính các hoạt động kinh tế xã hội xung quanh (du lịch, nuôi trồng thủy sản, ) Trong mùa khô, nhất là khoảng thời gian tháng

4 – 8 là mùa vụ nuôi tôm chính nên nguồn dinh dưỡng từ 2 khu vực nuôi tôm chủ yếu (Ninh Lộc, Ninh Ích) đã cung cấp cho vực nước quanh Hòn Thị và kết quả xuất hiện khu vực có năng suất sơ cấp cao nhất trong vùng Thời điểm này, nguồn dinh dưỡng

đóng góp từ các cửa sông thấp, chỉ có nguồn dinh dưỡng từ sông Cái thể hiện đóng góp đáng kể cho năng suất sơ cấp vực nước Còn trong mùa mưa, năng suất thể hiện đóng góp đáng kể của nguồn dinh dưỡng từ lục địa, một phần nguồn dinh dưỡng từ chất thải còn tồn tại trong các ao đìa nuôi tôm thải ra đã làm xuất hiện vùng năng suất cao ở đầm Nha Phu, Bình Cang và phía Tây vịnh Nha Trang

Ngoài ra, bức tranh phân bố năng suất còn thể hiện tác động của chế độ động lực trong vùng Trong tháng 7, lưu lượng và nguồn dinh dưỡng qua 2 cửa sông Dinh và sông Tắc thấp nên dưới tác động của dòng chảy vào mùa gió tây nam, năng suất sơ cấp tập trung ở dọc cửa sông Cái trở lên vịnh Bình Cang Phía trong vịnh Bình Cang, do dòng chảy đi vào dọc bờ Tây và đi ra phía bờ Đông đã đẩy khối nước có năng suất cao quanh Hòn Thị đi cùng và tạo nên dải năng suất cao dọc phía bờ đông vịnh Thêm vào

đó, việc hình thành vùng năng suất cao ở khu vực cửa vịnh Bình Cang và phía bắc vịnh Nha Trang còn có thể do sự đóng góp của nguồn dinh dưỡng từ hoạt động tâm nước trồi ở ngoài khơi vịnh Nha Trang mà đã được nhiều nghiên cứu ghi nhận [47,48,49,50] Trong khi đó, vào thời kỳ mùa mưa, do tác động của dòng chảy trong mùa gió đông bắc, ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng từ các sông đã đi về phía nam làm xuất hiện năng suất cao ở khu vực đầm Nha Phu và suốt dải phía tây vực nước Bình Cang – Nha Trang Điều này cho thấy vai trò nguồn dinh dưỡng cung cấp từ lục địa và chế độ dòng chảy trong mùa mưa đối với bức tranh phân bố năng suất sơ cấp ở vực nước nghiên cứu Trong mùa khô, do lưu lượng nước qua cửa sông Dinh nhỏ (khoảng 2 – 3m3/s), phần khu vực đỉnh đầm Nha Phu rất nông (chỉ khoảng 0,5 – 1m), bên dưới (phía nam) nhiều đăng lồng nuôi hải sản nên làm cho trao đổi nước ở đây rất yếu Điều kiện động lực yếu lại khá nông có thể đã làm ảnh hưởng đến năng suất sơ cấp của thực vật nổi ở khu vực đỉnh đầm trong thời kỳ giữa mùa hè khi nền nhiệt độ cao [51]

1.8.3.2 Phân bố và biến động năng suất sơ cấp thực vật nổi theo thời gian

Biến động của năng suất sơ cấp trung bình tháng trong năm 2009 đạt cực đại chính ở 2 thời kỳ: thời kỳ đầu vào tháng 4 – 5 (thời kỳ có ―mưa tiểu mãn‖), thời kỳ thứ

2 vào tháng 10 – 11 (thời kỳ trung tâm của mùa mưa) với đỉnh cao nhất về năng suất sơ cấp thuộc vào thời kỳ thứ 2 [46]

Nguyễn Tác An và cộng sự trong một chương trình nghiên cứu khá chi tiết về năng suất sơ cấp và đặc trưng sinh lý, sinh thái của thực vật nổi ở vịnh Nha Trang bằng phương pháp huỳnh quang cũng đã từng ghi nhận 2 đỉnh cao năng suất và sinh khối thực vật vào tháng 4 và tháng 8 [52] Ngoài ra, đồ thị biến động năng suất sơ cấp còn có một đỉnh cao thứ 3 vào khoảng tháng 7 – 8, là thời kỳ trung tâm của hoạt động nuôi trồng thủy sản với lượng thải lớn nhất (khi tôm nuôi đạt đến kích cỡ thu hoạch), đồng thời đây cũng là thời kỳ có hoạt động nước trồi mạnh ở ngoài khơi Khánh Hòa mà đã được nhiều tác giả ghi nhận [47,53,54] Trong khi đó, năng suất sơ cấp thấp nhất xuất hiện trong các khoảng thời gian ngay sau các thời kỳ sinh trưởng và phát triển mạnh của các thực vật nổi (các tháng: 1, 2, 5, 6 và 9), đồng thời cũng là thời kỳ bắt đầu mùa khô (tháng 1, 2), trung tâm mùa khô (tháng 6) và thời kỳ cuối mùa khô, bắt đầu mùa mưa (tháng 9) Mặc dù, bức xạ mặt trời đóng vai trò quan trọng nhưng dưới điều kiện nhiệt đới trong thời kỳ mùa khô, khu vực nghiên cứu nằm trong vùng bức xạ mặt trời dồi dào (dao động trong khoảng 150 – 180 W/m2, tương đương 3069 – 3715 kcal/m2

, ngày; bức xạ đạt cực đại cỡ 22000 – 35000 lux, có thể truyền đến độ sâu: 45 – 60m [50,53]) nên năng suất sơ cấp phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng muối dinh dưỡng, đặc điểm sinh thái của quần xã thực vật nổi cũng như đặc trưng của thủy động lực của vực nước Nguồn dinh dưỡng trong vực nước tăng lên đáng kể là một trong những yếu tố chủ yếu kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật nổi Sự gia tăng nguồn dinh dưỡng trong vực nước có sự đóng góp đáng kể của các nguồn thải từ đất liền thông qua các cửa sông, hoạt động nuôi tôm của khu đầm Nha Phu, hiện tượng