ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRẦN TUẤN VIỆT
ĐÁNH GIÁ SỰ HIỆN DIỆN MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG
TRONG NGHÊU TRẮNG Meretrix lyrate
VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG CỦA CHÚNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRẦN TUẤN VIỆT
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
ĐÁNH GIÁ SỰ HIỆN DIỆN MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG
TRONG NGHÊU TRẮNG Meretrix lyrate
VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG CỦA CHÚNG
Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
Mã số chuyên ngành: 9850101
Phản biện độc lập 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Vân Hà
Phản biện độc lập 2: PGS.TS. Phùng Chí Sỹ
Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng
Phản biện 2: PGS.TS. Trương Thanh Cảnh
Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Tấn Phong
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Nguyễn Phước Dân
2. TS. Emilie Strady
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu
có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án
Chữ ký
Trần Tuấn Việt
i
TÓM TẮT LUẬN ÁN
Khu vực ven biển cửa sông Soài Rạp thuộc hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai (SGĐN) nổi tiếng với sản phẩm nghêu Bến Tre (tên khoa học Meretrix lyrata). Tuy nhiên
khu vực này đang phải đối diện với nhiều vấn đề ô nhiễm môi trường từ vùng đất liền
theo dòng sông đổ ra cửa biển. Năm 2015, nghiên cứu này đã tiến hành khảo sát sơ bộ
sự hiện diện kim loại Cd, Pb, Cu, Zn trong trầm tích, nước sông, vật chất lơ lửng tại các
vị trí trên sông SG-ĐN và trong nghêu, trầm tích, nước biển ven bờ, vật chất lơ lửng tại
bãi nuôi nghêu Cần Thạnh và Tân Thành. Kết quả của nghiên cứu cho thấy có sự hiện
diện kim loại nặng từ vùng thượng lưu ảnh hưởng tới môi trường và sinh vật vùng ven
biển cửa sông SG-ĐN. Trong khảo sát sau đó, các kim loại Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As,
Se, Cd, Hg, và Pb trong nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng bao gồm nước
mặt, vật chất lơ lửng, trầm tích và nước lỗ rỗng được phân tích để đánh giá mức độ ô
nhiễm kim loại trong môi trường cũng như mức độ tích lũy sinh học kim loại trong
nghêu. Các mẫu được thu thập hàng tháng từ mùa khô, sang giao mùa và mùa mưa tương
ứng từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2016. Kết quả tính toán chỉ số tích lũy sinh học từ trầm
tích (BSAF) cho thấy các kim loại Pb, Mn, Fe và Co ít có khả năng tích lũy trong nghêu
M. lyrata, trong khi BSAF của Cd đạt mức tích lũy cao nhất trong các kim loại. Hơn thế
nữa, kết quả phân tích tương quan giữa hàm lượng kim loại trong nghêu M. lyrata (bao
gồm mẫu nguyên con, mẫu mang, mẫu tuyến tiêu hóa và mẫu mô còn lại) với điều kiện
thể chất cũng như hàm lượng kim loại trong các môi trường nước mặt, nước lỗ rỗng,
trầm tích và đặc biệt là vật chất lơ lửng cho thấy khả năng ứng dụng loài nghêu này làm
sinh vật quan trắc. Kết quả tính toán chỉ số độc hại đối với sức khỏe con người khi sử
dụng loài nghêu này làm thực phẩm đều nằm trong mức an toàn cho thấy M. lyrata có
thể sử dụng làm thực phẩm khi cân nhắc mức độ gậy độc của các kim loại tích lũy trong
chúng.
ii
ABSTRACT
The coastal areas near the Saigon – Dong Nai (SG-DN) River Estuary is famous with
the Ben Tre hard clam (Meretrix lyrata). However, this area is facing the pollution
problems from the urban and industrial zone along SG-DN River basin. In 2015, a
preliminary survey was conducted to monitored Cd, Pb, Cu and Zn contamination levels
in sediment, suspended particulate matter (SPM), and river water at three sampling
points along SG-DN River and determined those metals in M. lyrata and its living
environment including sediment, SPM and costal water at Can Thanh and Tan Thanh.
It suggested that metal pollution from terresitrial areas might influenced coastal
environment as well as M. lyrata. Therefore, in the next phase of this study, some trace
metals (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Cd, Hg, and Pb) in the hard clam Meretrix lyrata
and its habitant environment including surface water, SPM, sediment and porewater
were determined to understand the metal contamination level in the environment as well
as the bioaccumulation of trace metals in that hard clam. The samples were collected
monthly in dry, transition, and wet seasons of the Viet Nam’s Southern area from March
to September 2016. The results of biota-sediment accumulation factor (BSAF) showed
that Pb, Mn, Fe, and Co did not accumulate in M. lyrata (BSAF values < 1), whereas
the BSAF of Cd in sediment habitats used by these clams were highest. In addition, the
close correlation between metal concentrations in the hard clam (i.e. whole body, gills,
digestive gland, remainder) and its physical stage as well as metals in SPM, surface
water, sediment, porewater indicating that this hard clam might be considered to use as
a biomonitor. The hazard index results of all studied trace metals in the hard clams for
human health were within the safe limit suggested that the M. lyrata was safe for local
consumers in case of trace metal toxicology consideration.
iii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Phước Dân và cô Emilie Strady là
hai thầy cô đã trực tiếp hướng dẫn, khuyến khích và luôn tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành
luận án này. Sự nhiệt huyết trong hoạt động khoa học của thầy và cô luôn là mục tiêu
phấn đấu, là nguồn động lực lớn cho tôi đi tới đích của chương trình đạo tạo tiến sĩ.
Quá trình học tập của tôi sẽ không thể thành công nếu không được sự giúp đỡ, hướng
dẫn của tập thể các cán bộ trường đại học Bách Khoa nói chung, trong đó có các thầy
cô công tác tại Phòng đào tạo Sau đại học, tập thể khoa Môi trường và Tài nguyên, và
Trung tâm Châu Á Nghiên cứu về Nước. Tôi đặc biệt chân thành cảm ơn các thầy cô là
quản lý, cán bộ giảng dạy trong Khoa Môi trường và Tài nguyên, các thầy cô ở bộ môn
Quản lý Môi trường và Tài nguyên, các thầy cô tại Phòng thí nghiệm Môi trường, các
thầy cô công tác tại Văn Phòng Khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian theo
học và làm việc tại Khoa.
Tiếp theo, tôi xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp công tác tại Viện Nhiệt đới môi
trường đã giúp đỡ, động viên, và tạo điều kiện cho tôi thực hiện nghiên cứu và hoàn
thiện luận án tiến sĩ. Các cán bộ trực tiếp công tác tại Phòng Quan trắc và Phân tích Môi
trường đã trực tiếp cùng tôi thực hiện một phần nghiên cứu hay gián tiếp hỗ trợ tôi đều
là những nguồn động viên khích lệ to lớn cho tôi trong suốt thời gian qua.
Và cuối cùng, không thể có gì so sánh hơn những tình cảm quý của bạn bè và gia đình
đã luôn bên cạnh ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập. Những tình cảm nhận được
chắc chắn còn là niềm hạnh phúc to lớn hơn rất nhiều so với sự thành công của kết quả
nghiên cứu này.
Trân trọng.
iv
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ix
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Sự cần thiết thực hiện nghiên cứu ...............................................................................1
Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................3
Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................4
Ý nghĩa và đóng góp của đề tài ...................................................................................6
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ...................................................................................... 8
Giới thiệu đặc điểm sinh học cơ bản của loài nghêu .........................................8
Ảnh hưởng của một số kim loại đến con người, sinh vật và môi trường ........10
Kim loại nặng trong môi trường ven biển và cửa sông ...................................17
Kim loại vết trong môi trường quanh khu vực nghiên cứu ............................. 22
Kim loại vết trong sinh vật hai mảnh vỏ .......................................................... 25
Các mối tương quan hàm lượng các kim loại trong cơ thể sinh vật hai mảnh
vỏ, các yếu tố sinh trưởng và môi trường sống của chúng ........................................35
Sinh vật hai mảnh vỏ trong quan trắc sinh học ................................................39
Các cơ chế tích lũy và đào thải kim loại trong sinh vật hai mảnh vỏ ..............42
Kỹ thuật phân tích kim loại vết ........................................................................44
Đánh giá tổng hợp về nghiên cứu tổng quan ................................................46
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 47
Phạm vi nghiên cứu.......................................................................................... 47
Khảo sát sự hiện diện các kim loại trong nghêu trắng M. lyrata và môi trường
vùng hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai ......................................................................48
2.2.1
Khu vực khảo sát ....................................................................................... 48
2.2.2
Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong giai đoạn khảo sát.................... 49
Đánh giá sự hiện diện và biến đổi theo thời gian của một số kim loại trong
nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng ........................................................ 50
2.3.1
Khu vực nghiên cứu ..................................................................................50
2.3.2
Phương pháp lấy mẫu và phân tích ........................................................... 51
2.3.3
Phân tích số liệu ........................................................................................ 54
v
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................ 63
Sự hiện diện một số kim loại trong môi trường và nghêu trắng vùng hạ lưu
sông Sài gòn – Đồng nai ............................................................................................ 63
Sự hiện diện và biến đổi theo không gian, thời gian của một số kim loại trong
nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng ........................................................ 69
3.2.1
Sự hiện diện của một số kim loại trong môi trường khu vực nghiên cứu .69
3.2.2 Phân bố hàm lượng một số kim loại trong nghêu trắng và môi trường sống
của chúng theo không gian và thời gian ................................................................ 72
Phân tích tương quan và dự đoán khả năng sử dụng nghêu M. lyrata làm sinh
vật quan trắc...............................................................................................................82
Khả năng tích lũy kim loại trong nghêu M. lyrata...........................................90
Ước tính mức độ rủi ro đến sức khỏe con người khi sử dụng nghêu M. lyrata
làm thực phẩm ...........................................................................................................94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 98
Kết luận...................................................................................................................... 98
Kiến nghị ................................................................................................................... 99
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................103
PHỤ LỤC 1 – KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THỐNG KÊ .........................................114
PHỤ LỤC 2 – MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG NGHIÊN CỨU.................................120
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình.0.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu ...............................................................................6
Hình 1.1 Cấu tạo bên trong nghêu M. lyrata. A: Vỏ ; B: Mang ; C: Màng áo ; D: Chân
và cơ kéo chân ; E : Cấu tạo chi tiết [24] ........................................................................9
Hình 1.2 Các hình thái phát triển của nghêu Meretrix lyrata [21] ................................ 10
Hình 1.3 Khu vực nghiên cứu ....................................................................................... 23
Hình 1.4 Mối quan hệ giữa phản ứng của các loài sinh vật với mức ô nhiễm kim loại
cho thấy khả năng áp dụng làm sinh vật chỉ thị hoặc sinh vật quan trắc [108] .............41
Hình 1.5 So sánh giá trị giới hạn của các phương pháp sử dụng ICP-MS, Furnace-AAS
và ICP-AES [116]..........................................................................................................45
Hình 2.1 Khung logic của nghiên cứu ...........................................................................47
Hình 2.2 Vị trí lấy mẫu khảo sát.................................................................................... 48
Hình 2.3 Lấy mẫu nghêu và dụng cụ khai thác nghêu của dân địa phương ..................50
Hình 2.4 Biểu đồ biểu diễn lượng mưa hàng tháng (hình lớn) và 6 năm gần nhất (hình
nhỏ) quanh khu vực nghiên cứu .................................................................................... 52
Hình 2.5 Định nghĩa số đo kích thước nghêu Meretrix lyrata ......................................54
Hình 3.1 Hàm lượng trung bình Cu trong các môi trường tại khu vực nghiên cứu năm
2015 ............................................................................................................................... 65
Hình 3.2 Hàm lượng trung bình Zn trong các môi trường tại khu vực nghiên cứu năm
2015 ............................................................................................................................... 65
Hình 3.3 Hàm lượng trung bình Cd trong các môi trường tại khu vực nghiên cứu năm
2015 ............................................................................................................................... 65
Hình 3.4 Hàm lượng trung bình Pb trong các môi trường tại khu vực nghiên cứu năm
2015 ............................................................................................................................... 65
Hình 3.5 Hàm lượng trung bình các kim loại trong các môi trường và nghêu tại Cần
Thạnh năm 2015 ............................................................................................................66
Hình 3.6 Hàm lượng các kim loại trong nghêu tại Cần Thạnh và Tân Thành năm 2015
.......................................................................................................................................66
Hình 3.7 Nồng độ trung bình các kim loại Mn, Fe (a) và Co, Ni, Cu (b) trong nghêu,
SPM và trầm tích tại khu vực nghiên cứu năm 2016 .................................................... 74
Hình 3.8 Nồng độ trung bình các kim loại Zn, As, Se (a) và Cd, Hg, Pb (b) trong
nghêu, SPM và trầm tích tại khu vực nghiên cứu năm 2016 ........................................75
Hình 3.9 Hàm lượng trung bình năm 2016 các kim loại Co, Ni, Zn, Se, Cd, Hg trong
nghêu tại khu vực nghiên cứu........................................................................................ 76
Hình 3.10 Hàm lượng trung bình các kim loại trong nghêu tại Cần Thạnh ..................77
Hình 3.11 Hàm lượng trung bình các kim loại trong nghêu tại Đông Hòa ................... 78
Hình 3.12 Hàm lượng trung bình các kim loại trong nghêu tại Tân Thành ..................79
Hình 3.13 Mối tương quan giữa chỉ sô điều kiện CI và nồng độ kim loại trong nghêu
M. lyrata khu vực quanh cửa sông SG-ĐN. ..................................................................86
vii
Hình 3.14 Giá trị BSAF và BSPMAF của các kim loại nghiên cứu đối với nghêu M.
lyrata khu vực gần cửa sông SG-DN. ...........................................................................90
Hình 3.15 Giá trị BSAF và BSPMAF của các kim loại nghiên cứu đối với bộ phần
mang – G (sọc chéo), tuyến tiêu hóa - DG (màu đen) và phần mô còn lại – R (chấm
đen) của nghêu M. lyrata khu vực gần cửa sông SG-DN. ............................................93
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Nồng độ một số kim loại trong các loài hàu ..................................................27
Bảng 1.2 Nồng độ một số kim loại trong các loài nghêu ..............................................29
Bảng 1.3 Một số kỹ thuật phân tích nguyên tố kim loại ..............................................44
Bảng 2.1 Kết quả tính toán thống kê nồng độ các kim loại trong mẫu CRMs..............56
Bảng 2.2 HSTH kỳ vọng ở mức nồng độ chất phân tích khác nhau ............................. 58
Bảng 2.3 Ngưỡng nồng độ kim loại tích lũy theo đường ăn uống của con người ........59
Bảng 2.4 Phân tích tương quan Pearson giữa kết quả kim loại trong nghêu theo nhóm 1
và nhóm 2 (n = 20) ........................................................................................................62
Bảng 3.1 Nồng độ trung bình các kim loại nặng trong mẫu nước ................................ 64
Bảng 3.2 Hàm lượng trung bình các kim loại nặng trong mẫu trầm tích ...................... 67
Bảng 3.3 Hàm lượng trung bình các kim loại trong mẫu nghêu ...................................68
Bảng 3.4 Nồng độ trung bình các kim loại nặng trong mẫu nước mặt khu vực nghiên
cứu năm 2016 ................................................................................................................70
Bảng 3.5 Hàm lượng trung bình một số kim loại trong trầm tích và SPM tại khu vực
nghiên cứu năm 2016 (n=7) .......................................................................................... 71
Bảng 3.6 Kết quả phân tích ANOVA kiểm định ảnh hưởng của không gian và thời
gian đến nồng độ kim loại trong nghêu M. lyrata (n=94) .............................................73
Bảng 3.7 Nồng độ TSS (mg/L) tại 3 vị trí lấy mẫu trong năm 2016 ............................. 73
Bảng 3.8 Tổng hàm lượng kim loại (bao gồm kim loại hòa tan và kim loại bám trên vật
chất lơ lửng, đơn vị µg/L) tại ba vị trí lấy mẫu năm 2016 ............................................81
Bảng 3.9 Hệ số tương quan Pearson giữa nồng độ kim loại trong nghêu/các bộ phận
nghêu M. lyrata và chiều dài vỏ .................................................................................... 83
Bảng 3.10 Hệ số tương quan Pearson giữa nồng độ kim loại trong nghêu M. lyrata và
chỉ số điều kiện CI .........................................................................................................85
Bảng 3.11 Hệ số tương quan Pearson giữa nồng độ kim loại trong nghêu M. lyrata và
trong môi trường ............................................................................................................89
Bảng 3.12 Nồng độ trung bình các kim loại nghiên cứu trong nghêu (mg/kg ướt) ......95
Bảng 3.13 Giá trị HQ và HI đối với các kim loại nghiên cứu .......................................96
viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được – Acceptance daily intake
Phân tích phương sai – Analysis of variance
Hiệp hội các nhà hóa phân tích chính thống - Association of Official
Analytical Chemists
Giới hạn liều chuẩn - Benchmark Dose Lower Confidence Limit
BMDL
Hệ số tích lũy sinh học trầm tích – Bio-sediment Accumulation Factor
BSAF
BSPMAF Hệ số tích lũy sinh học vật chất lơ lửng – Bio- Suspended particulate
matters Accumulation Factor
Chỉ số điều kiện – Condition Index
CI
Chất chuẩn đối chiêu - Certified Reference Material
CRM
Hệ tiêu hóa – Digestive Gland
DG
Đồng Nai
ĐN
Ước tính mức ăn vào hàng ngày – Estimated daily intake
EDI
Cơ quan bảo vệ môi trường – Environmental Protection Agency
EPA
Tổ chức Nông Lương Liên hiệp quốc – Food and Agriculture
FAO
Organization
Mang – Gills
G
Chỉ số nguy hại tổng – Hazard index
HI
Chỉ số nguy hại – Hazard quotient
HQ
Hiệu suất thu hồi
HSTH
Thiết bị plasma cao tần – Inductively coupled plasma
ICP
Ủy ban chuyên gia của WHO/FAO về chất phụ gia thực phẩm
JECFA
Kim loại nặng
KLN
Khối phổ - Mass spectrometry
MS
Cơ quan quản lý quốc gia về biển và khí quyển Mỹ - US National
NOAA
Oceanic and Atmospheric Administration
Phổ phát xạ quang - Optical emission spectrometry
OES
Mức ảnh hưởng ngẫu nhiên – Probable effect level
PEL
Lượng chấp nhận hàng tháng - Provisional tolerable monthly intake
PTMI
Phòng thí nghiệm
PTN
Lượng chấp nhận hàng tuần – Provisional tolerable weekly intake
PTWI
Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam
QCVN
Phần mô còn lại – Remaining tissue
R
Liều tham chiếu – Refference dose factor
RfD
Sài Gòn
SG
Vật chất lơ lửng – Suspended particulate matters
SPM
Lượng chấp nhận hàng ngày – Tolerable daily intake
TDI
TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh
Tổng chất rắn lơ lửng – Total suspended solids
TSS
Tổ chức y tế thế giới – World Health Organization
WHO
ADI
ANOVA
AOAC
ix
MỞ ĐẦU
Sự cần thiết thực hiện nghiên cứu
Kim loại vết trong môi trường nước thường có nguồn gốc từ cả tự nhiên và các hoạt
động của con người. Các nguồn tự nhiên chủ yếu do các quá trình xói mòn, các hoạt
động của núi lửa hay rò rỉ từ môi trường đất. Trong khi đó, các nguồn từ con người có
thể kể đến các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, chảy tràn từ các vùng đô thị, hoạt
động sinh hoạt của con người, v.v… Khi các kim loại đi vào sông, suối, kênh, rạch sẽ
đổ ra vùng ven biển, cửa sông. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng vùng này hoạt động
giống như cơ chế của một bộ lọc giữa môi trường trong đất liền với đại dương. Nói cách
khác, vùng ven biển cửa sông có thể tích trữ nhiều thông tin về chất lượng của môi
trường xung quanh [1]. Một trong những vẫn đề nghiêm trọng nhất do việc ô nhiễm kim
loại ảnh hưởng tới hệ sinh thái vùng này đó chính là khả năng tích lũy sinh học của một
số loài, điều này có nguy cơ gây ảnh hưởng tới môi trường và sức khỏe con người [2],
[3].
Có nhiều loài hai mảnh vỏ sống ở vùng ven biển cửa sông đã được chứng minh khả năng
tích lũy sinh học các kim loại vết từ môi trường [3], [4]. Để ước lượng và đánh giá lượng
kim loại tích lũy trong cơ thể sinh vật (nguyên cơ thể hoặc từng bộ phận) người ta thường
sử dụng các hệ số tích lũy. Những hệ số này được tính dựa vào tỉ số giữa hàm lượng
chất ô nhiễm trong sinh vật và trong môi trường sống của chúng. Để tính toán hệ số tích
lũy cho từng môi trường cụ thể người ta sử dụng các hệ số khác nhau như hệ số tích lũy
sinh học BAF (môi trường nước), hệ só tích lũy sinh học trầm tích BSAF (môi trường
trầm tích), hay hệ số tích lũy sinh học vật chất lơ lửng BSPMAF (môi trường vật chất
lơ lửng) [5]–[7]. Trong một số trường hợp, mức độ tích lũy sinh học trong những bộ
phận khác nhau của những loài hai mảnh vỏ thường được quan tâm hơn do những cơ
quan cụ thể có những mức nhạy cảm khác nhau đối với mức độ ô nhiễm từ môi trường
sống của chúng [8], [9]. Chính vì vậy, mối tương quan giữa hàm lượng kim loại trong
môi trường và trong các cơ quan cụ thể của sinh vật lại đôi lúc được chọn nghiên cứu
nhiều [9], [10]. Chính vì một số đặc tính như vậy, một số nghiên cứu đã thực hiện nhằm
xem xét khả năng ứng dụng sinh vật hai mảnh vỏ làm công cụ đánh giá mức độ ô nhiễm
1
khu vực ven biển cửa sông [11]. Theo đó, những sinh vật hai mảnh vỏ là một trong
những chỉ thị phổ biến ứng dụng vào quan trắc môi trường do có nhiều khả năng chứa
các thông tin về chất lượng môi trường hoặc một phần của môi trường [12].
Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) là một trong những “siêu đô thị” ở khu vực Đông
Nam Á với rất nhiều các thành phố vệ tinh bao quanh. Những lượng chất thải lớn từ
TPHCM và các vùng lân cận đang thải vào sông Sài Gòn – Đồng Nai (SG-ĐN) đang là
một mối nguy hại lớn cho môi trường nước vùng này [13], [14]. Vùng ven biển cửa
sông Soài Rạp của sông SG-ĐN bao gồm Cần Giờ - TPHCM và Tân Thành - Tiền Giang
ghi nhận có nhiều hoạt động nuôi nghêu Bến Tre, tên khoa học Meretrix lyrata (G. B.
Sowerby II, 1851). Theo đó, bờ tả cửa sông là vùng Cần Giờ có các bãi nuôi nghêu Đông
Hòa và Cần Thạnh. Theo số liệu Phòng kinh tế huyện Cần Giờ, năm 2015 diện tích nuôi
nghêu ở đây là 800 ha, sản lượng 9.600 tấn/năm (trong đó xuất khẩu 7.877,5 tấn). Còn
phía bờ hữu cửa Soài Rạp, nơi gần cửa Tiểu sông Mekong, nổi tiếng với vùng nuôi
nghêu Tân Thành, tổng diện tích nuôi nghêu ven biển khoảng 2.000 ha. Trong đó nghêu
thu hoạch (50-80 con/kg) là 600 ha tương tương 6.500 tấn/năm; nghêu trung (100-800
con/kg) chiếm 900 ha, nghêu giống (4.500-8.000 con/kg) khoảng 500 ha (Theo Hiệp hội
chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam – VASEP, tháng 3/2016) [15]. Thường thì loài
nghêu trắng này được thu hoạch ở độ tuổi 10-12 tháng. Tuy nhiên ở một số nơi giữ tới
18 tháng hoặc hơn mới thu hoạch. Cho đến nay, chủ yếu các nghiên cứu về nghêu M.
lyrata tập trung vào ảnh hưởng của môi trường đến đời sống và phát triển nghêu như
dinh dưỡng, vật chất lơ lửng, nhiệt độ, độ mặn, nước mưa, bãi triều và về gen. Trong
khoảng 15 năm qua, có một số nghiên cứu tập trung vào hàm lượng kim loại trong nghêu
M. lyrata được công bố như nghiên cứu về sự tích lũy và đào thải Cd, As và Pb trong
nghêu trắng [16], hàm lượng một số kim loại trong nghêu trắng vùng ven bờ biển Việt
Nam [17]–[19]. Tuy nhiên, những nghiên cứu này được thực hiện trong những đợt lấy
mẫu ngắn, một số chỉ tập trung vào một vài kim loại, một số chỉ phân tích trên các mẫu
mua ở chợ. Gần đây nhất, năm 2017, nghiên cứu về tích lũy sinh học trong nghêu trắng
M. lyrata đối với các phần khác nhau của trầm tích tại Tân Thành đã được công bố [20].
Nghiên cứu này tìm được một số mối tương quan giữa nghêu M. lyrata với các phần
khác nhau của trầm tích và cũng đưa ra kết quả nghêu trắng khu vực này an toàn sử dụng
làm thực phẩm. Tuy nhiên, những mẫu trong nghiên cứu này lấy làm ba đợt rơi vào
2
tháng 6, 9 và 12 đều nằm trong mùa mưa, và các tác giả cũng không thực hiện phân tích
các kim loại trong các bộ phận khác nhau của nghêu hay phân tích tương quan giữa hàm
lượng kim loại trong nghêu và các điều kiện thể chất của chúng.
Như vậy, những ảnh hưởng từ môi trường vùng cửa sông này tới loài nghêu Meretrix
lyrata là khía cạnh đã được nhiều nhóm quan tâm nghiên cứu bên cạnh việc khảo sát
khả năng tích lũy kim loại hay một số cơ chế tích lũy đào thải kim loại. Còn rất nhiều
các khoảng trống trong nghiên cứu về những mối quan hệ giữa kim loại trong nghêu và
môi trường đang cần được bổ sung, dưới đây là những câu hỏi nghiên cứu hay giả thuyết
của nghiên cứu này:
- Sự hiện diện và mức độ biến đổi hàm lượng kim loại trong các thành phần môi
trường khu vực nuôi nghêu ven biển gần cửa sông SG-ĐN cũng như trong con nghêu
M. lyrata theo mùa như thế nào?
- Các mối tương quan giữa hàm lượng kim loại trong nghêu và các yếu tố thể chất
hay hàm lượng kim loại trong môi trường có tồn tại? Liệu nghêu M. lyrata có khả năng
được sử dụng làm sinh vật quan trắc ô nhiễm kim loại tại vùng ven biển cửa sông không?
- Khả năng tích lũy các kim loại khác nhau trong nghêu M. lyrata có khác nhau ở
những bộ phận khác nhau?
- Sử dụng nghêu M. lyrata làm thực phẩm liệu có bị ảnh hưởng gì từ các kim loại
tích lũy trong cơ thể chúng?
Mục tiêu nghiên cứu
a. Mục tiêu tổng quát:
Đánh giá được sự hiện diện của một số kim loại nặng trong nghêu Meretrix lyrata và
môi trường sống của chúng để từ đó đóng góp dữ liệu cho quản lý môi trường vùng nuôi
nghêu và kiểm soát mức độ tích lũy các kim loại nặng trong thực phẩm nghêu.
b. Mục tiêu cụ thể:
- Tìm hiểu được mức độ hiện diện và biến đổi theo thời gian của hàm lượng các
kim loại Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Cd, Hg, và Pb trong các thành phần môi trường
khu vực nuôi nghêu Meretrix lyrata ven biển cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai;
3
- Đánh giá được khả năng tích lũy các kim loại khác nhau trong nghêu M. lyrata
và ứng dụng loài nghêu này làm sinh vật quan trắc môi trường;
- Ước lượng được mức độ rủi ro tới sức khỏe con người do ảnh hưởng của một số
kim loại khi sử dụng nghêu M. lyrata làm thực phẩm.
Nội dung nghiên cứu
Để đạt được những mục tiêu đặt ra, nghiên cứu này tập trung thực hiện các nội dung
chính như sau:
Nội dung 1: Khảo sát sự hiện diện kim loại trong môi trường và nghêu trắng vùng hạ
lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai
Từ nội dung tổng quan và đặt vấn đề cho thấy việc thực hiện nghiên cứu này là cần thiết
để củng cố vào kho dữ liệu khoa học về kim loại vết trong môi trường và sinh vật. Tuy
nhiên, trước khi các nội dung nghiên cứu chính được thiết kế, một đợt khảo sát sơ bộ
cần được thực hiện nhằm đánh giá mức độ khả thi trong việc đi tìm câu trả lời cho các
câu hỏi nghiên cứu đặt ra. Nội dung khảo sát sơ bộ được thực hiện cho các thông số kim
loại Cd, Pb, Zn, Cu. Các mẫuthu thập bao gồm bùn đáy, vật chất lơ lửng (SPM), nước
mặt được lấy tại 3 trạm dọc hệ thống sông bao gồm (1) Bạch Đằng (sông Sài Gòn); (2)
Hóa An (sông Đồng Nai); (3) Lý Nhơn (gần cửa sông) vào các tháng 4, 5, 6, 7 và 9 năm
2015. Riêng tại khu vực ven biển Cần Thạnh, ngoài các loại mẫu bùn đáy, SPM, nước
mặt như các trạm trên sông thì mẫu nghêu Bến Tre cũng được thu thập trong các đợt từ
tháng 3, 4, 5, 6, 7 và 9. Mẫu tại khu vực Tân Thành – Tiền Giang (chịu cả ảnh hưởng
của sông Tiền) được lấy 2 đợt tháng 3 và tháng 9 nhằm so sánh với khu vực Cần Thạnh.
Nội dung 2: Tìm hiểu sự hiện diện và biến đổi theo thời gian của một số kim loại trong
nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng
Hàm lượng các kim loại trong nghêu và môi trường xung quanh được tiến hành quan
trắc và phân tích theo thời gian trải qua hai mùa khô và mưa đặc trưng của khu vực phía
Nam Việt Nam. Nội dung này cụ thể sẽ được thực hiện như sau:
-
Lựa chọn khu vực lấy mẫu: Đông Hòa, Cần Thạnh, Tân Thành.
4
-
Loại mẫu thu thập: bùn cát đáy (trầm tích ven biển), SPM, nước mặt, nước lỗ
rỗng, nghêu M. lyrata.
-
Thời gian lấy mẫu: 1 tháng /1 lần từ tháng 3 đến 9 năm 2016.
-
Thông số phân tích: As, Hg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Cd và Pb.
Các kết quả được phân tích và đánh giá diễn biến tìm ra các quy luật biến đổi hàm lượng
kim loại trong nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng.
Nội dung 3: Phân tích khả năng tích lũy của một số kim loại trong nghêu M. lyrata và
ứng dụng loài này làm sinh vật quan trắc
Nội dung này sử dụng số liệu phân tích để đánh giá mức độ tích lũy kim loại trong nghêu
M. lyrata. Bên cạnh đó, các phân tích tương quan cũng được áp dụng để xem xét khả
năng ứng dụng loài nghêu này trong quan trắc môi trường. Hơn thế nữa, các số liệu kết
quả phân tích nồng kim loại trong các bộ phận khác nhau của nghêu M. lyrata cũng được
xét đến để đánh giá sâu mức độ tích lũy cũng như tương quan hàm lượng kim loại trong
sinh vật này với môi trường sống của chúng.
Nội dung 4: Ước tính mức độ rủi ro tới sức khỏe con người do ảnh hưởng của kim loại
khi sử dụng nghêu M. lyrata làm thực phẩm
Như đã trình bày, nghêu M. lyrata là một loại hải sản phổ biến được nuôi ngoài môi
trường tự nhiên trong khu vực nghiên cứu. Chính vì vậy, việc tính toán mức độ rủi ro
do ảnh hưởng của kim loại khi sử dụng loài nghêu này làm thực phẩm là cần thiết phải
xem xét tới để phục vụ cho việc ra các chính sách, giải pháp phòng ngừa và giảm thiểu
tác động nếu có. Tuy nhiên, trong phạm vi nghiên cứu này, các tính toán chỉ dừng ở mức
ước tính dựa vào các công thức và khuyến cáo từ các tổ chức quốc tế liên quan. Và tất
nhiên, các kết quả này được dùng ở mức độ tham khảo, làm cơ sở cho các nghiên cứu
sâu hơn vào lĩnh vực này.
Tóm tắt các nội dung nghiên cứu được trình bày trong Hình 1.
5
Chuyên đề 1
Nội dung 1: Khảo sát sơ bộ sự hiện
diện kim loại trong môi trường và
nghêu trắng vùng hạ lưu sông Sài
Gòn – Đồng Nai
Nội dung 2: Đánh giá sự hiện diện
và biến đổi theo thời gian của một số
kim loại trong nghêu M. lyrata và
môi trường sống của chúng
Sự hiện diện một số kim loại nặng trong môi
trường nước mặt, cặn lơ lửng, bùn đáy và nghêu
(Meretrix lyrata) vùng hạ lưu sông Sài Gòn
Chuyên đề 2
Kim loại vết trong các bộ phận khác nhau của nghêu
Meretrix lyrata nuôi tại Cần Giờ và Tân Thành
Nội dung 3: Phân tích và Tìm hiểu
khả năng tích lũy của một số kim
loại trong nghêu M. lyrata và ứng
dụng loài này làm sinh vật quan trắc
Nội dung 4: Ước tính mức độ rủi ro
tới sức khỏe con người do ảnh
hưởng của kim loại khi sử dụng
nghêu M. lyrata làm thực phẩm
Đánh giá sự hiện diện một số kim loại nặng trong nghêu
trắng Meretrix lyrata và môi trường sống của chúng
Hình.0.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu
Ý nghĩa và đóng góp của đề tài
Nghiên cứu đã đưa ra một bức tranh toàn diện với các số liệu khoa học tin cậy về mức
độ tích lũy 11 nguyên tố kim loại trong loài nghêu M. lyrata và môi trường sống của
chúng theo không gian, thời gian, cũng như phân tích các ảnh hưởng của điều kiện khí
tượng, thủy văn, tính chất của nước. Một kết quả đáng chú ý của đề tài là xác định tương
quan toàn diện giữa nồng độ 11 nguyên tố kim loại trong toàn bộ thịt nghêu cũng như
từng phần khác nhau của cơ thể nghêu với (1) các thành phần môi trường (trầm tích,
nước lỗ rỗng, nước biển ven bờ, vật chất lơ lửng); (2) các yếu tố thể chất (chỉ số CI, độ
tuổi nghêu). Từ các kết quả đó, đề tài đã minh chứng được khả năng ứng dụng loài nghêu
6
M. lyrata làm sinh vật quan trắc môi trường trong điều kiện tự nhiên thực tế với các tác
động tổng hợp mà khó có thể mô phỏng trong phòng thí nghiệm.
Trên cơ sở các kết quả đạt được từ nghiên cứu này, luận án đã cung cấp các dữ liệu khoa
học có giá trị để sử dụng trong đề xuất giải pháp bảo vệ và quản lý môi trường cũng như
kiểm soát mức độ tích lũy các kim loại trong nghêu trắng M. lyrata, ngăn ngừa và dự
đoán mức khả năng trở thành độc tố với sực khỏe con người từ đó góp phần trong công
tác vệ sinh an toàn thực phẩm. Bên cạnh đó, kết quả của đề tài cũng bổ sung được những
tư liệu cho các nghiên cứu về môi trường, độc học sinh thái, rủi ro môi trường, sinh thái
và sức khỏe con người.
7
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
Giới thiệu đặc điểm sinh học cơ bản của loài nghêu
Vị trí phân loại của Meretrix lyrata được công bố như sau [21]:
Ngành thân mềm: Mollusca
Lớp hai mảnh vỏ: Bivalvia
Bộ mang thật: Eulamellibranchia
Phân bố: Heterodonta
Liên họ Ngao: Veneracea
Họ Ngao: Veneridae
Giống Ngao: Meretrix
Loài nghêu: Meretrix lyrata (Sowerby, 1851)
Nghêu Meretrix lyrata phân bố nhiều ở khu vực Đông Nam Á và nhiều nhất là ở Đài
Loan và Việt Nam [22]. Ở Việt Nam, M. lyrata được biết đến dưới tên nghêu trắng Bến
Tre hay nghêu Bến Tre nuôi chủ yếu ở các khu vực phía Nam [22]–[24] và gần đây đã
mở rộng ra các tỉnh phía Bắc [25] với hình thức nuôi chủ yếu là ở ngoài bãi triều ven
biển gần cửa sông.
Cấu tạo và đặc điểm sinh học của nghêu Bến tre M. lyrata tại khu vực Tân Thành được
Trương Quốc Phú công bố trong luận án Tiến sĩ năm 2000 (Hình 1.1) [24]. Nghêu thu
hoạch tại khu vực Tiền Giang và Cần Giờ dao động trong khoảng 12 tháng, một số khu
vực nuôi nghêu lớn 24 tháng mới thu hoạch. Sự phát triển của nghêu trải qua các giai
đoạn (1) thời kỳ phôi thai kéo dài 12 tiếng; (2) Ấu trùng nhỏ 24 giờ; (3) Ấu trùng trưởng
thành 6-8 ngày ; (4) con non 8-10 ngày; (5) Hình thái hoàn thiện (2 mm) (Hình 1.2) [21].
Theo nghiên cứu của Phú (2000) [24] thì thức ăn chính của nghêu tại vùng Tiền Giang
là bùn bã hữu cơ 79%-90%, phần còn lại là tảo 9,6%-21%. Thành phần thức ăn biến
động theo mùa, trong mùa khô lượng thức ăn là bùn bã hữu cơ giảm do trong môi trường
8
vật chất lơ lửng giảm, ngược lại trong mùa mưa. Trong nghiên cứu này tác giả cũng đã
đưa ra mối tương quan (R2 = 0,9755) giữa chiều dài vỏ nghêu với tuổi nghêu:
𝐿 = 69 ∗ [1 − 𝑒 {0,474𝑡+0.0519 [sin 2𝜋(𝑡−0,109)]+0,0457} ]
(4)
Trong đó: L là chiều dài nghêu (mm); t là tuổi nghêu (năm).
Hình 1.1 Cấu tạo bên trong nghêu M. lyrata. A: Vỏ ; B: Mang ; C: Màng áo ; D: Chân
và cơ kéo chân ; E : Cấu tạo chi tiết [24]
9
- Xem thêm -