Đánh giá khả năng tích tụ sinh học chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs vùng vịnh Hạ Long

Chia sẻ: Huỳnh Ngọc Bảo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs được khảo sát đồng bộ trong ba hợp phần môi trường: nước, trầm tích và sinh vật trong Vịnh Hạ Long vào hai đợt (tháng 10 năm 2008 và tháng 2 năm 2009). Kết quả cho thấy, trong môi trường nước: nồng độ ∑PCBs là 51,09 - 62,31ng/l, nồng độ ∑PAHs là 5,69 - 8,66µg/l; trong môi trường trầm tích: nồng độ ∑PCBs là 3,31 – 6,92µg/kg khô, nồng độ ∑PAHs là 99,04 - 100,47µg/kg khô; trong mô thịt sinh vật (ngao, tôm, cá): nồng độ ∑PCBs là 37,39 – 173,63 µg/kg khô, ∑PAHs là 2034 - 2583 µg/kg khô.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá khả năng tích tụ sinh học chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs vùng vịnh Hạ Long

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỘI NGHỊ TUYỂN TẬP BÁO CÁO QUYỂN 5 SINH THÁI, MÔI TRƯỜNG VÀ QUẢN LÝ BIỂN Ban Biên tập GS.TSKH. Dương Ngọc Hải - Trưởng ban GS.TSKH. Nguyễn Đông Anh GS.TSKH. Đặng Ngọc Thanh GS.TS. Lê Đức Tố PGS.TS. Phạm Huy Tiến PGS.TS. Trần Đức Thạnh PGS.TS. Đỗ Trường Thiện NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ Hà Nội, 2011
Tiểu ban Sinh thái, Môi trường và quản lý Biển 77 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH TỤ SINH HỌC CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ BỀN PCBs và PAHs VÙNG VỊNH HẠ LONG Dương Thanh Nghị(1), Trần Đức Thạnh(1), Trần Văn Quy(2); Đỗ Quang Huy(2) (1): Viện Tài nguyên và Môi trường biển, số 246 đường Đà Nẵng, Hải Phòng; (2): Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Email: nghidt@imer.ac.vn Tóm tắt Chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs được khảo sát đồng bộ trong ba hợp phần môi trường: nước, trầm tích và sinh vật trong Vịnh Hạ Long vào hai đợt (tháng 10 năm 2008 và tháng 2 năm 2009). Kết quả cho thấy, trong môi trường nước: nồng độ ∑PCBs là 51,09 - 62,31ng/l, nồng độ ∑PAHs là 5,69 - 8,66µg/l; trong môi trường trầm tích: nồng độ ∑PCBs là 3,31 – 6,92µg/kg khô, nồng độ ∑PAHs là 99,04 - 100,47µg/kg khô; trong mô thịt sinh vật (ngao, tôm, cá): nồng độ ∑PCBs là 37,39 – 173,63 µg/kg khô, ∑PAHs là 2034 - 2583 µg/kg khô. Mức độ ô nhiễm PCBs và PAHs trong các hợp phần môi trường Vịnh Hạ Long có tính chất mùa, và khả năng tích tụ sinh học của chúng biến thiên tăng dần từ sinh vật bậc thấp đến sinh vật bậc cao trong chuỗi thức ăn. Abtract ASSESSMENT OF BIO-ACCUMULATION OF PCBs AND PAHs IN HA LONG BAY The persistent organic pollutants PCBs and PAHs were determined in three components water, sediment and tissues of Ha Long bay in Vietnam (in October 2008 and February 2009). Results show that the concentration in water: ∑PCBs are 51.09 - 62.31ng/l, ∑PAHs are 5.69 - 8.66µg/l; in surface sediment: ∑PCBs are 3.31 - 6.92µg/kg dry, ∑PAHs are 99.04 - 100.47µg/kg dry and in tissues (clam, shrimp, fish): ∑PCBs are 37.39 - 173.63 µg/kg dry, ∑PAHs are 2034 - 2583µg/kg dry. The pollution level of ∑PCBs and ∑PAHs in each sea components vary to season of year, and the bio-accumulation capacity of them elevate by fauna in Ha Long bay’s food chain. MỞ ĐẦU Chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs là những chất hóa học tồn lưu lâu dài trong môi trường, có khả năng tích lũy sinh học thông qua chuỗi thức ăn, và tác động xấu đến sức khỏe con người như ngộ độc, ung thư, đột biến gen. Tuy nhiên, các nghiên cứu về chúng trong môi trường một cách đồng bộ còn hạn chế và rất ít trong môi trường biển. Đã có nhiều nghiên cứu đánh giá ô nhiễm và đa dạng sinh học cho Vịnh Hạ Long, nhưng nghiên cứu tích tụ chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs và tích lũy sinh học của chúng
78 Hội nghị Khoa học và Công nghệ biển toàn quốc lần thứ V chưa được xem xét và đánh giá để bảo vệ sức khỏe hệ sinh thái biển và sức khỏe con người. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs một cách đồng bộ trong môi trường nước, trầm tích và sinh vật của Vịnh Hạ Long trong thời gian từ năm 2007 đến 2009. Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ ô nhiễm PCBs, PAHs trong môi trường tự nhiên nước, trầm tích và khả năng tích lũy của chúng trong mô thịt sinh vật có tính chất mùa và tăng dần theo chuỗi thức ăn. I. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 1. Khảo sát và thu mẫu 1.1. Vị trí thu mẫu: tham khảo các nghiên cứu ở vịnh Hạ Long(HL) về chất lượng môi trường, đa dạng sinh học, nguồn ô nhiễm từ lục địa, cũng như sức tải môi trường của vịnh Hạ Long, xác định các điểm khảo sát thu mẫu ở tọa độ tương ứng là HL1: 200 53’03.525’’(N), 1070 04’ 26.196’’(E); HL2 :200 54’18.873’’(N), 107014’05.875’’(E); HL3: 20056’23.502’’(N), 107003’48.453’’(E) HL4: 20058’05.4306’’(N), 107017’48.578’’(E). 1.2. Đối tượng nghiên cứu: mẫu nước được thu vào lúc nước ròng và mẫu trầm tích mặt. Mẫu sinh vật gồm động vật thân mềm là ngao trắng (Meretrix lyrata), tôm he (Parapenaeopsis) và cá Cháp (Sparus sp.) sinh cư ở vùng ven biển tại Vịnh Hạ Long. 1.3. Thu mẫu và bảo quản mẫu: Thu mẫu nước bằng Bathomet ở độ sâu 0,5 - 0,7m, chuyển vào bình thủy tinh tối mầu. Thu mẫu trầm tích biển bằng cuốc Ponar làm bằng thép không rỉ, lấy lớp trầm tích bề mặt (khoảng 0-5cm) và trộn đều, chuyển vào các chai thuỷ tinh tối. Mẫu sinh học gồm ngao, tôm và cá được bắt bằng lưới tại khu vực khảo sát. Các mẫu sinh vật được bọc trong giấy nhôm đã làm sạch. Mẫu được thu trong hai đợt khảo sát, đại diện mùa mưa(tháng 10 năm 2008), đại diện mùa khô(tháng 2 năm 2009), và các mẫu nước, trầm tích được bảo quản trong điều kiện 0 – 40C và mẫu sinh vật bảo quản dưới 0oC trong thời gian dưới 7 ngày[2-3]. 2. Phương pháp xác định chất ô nhiễm 2.1. Xử lý mẫu Mẫu nước: Chiết lỏng - lỏng một lít mẫu nước ba lần với n-hexan. Dịch chiết được cô quay chân không về khoảng 5ml, sau đó qua cột silicagel 2g nhồi ướt để làm sạch. PCBs được rửa giải bằng 15 ml n-hexan, cô quay dung dịch rửa giải đến khoảng 1ml, thêm chất nội chuẩn và định mức đến 1ml bằng n-hexan [2]. Với PAHs, thực hiện chiết lỏng - lỏng một lít mẫu nước ba lần với Diclometan để chiết hoàn toàn các hợp chất PAHs phân tích ra khỏi nền mẫu. Dịch chiết được quay cất chân không về khoảng 5ml, sau đó qua cột silicagel 2g nhồi ướt để làm sạch. PAHs được rửa giải bằng 15ml Diclometan/n- hexan(3:1), dung dịch rửa giải được cô về dưới 1ml, thêm nội chuẩn và định mức về 1ml bằng n-hexan.[5-8] Mẫu trầm tích: Chiết siêu âm, lắc và ly tâm 20g mẫu trầm tích khô ba lần bằng hỗn hợp dung môi n-hexan/axeton(1:1) để chiết hoàn toàn các hợp chất PCBs ra khỏi nền mẫu. Cô quay chân không dịch chiết đến khoảng 5ml, làm sạch bằng cột silicagel 2g. Rửa giải
Tiểu ban Sinh thái, Môi trường và quản lý Biển 79 PCBs bằng 15ml n-hexan, cô quay dịch rửa giải về dưới 1ml, thêm chất nội chuẩn và định mức đến 1ml bằng n-hexan[3]. Với PAHs, cân 20g mẫu trầm tích khô để chiết siêu âm, lắc và ly tâm ba lần bằng hỗn hợp dung môi Declometan/n-hexan(3:1) để chiết hoàn toàn các hợp chất PAHs phân tích ra khỏi nền mẫu. Dịch chiết được quay cất chân không về khoảng 5ml, sau đó qua cột florisil 2g để làm sạch. PCBs được rửa giải bằng 15ml Diclometan/n- hexan(3:1), dịch rửa giải được cô về dưới 1ml, thêm chất nội chuẩn và định mức về 1ml bằng n-hexan.[5-8] Mẫu thịt sinh vật: Mẫu thịt ngao, tôm và cá được xay nhuyễn bằng máy chuyên dụng và làm khô bằng Na2SO4 khan. Chiết siêu âm và ly tâm 20g mẫu sinh học khô ba lần bằng dung môi n-hexan/acetone(1:1). Dịch chiết được quay cất chân không về khoảng 5ml, cho qua cột sắc ký thẩm thấu gel để loại bỏ các chất béo, amin…có trong mẫu chiết. Sau đó, tiếp tục làm sạch bằng cột silicagel 2g. Rửa giải PCBs bằng 20ml n-hexan, dịch rửa giải được cô về dưới 1ml, thêm chất nội chuẩn và định mức đến 1ml [3]. Với PAHs, cân 20g mẫu sinh học ướt, chiết siêu âm và ly tâm ba lần bằng dung môi nhexan/acetone(1:1) để các hợp chất PAHs chuyển hoàn toàn ra khỏi mẫu nền. Mẫu sinh học trước khi chiết đã được đồng hóa bằng Na2SO4 khan. Dịch chiết được quay cất chân không về khoảng 5ml, cho qua cột sắc ký thẩm thấu gel để loại bỏ các chất béo, amin…có trong mẫu chiết. Sau đó, tiếp tục làm sạch bằng cột florisil 2g. Rửa giải PAHs bằng 20ml nhexan, dịch rửa giải được cô về dưới 1ml, thêm chất nội chuẩn và định mức về 1ml bằng n-hexan. [5-8] 2.2. Xác định PCBs bằng GC-ECD 6890 Điều kiện phân tích: Dịch chiết được bơm lên GC/ECD 6890 với chương trình chạy máy là: 800C trong 1 phút, gia nhiệt 200C/phút đến 2500C, tiếp tục gia nhiệt 50C/phút đến 2900C, duy trì 2900C trong 5 phút. Tổng thời gian là 22,5 phút. Tốc độ dòng khí mang N2 là 0,9ml/s với cột sắc ký mao quản HP1 (30m; 0,32mm; 0,25mm), tỷ lệ chia dòng 1:28. Xây dựng đường chuẩn: Sử dụng chất chuẩn của Đức(Dr.Ehrenstorfer): PCBs 28, PCB 52, PCB 101, PCB 153, PCB 138, PCB 180 để xây dựng đường chuẩn hỗn hợp theo thang nồng độ: 15ng/ml; 30ng/ml; 60ng/ml; 90ng/ml. Đường chuẩn của PCB theo thứ tự lần lượt là y = 0,98x – 1,51; y= 1,02x – 7,03; y= 1,47x – 8,71; y = 1,71x – 7,59; y = 1,94x – 8,65; y = 2,84x – 10,54. Hệ số tương quan các đường chuẩn là R = 0,99. Tính tổng lượng PCBs trong mẫu: Tính toán tổng hàm lượng PCBs theo hỗn hợp kĩ thuật Aroclor tương ứng trong các mẫu trầm tích theo công thức ∑PCB = A x (PCB28 + PCB52 + PCB101 + PCB138 + PCB153 + PCB180). Trong đó A là hệ số của hỗn hợp kỹ thuật Aroclor. Hệ số này có giá trị từ 3 – 8,5 tuỳ thuộc vào tỷ lệ thành phần của 6 cấu tử trong mẫu môi trường[2-5]. 2.3. Xác định PAHs bằng GC-FID 6890 Điều kiện phân tích: Dịch chiết được bơm lên GC/FID 6890 với chương trình chạy máy là: 800C trong 1 phút, gia nhiệt 400C/phút đến 2500C giữ trong 1 phút, tiếp tục gia nhiệt 70C/phút đến 2850C, duy trì 2850C trong 3 phút. Tổng thời gian là 14,25 phút. Tốc độ dòng khí mang N2 là 0,9ml/s với cột sắc ký mao quản HP1 (30m; 0,32mm; 0,25mm), tỷ lệ chia dòng 1:28.
80 Hội nghị Khoa học và Công nghệ biển toàn quốc lần thứ V Xây dựng đường chuẩn: Sử dụng chất chuẩn của Đức(Dr.Ehrenstorfer): Phenathrene, Flourathrene, Perylene, Benzo a anthracene, Triphenylene, Benzo e Pyrene, Benzo a Pyrene, Pyrene để xây dựng đường chuẩn hỗn hợp theo thang nồng độ: 0,4µg/ml; 0,6µg/ml; 0,8µg/ml; 1µg/ml. Đường chuẩn của PAHs theo thứ tự lần lượt là y = 0,01x – 0,21; y = 0,01x – 0,56; y = 0,01x – 0,64; y = 0,09x – 0,40; y = 0,02x – 0,95; y = 0,01x – 0,56; y = 0,01x + 0,04; y = 0,01x – 0,99. Hệ số tương quan các đường chuẩn là R = 0,99. Định lượng PAHs trong mẫu: Hàm lượng ∑PAHs trong mẫu được tính bằng tổng tám đơn chất xác định được là: Phenathrene, Flourathrene, Perylene, Benzo a anthracene, Triphenylene, Benzo e Pyrene, Benzo a Pyrene, Pyrene. 3. Phương pháp tính hệ số tích tụ Theo tài liệu hướng dẫn áp dụng phương pháp nghiên cứu tích tụ của Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ(US.EPA) để tính các hệ số tích lũy chất ô nhiễm hữu cơ bền trong cơ thể sinh vật thủy sinh và khuếch đại ô nhiễm trong các chuỗi thức ăn có các khái niệm sau[6,10]: Hệ số hàm lượng sinh học(Bioconcentration factor -BCF): là con số thể hiện BC (nồng độ sinh học) được tính bằng tỷ lệ của chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật (BC) trên nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường xung quanh (EC). BCFs thường được xác định từ các phép thử của phòng thí nghiệm tiêu chuẩn. BCF = (BC)/(EClab). Hệ số tích tụ sinh học(Bioaccumulation Factor -BAF): là con số thể hiện BA (tích tụ sinh học) được tính bằng tỷ lệ của nồng độ chất ô nhiễm tồn tại trong cơ thể sinh vật trên nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường sinh sống của chúng. BAF = (BA)/(ECfield). II. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Kết quả chất ô nhiễm PCBs trong Vịnh Hạ Long 1.1. PCBs trong môi trường nước: PCBs xuất hiện trong cả hai mùa ở Vịnh Hạ Long, nồng độ PCBs trong mùa khô cao hơn mùa mưa. Nồng độ thấp nhất là 0,58ng/l (PCB180) và cao nhất là 7,44ng/l (PCB101). Nồng độ tổng PCBs trung bình toàn vùng là 62,31ng/l. So sánh với nồng độ tổng PCBs năm 2007 ở Hạ Long, khoảng từ 3ng/l đến 7ng/l[8], thì nồng độ tổng PCBs trong nước tăng khoảng 11 lần. Trong đó, nồng độ tổng PCBs cao nhất ở SL4 do sự đóng góp lớn của nồng độ PCB 101, và là khu vực gần bờ có nhiều hoạt động vận tải, khai thác mỏ. 1.2. PCBs trong môi trường trầm tích: Hàm lượng PCBs trong trầm tích bề mặt biển ven bờ Hạ Long dao động trong khoảng từ 1,13ng/g khô đến 7,91ng/g khô. Hàm lượng thấp nhất là 0,06ng/g khô PCB101 và PCB 138. Hàm lượng cao nhất là 0,09ng/g khô PCB153. Hàm lượng tổng PCBs trong trầm tích bề mặt của Hạ Long là 6,92ng/g khô. So sánh với năm 2007, hàm lượng tổng PCBs khoảng từ 0,87ng/g khô đến 5,54ng/g khô[8], thì tổng PCBs gia tăng 1,24 lần. Tuy nhiên, hàm lượng tổng PCBs trong trầm tích mặt Hạ Long thấp hơn tiêu chuẩn chất lượng môi trường Canada (21,5ng/g khô) khoảng 7 lần[1]. Trong môi trường trầm tích mặt biển ven bờ Hạ Long, hàm lượng tổng PCBs cao nhất tại SL4 là 7,91ng/kg khô. Hàm lượng này cao là do sự đóng góp của hàm lượng PCB 28.
Tiểu ban Sinh thái, Môi trường và quản lý Biển 81 Mặt khác SL4 cũng là khu vực gần bờ và có các hoạt động vận tải khai thác với mật độ cao. 1.3. PCBs trong mô thịt sinh vật: Trong 3 loài sinh vật khảo sát, hàm lượng tổng PCBs trong thịt ngao (Meretrix lyrata) thấp nhất, khoảng từ 79,93ng/g khô đến 485,07ng/g khô. Hàm lượng tổng PCBs trong thịt tôm (Parapenaeopsis) cao hơn trong ngao, khoảng từ 9,10ng/kg khô đến 14,42ng/kg khô. Hàm lượng tổng PCBs trong thịt cá (Sparus sp.), khoảng từ 118,94ng/g khô đến 353,24ng/g khô, cao nhất trong ba loại sinh vật. So sánh với năm 2007[8], hàm lượng tổng PCBs trong thịt ngao và cá (khoảng 23,13ng/kg khô đến 37,38ng/kg khô), hàm lượng tổng PCBs trong mô thịt sinh vật tăng lên khoảng 4,3 lần. Như vậy, khả năng tích lũy sinh học của của PCBs trong vùng theo chuỗi thức ăn là rất cao. 2. Kết quả chất ô nhiễm PAHs trong Vịnh Hạ Long 2.1. PAHs trong môi trường nước: Nhóm chất ô nhiễm PAHs xuất hiện trong cả mùa mưa và mùa khô. Nồng độ PAHs trong khoảng từ 0,56µg/l đến 23,06µg/l, giá trị trung bình cho toàn vùng là 7,17μg/l. So sánh với tiêu chuẩn chất lượng môi trường Canada, tổng PAHs trong nước là 5,8 μg/l, thì nồng độ tổng PAHs trong nước Hạ Long đã vượt 1,23 lần. Nồng độ trung bình PAHs điểm khảo sát SL2 cao hơn so với các điểm khảo sát khác. Nguyên nhân có thể do khối nước ở đây tiếp nhận nhiều nguồn thải chứa PAHs từ hoạt động khai thác mỏ và du lịch, mặt khác khả năng chao đổi của khối nước cũng ít hơn so với những khu vực khác. 2.2. PAHs trong môi trường trầm tích: Trầm tích bề mặt khu vực biển Hạ Long chứa hàm lượng PAHs so với năm 1999 có xu hướng giảm nhưng vẫn cao hơn nhiều lần giới hạn gây tác động xấu đến sinh thái và sức khỏe con người, theo tiêu chuẩn chất lượng trầm tích của Canada. Hàm lượng PAHs trong trầm tích mặt vùng biển ven bờ Hạ Long có giá trị thấp nhất là 43,29g/kg mẫu khô và cao nhất là 185,8 g/kg mẫu khô. Giá trị trung bình cho toàn vùng là 99,65μg/kg khô. Trong đó điểm khảo sát có hàm lượng cao nhất là SL1, SL2 sau đó đến SL3 và SL4. So sánh với nồng độ PAHs với môi trường nước, PAHs trong trầm tích cao hơn rất nhiều chứng tỏ có sự vận chuyển qua lại của PAHs giữa hai hợp phần môi trường và nồng độ trong trầm tích mặt cao hơn chứng tỏ mức tích tụ cao hơn mức hòa tan của PAHs trong vùng này. 2.3. PAHs trong mô thịt sinh vật: PAHs trong mô thịt ba loại mẫu sinh vật, hàm lượng PAHs cao nhất trong cá là 2966,89μg/kg khô, tiếp đến là tôm 2855,91μg/kg khô, thấp nhất là ngao 274,51μg/kg khô. Như vậy, có thể thấy hàm lượng PAHs trong sinh vật trong từng mắt xích thức ăn của hệ sinh thái biển có xu hướng tích lũy tăng dần từ sinh vật bậc thấp đến sinh vật bậc cao.
82 Hội nghị Khoa học và Công nghệ biển toàn quốc lần thứ V III. THẢO LUẬN 1. Khả năng tích tụ PCBs Sự phân bố chất ô nhiễm PCBs trong môi trường Vịnh Hạ Long có tính chất mùa và không giống nhau giữa các hợp phần môi trường. Trong môi trường nước và trầm tích, nồng độ PCBs mùa mưa cao hơn mùa khô. Ngược lại, trong mô thịt các sinh vật, hàm lượng chất ô nhiễm PCBs mùa mưa thấp hơn mùa khô. Trong cả hai mùa, tỷ trọng chất ô nhiễm PCBs trong mô thịt sinh vật luôn chiếm phần trăm cao hơn. (hình 8) Tuy nhiên, phân bố chất ô nhiễm giữa hợp phần môi trường tự nhiên (nước, trầm tích) và sinh vật trong vùng không cho thấy mức độ tích lũy của chất ô nhiễm trong các mô thịt. Hệ số tích tụ sinh học của PCBs ở đây cho thấy khả năng tích tụ chất ô nhiễm PCBs trong các mô sinh học trong mùa mưa luôn thấp hơn trong mùa khô. Và xu hướng tích tụ sinh học của PCBs tăng dần từ sinh vật bậc thấp là ngao(BAF = 2,67 - 5,12) đến sinh vật bậc cao là cá(BAF = 26,20 - 40,60).(hình 9) 50 100% Sinh Vật BAF của 80% 40 PCBs 60% 30 Trầm tích 40% 20 Xu hướng tích tụ sinh 20% học của Nước 10 PCBs 0% 0 Mùa Mưa Mùa Khô Mưa Khô Mưa Khô Mưa Khô Vịnh Hạ Long Ngao Tôm Cá Hình 1. Phân bố PCBs trong Vịnh Hạ Long 2009 Hình 2. Tích tụ sinh học của PCBs trong Vịnh Hạ Long 2. Khả năng tích tụ PAHs Chất ô nhiễm PAHs trong mô trường Vịnh Hạ Long cũng phân bố có tính chất mùa và không tương đồng giữa các hợp phần. Trong môi trường nước và trầm tích, hàm lượng chất ô nhiễm PAHs mùa mưa luôn cao hơn mùa khô. Trong ba hợp phần nước, trầm tích và sinh vật của cả hai mùa, hàm lượng chất ô nhiễm PAHs trong sinh vật khu vực này chiếm tỷ trọng cao nhất.(hình 10)
Tiểu ban Sinh thái, Môi trường và quản lý Biển 83 700 BAF của 2,500 Nước 600 PAHs 2,000 500 400 1,500 Trầm tích 300 Xu hướng 1,000 tích tụ sinh 200 500 học của Sinh Vật 100 PAHs 0 0 Mùa Mưa Mùa Khô Mưa Khô Mưa Khô Mưa Khô Vịnh Hạ Long Ngao Tôm Cá Hình 3. Phân bố PAHs trong Vịnh Hạ Hình 4. Tích tụ sinh học của PAHs trong Vịnh Long 2009 Hạ Long Tương tự như các chất ô nhiễm hữu cơ bền, sự phân bố chất ô nhiễm PAHs trong môi trường tự nhiên(nước, trầm tích) và sinh vật cũng không phản ánh được khả năng tích tụ sinh học trong của PAHs ở khu vực này. Hệ số tích tụ sinh học của PAHs ở đây cho thấy khả năng tích tụ chất ô nhiễm PAHs trong mô thịt sinh vật mùa mưa cao hơn mùa khô. Xu hướng tích tụ sinh học của PAHs ở đây cũng tăng dần từ sinh vật bậc thấp là ngao (BAF = 40,42 - 48,24) đến sinh vật bậc cao là cá (BAF = 433,03 - 521,42). (hình 11) IV. KẾT LUẬN Trong vùng Vịnh Hạ Long, chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs tồn tại đồng thời trong cả ba hợp phần nước, trầm tích và một số sinh vật (ngao trắng -Meretrix lyrata-; tôm he -Parapenaeopsis- và cá Cháp -Sparus sp.) ở cả mùa khô và mùa mưa trong năm. Xu hướng phân bố chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs ở Vịnh Hạ Long đều giống nhau là có tính chất mùa ở cả hợp phần nước, trầm tích và sinh vật. Và, nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs trong mô thịt sinh vật luôn cao hơn trong hợp phần tự nhiên(nước, trầm tích) ở các mùa. Mặt khác, xu hướng phân bố chất ô nhiễm hữu cơ bền PCBs và PAHs trong ba hợp phần không tương quan với khả năng tích tụ sinh học của chúng trong Vịnh Hạ Long. Trong Vịnh Hạ Long, hệ số tích tụ sinh học trung bình của PCBs nhỏ hơn của PAHs khoảng 20 lần. Hệ số tích tụ sinh học của PCBs mùa mưa thấp hơn mùa khô, còn hệ số tích tụ sinh học của PAHs mùa mưa cao hơn mùa khô. Tuy nhiên, chúng đều có xu hướng tích tụ tăng dần từ sinh vật bậc thấp là ngao đến sinh vật bậc cao là cá. Như vậy, khả năng tích tụ sinh học được quyết định bởi đặc điểm sinh học của sinh vật nhiều hơn bởi điều kiện môi trường sinh cư của chúng. Theo các báo cáo môi trường quốc gia trình chính phủ hàng năm cho thấy vấn đề ô nhiễm môi trường biển Việt Nam vẫn tiếp tục diễn ra. Và ô nhiễm chất hữu cơ bền PCBs và PAHs đang được quan tâm nghiên cứu theo các mục tiêu của mà Việt Nam tham gia với công ước quốc tế Stochoml. Do đó, cần phải tiếp tụ nghiên cứu sâu rộng hơn về vấn đề này phụ vụ công tác bảo sức khỏe các hệ sinh thái và sức khỏe con người.
84 Hội nghị Khoa học và Công nghệ biển toàn quốc lần thứ V TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Canadian Environmental Quality Guidelines. “Summary of Existing Canadian Environmental Quality Guidlines”. Canada Environment Agency (2003). 2. Đỗ Quang Huy, Dương Thanh Nghị. “Xác định dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật trong mẫu môi trường bằng phương pháp sắc ký khí”. Tạp chí Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên-ĐHQGHN (2001). 3. Dương Thanh Nghị, nnk. “Xây dựng phương pháp phân tích dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật trong mẫu sinh vật biển”. Báo cáo Nhiệm vụ cấp cơ sở. Lưu trữ tại Viện Tài nguyên Môi trường Biển (2001). 4. Dương Thanh Nghị và cs. Đề tài ngành: “Nghiên cứu sự tích tụ PAHs, PCBs trong môi trường nước, trầm tích, sinh vật vùng biển ven bờ, đề xuất giải pháp quản lý, ngăn ngừa nguy cơ tích tụ trong môi trường biển(3vùng trọng điểm Bắc, Trung, Nam)”. Báo cáo tổng kết Lưu trữ tại Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam(2009). 5. Dương Thanh Nghị và cs. Đề tài thành phố Hải Phòng: “Đánh giá khả năng tích tụ chất ô nhiễm hữu cơ bền và kim loại nặng trong môi trường nước, trầm tích và sinh vật ven biển Hải Phòng”. Báo cáo tổng kết Lưu trữ tại Sở Khoa học và Công nghệ Hải Phòng(2010). 6. Gobas, F.A.P.C. 1993. A model for predicting the bioaccumulation of hydrophobic organic chemicals in aquatic food-webs: Application to Lake Ontario. Ecological Modeling 69: 1-17. 7. Cao thu Trang, Vũ Thị Lựu, Dương Thanh Nghị, nnk. “Đề tài: Đánh giá khả năng tích tụ và phân tán các chất ô nhiễm vùng cửa sông ven biển Việt Nam”. Báo cáo tổng kết lưu tại Viện Tài nguyên và Môi trường biển (2007). 8. Phạm Hùng Việt. “Nghiên cứu sự tồn lưu và vận chuyển của các hóa chát gây rối loạn nội tiết tố (EDCs) tại một số vùng ven biển Việt nam”. Báo cáo tổng kết nhiệm vụ hợp tác quốc tế về khoa học và công nghệ theo nghị đinh thư Việt Nam – Hàn Quốc. Đại học Quốc Gia Hà Nội (2007). 9. Phạm Thị Kha, Dương Thanh Nghị, Cao Thị Thu Trang. “Đánh giá bước đầu về Hydrocacborn thơm đa vòng(Polycyclic Aromatic Hyfrocarbons) trong trầm tích vùng biển ven bờ Hải Phòng”. Tuyển Tập Tài nguyên và Môi trường biển. Tập XV. Nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ (2010). 10. U.S. EPA. 1995. Great Lakes Water Quality Initiative technical support document for the procedure to determine bioaccumulation factors. EPA-820-8-005, NTIS PB95187290, 185pp. Người đọc nhận xét: TS. Nguyễn Đức Cự
Tiểu ban Sinh thái, Môi trường và quản lý Biển 85 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG TRONG TRẦM TÍCH TẦNG MẶT VỊNH TIÊN YÊN Trần Đăng Quy 1, Nguyễn Tài Tuệ 2, Mai Trọng Nhuận 1 1 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội 2 Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Biển (CMES) - Trường Đại học Ehime, Nhật Bản Email: quytd@vnu.edu.vn. Tóm tắt Nghiên cứu được tiến hành ở vịnh Tiên Yên thuộc tỉnh Quảng Ninh với 13 nguyên tố vi lượng (NTVL), bao gồm Ni, Co, V, Cd, Cu, Mn, Mo, Cr, Pb, Zn, As, Hg, Sb nhằm làm sáng tỏ về cơ chế phân bố và đánh giá chất lượng trầm tích tầng mặt vịnh Tiên Yên. Kết quả cho thấy, trầm tích tầng mặt vịnh chủ yếu là bùn cát, cát bùn và cát. Hàm lượng các NTVL tập trung cao trong trầm tích trước các cửa sông, giảm dần khi ra xa bờ và đạt giá trị thấp nhất ở phía đông nam. Các NTVL có mối tương quan đồng biến chặt chẽ với nhau, hàm lượng Tổng Cacbon hữu cơ (TOC) và tỉ lệ cấp hạt mịn có ảnh hưởng đến sự phân bố và hàm lượng các NTVL trong trầm tích tầng mặt vịnh. Theo Hướng dẫn tạm thời chất lượng trầm tích của Canada (ISQGs), hệ số địa tích lũy (Igeo) và hệ số tải ô nhiễm (PLI), trầm tích tầng mặt vịnh Tiên Yên đã bị ô nhiễm bởi các NTVL (As, Hg, Sb, Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, Mo). Abstract SPATIAL DISTRIBUTION OF TRACE ELEMENTS IN SURFACE SEDIMENTS OF TIEN YEN BAY The study was done in Tien Yen Bay of Quang Ninh province (northeast Vietnam) to examine the spatial distribution of 13 trace elements,including Ni, Co, V, Cd, Cu, Mn, Mo, Cr, Pb, Zn, As, Hg, Sb in surface sediments of the Bay, in order to understand the mechanisms of trace element concentrations and to assess sediment quality. The results show that the surface sediments were composed of sandy mud, muddy sand, and sand. The trace elements were highly concentrated in sediments close to river mouths and were decreased seaward and southeasternward of the bay. The trace elements positively correlated with each other. The trace element concentrations were controlled by the TOC content and the fine sediment grain size (
86 Hội nghị Khoa học và Công nghệ biển toàn quốc lần thứ V 1. Mở đầu Vịnh Tiên Yên nằm ở phía đông bắc của tỉnh Quảng Ninh, kéo dài từ cửa sông Tiên Yên lên đến Móng Cái, giới hạn về phía tây bởi dãy đảo chắn Cái Bầu - Vĩnh Thực. Phạm vi nghiên cứu bao gồm phần lớn diện tích vịnh Tiên Yên và vùng biển bên ngoài (Hình 1). Sự phân bố và ô nhiễm NTVL trong trầm tích vịnh Tiên Yên đã được nghiên cứu trong quá trình lập bản đồ địa chất môi trường, trong đề tài KC.09.05/06-10, trong quy hoạch nuôi trồng thủy sản [5] và các nghiên cứu khác [1; 2]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này vẫn còn chưa hệ thống và đầy đủ. Sự thiếu hụt thông tin này đã gây khó khăn cho công tác quy hoạch sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên vịnh Tiên Yên. Mục tiêu của nghiên cứu này là làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, mức độ ô nhiễm, ảnh hưởng của tỉ lệ cấp hạt mịn và tổng carbon hữu cơ (TOC) tới các NTVL trong trầm tích vịnh Tiên Yên. Kết quả nghiên cứu góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu khoa học cho việc định hướng sử dụng bền vững tài nguyên, bảo vệ môi trường vịnh. 2. Phương pháp nghiên cứu Hoạt động khảo sát thực địa được tiến hành vào tháng 7 năm 2007, trong quá trình khảo sát thực địa thu thập 36 mẫu trầm tích tầng mặt (Hình 1). Mẫu trầm tích được lấy bằng gàu inox, đóng vào túi PE và bảo quản lạnh ở nhiệt độ dưới 4 oC cho đến khi phân tích. Mẫu trầm tích được sấy khô ở nhiệt độ 60 oC đến khối lượng không đổi. Mẫu trầm tích khô qua các bước xử lý khác nhau được phân tích độ hạt bằng phương pháp rây và pipet, phân tích TOC bằng máy phân tích tỉ số khối lượng đồng vị (IRMS) (ANCA-SL, PDZ Europa, Ltd.), phân tích NTVL bằng phương pháp Khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS) (Elan 9000, PerkinElmer). Phương pháp tính toán Hệ số tập trung: Td = Ctb/Cn, trong đó: Ctb và Cn lần lượt là hàm lượng trung bình của NTVL trong khu vực nghiên cứu và trong trầm tích biển nông thế giới (HLTBTG) theo Vinogradov (1967). Phương pháp tính toán Hệ số Igeo: được xác định bởi Igeo = log2 (Cn/1,5Bn), với Cn là hàm lượng NTVL trong mẫu, Bn là hàm lượng NTVL nền lấy theo hàm lượng trung bình trong đá phiến sét của Turekian và Wedepohl (1961), 1,5 là hệ số hiệu chỉnh. Theo Igeo, mức độ ô nhiễm các NTVL được chia ra làm 7 nhóm: không ô nhiễm (≤ 0); từ không ô nhiễm đến ô nhiễm trung bình (0 - 1); ô nhiễm trung bình (1 - 2); từ ô nhiễm trung bình đến ô nhiễm nặng (2 - 3); ô nhiễm nặng (3 - 4); ô nhiễm nặng đến ô nhiễm rất nặng (4 - 5); và ô nhiễm rất nặng (> 5). Phương pháp tính toán Hệ số nhiễm bẩn (CF): được sử dụng để đánh giá mức độ tích lũy NTVL trong trầm tích. Hệ số CF được xác định theo công thức CF = Cm/Cn, trong đó, Cm là hàm lượng NTVL trong mẫu, Cn là hàm lượng NTVL nền cũng lấy theo hàm lượng trung bình trong đá phiến sét của Turekian và Wedepohl (1961). Từ hệ số CF, Müller (1979) đã tính hệ số tải ô nhiễm (PLI): PLI  n CF1 * CF2 * CF3 * ... * CFn , trong đó, CF1, CF2, CF3,…, CFn lần lượt là hệ số nhiễm bẩn của các kim loại vi lượng thứ 1, 2, 3,…, n. Theo PLI, mức độ ô nhiễm tổng các NTVL trong trầm tích được phân thành 5 cấp: 1 > PLI - Không ô nhiễm; 1< PLI < 3 - Ô nhiễm nhẹ; 3 < PLI < 12 - Ô nhiễm trung bình; 12 < PLI < 48 - Ô nhiễm nặng; PLI > 48 - Ô nhiễm rất nặng [3].
Tiểu ban Sinh thái, Môi trường và quản lý Biển 87 3. Kết quả và thảo luận Trầm tích tầng mặt trong vùng chủ yếu là cát bùn và bùn cát ở phía trong vịnh và trầm tích cát ở vùng biển bên ngoài các đảo chắn. Trên sơ đồ phân bố tỉ lệ cấp hạt mịn (
88 Hội nghị Khoa học và Công nghệ biển toàn quốc lần thứ V Bảng 1. Hàm lượng NTVL (mg/kg) và TOC (%) trong trầm tích tầng mặt vịnh Tiên Yên Ni Co V Cu Cd Mn Mo Giá trị trung bình 15,7 6,3 25,5 24,7 0,08 215,4 3,0 Giá trị nhỏ nhất 3,8 2,5 2,2 3,7 0,00 73,9 0,8 Giá trị lớn nhất 34,6 11,7 68,0 67,1 0,24 383,2 7,5 Hệ số Td 0,11 0,16 0,18 0,19 0,20 0,25 0,33 Cr Pb Zn As Hg Sb TOC Giá trị trung bình 28,6 25,0 99,2 17,1 6,6 46,0 0,72 Giá trị nhỏ nhất 7,0 10,4 32,1 5,2 0,0 11,5 0,20 Giá trị lớn nhất 73,4 51,0 212,3 34,0 39,1 116,6 2,02 Hệ số Td 0,33 0,56 0,76 1,7 6,6 46,0 Dựa trên phân tích mối tương quan, 13 NTVL có thể chia làm hai nhóm (Bảng 2). Nhóm thứ nhất gồm 10 NTVL Ni, Co, V, Cd, Cu, Mn, Mo, Cr, Pb, As có mối tương quan cặp đồng biến từ trung bình đến rất chặt chẽ với nhau. Nhóm thứ hai gồm ba NTVL còn lại thường không thể hiện mối tương quan hoặc tương quan yếu với nhóm thứ nhất vì hàm lượng ba NTVL này không ổn định, có nhiều mẫu có hàm lượng dưới giới hạn phát hiện của phép phân tích. Hàm lượng TOC và tỉ lệ cấp hạt mịn thường có tương quan yếu tới trung bình, một số ít là tương quan chặt với các NTVL nhóm thứ nhất, không tương quan với nhóm NTVL thứ hai.