Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu quá trình tích lũy một số kim loại trong cá Chép (Cyprinus carpio) nuôi tại trại Quang Trung, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn đánh giá ảnh hưởng của môi trường nuôi (trầm tích, nước) và thức ăn tới sự tích lũy một số kim loại nặng (Cu, Zn, Pb, Cd) trong cá chép nuôi tại trại Quang Trung, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu quá trình tích lũy một số kim loại trong cá Chép (Cyprinus carpio) nuôi tại trại Quang Trung, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ********** BÙI THỊ BÍCH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÍCH LŨY MỘT SỐ KIM LOẠI TRONG CÁ CHÉP (CYPRINUS CARPIO) NUÔI TẠI TRẠI QUANG TRUNG, TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ********** BÙI THỊ BÍCH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÍCH LŨY MỘT SỐ KIM LOẠI TRONG CÁ CHÉP (CYPRINUS CARPIO) NUÔI TẠI TRẠI QUANG TRUNG, TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ ĐỨC LỢI Hà Nội – 2015
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả đƣa ra trong luận văn này là trung thực và chƣa từng công bố trong bất kỳ công trình nào. Hà Nội, tháng 01 năm 2015 Tác giả Bùi Thị Bích i
LỜI CẢM ƠN Để hoàn th ành luận văn thạc sỹ này, không chỉ bằ ng sự cố gắ ng hế t mình của bản thân mà tôi còn nhận được sự ủng h ộ, giúp đỡ nhiệt tình từ phía Vi ện, nhà trường, thầy cô, gia đình và bạn bè. Trước hế t tôi xin gửi lời cảm ơn chân thàn h tới các cán b ộ trong Phòng phân tích - Viện Hóa học, Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Đặc biệt, tôi xin được bày tỏ lòng biế t sâu sắ c tới TS . Vũ Đức Lợi, người đã tận tình chỉ bảo , hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiê ̣n đề tài. Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo Khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng Thủy sản, ĐH Nông nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ tôi rất nhiệt tình trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi cũng xin gửi lời biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã luôn ở bên động viên và tạo điề u kiê ̣n giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành đề .tài Một lầ n nữa tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 01 năm 2015 Học viên Bùi Thị Bích ii
MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ vi DANH MỤC BẢNG .................................................................................................vii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 3 1.1. Những nghiên cứu liên quan đến đề tài ............................................................... 3 1.1.1. Trên thế giới. ..................................................................................................... 3 1.1.2. Ở Việt nam ........................................................................................................ 5 1.2. Cá chép và sự tích lũy kim loại trong cá .............................................................. 7 1.2.1. Một số đặc điểm sinh học của cá chép .............................................................. 7 1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hƣởng đến sự tích lũy kim loại vào cá [49] ............. 9 1.3. Giới thiệu về kim loại nặng ................................................................................ 12 1.3.1. Kim loại Đồng [10, 21, 25, 35] ....................................................................... 13 1.3.2. Kim loại Kẽm [10, 21, 25,, 33, 38] ................................................................. 14 1.3.3. Kim loại Chì .................................................................................................... 15 1.3.4. Kim loại Cadimi .............................................................................................. 16 1.4. Một số phƣơng pháp hiện đại để phân tích lƣợng vết các ion kim loại nặng. ............................................................................................................... 17 1.4.1. Các phƣơng pháp điện hóa [7] ........................................................................ 17 1.4.2. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng sử dụng nguồn cảm ứng cao tần ICP – MS [13]19 1.4.3. Các phƣơng pháp quang phổ ........................................................................... 19 1.5. Giới hạn cho phép của kim loại trong nƣớc, trầm tích, cá chép ...................... 24 1.6. Mức độ tích lũy lũy sinh học của các kim loại trong cá [52] ............................. 25 1.7. Khu vực nghiên cứu [2] ..................................................................................... 26 iii
Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 28 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................................... 28 2.2. Đối tƣợng nghiên cứu......................................................................................... 28 2.3. Trang thiết bị, hóa chất....................................................................................... 28 2.3.1. Thiết bị, dụng cụ ............................................................................................. 28 2.3.2. Hóa chất .......................................................................................................... 29 2.4. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 29 2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................... 30 2.5.1. Vị trí lấy mẫu .................................................................................................. 30 2.5.2. Phƣơng pháp lấy mẫu ...................................................................................... 31 2.6. Tiến hành thực nghiệm....................................................................................... 31 2.6.1. Tiền xử lí mẫu ................................................................................................. 31 2.6.2. Quy trình phân tích hàm lƣợng kim loại ......................................................... 32 2.7. Tối ƣu hóa các điều điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn, Cd và đánh giá phƣơng pháp ............................................................................................. 33 2.7.1. Tối ƣu hóa các điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn, Cd ............................ 33 2.7.2. Xây dựng đƣờng chuẩn ................................................................................... 34 2.7.3. Đánh giá phƣơng pháp [24] ............................................................................ 34 2.8. Xử lí số liệu thực nghiệm ................................................................................... 36 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 37 3.1. Các điều kiện đo phổ AAS của Cu, Pb, Zn và Cd ............................................. 37 3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Cu, Pb, Zn và Cd........................................... 40 3.3. Đánh giá phƣơng pháp ....................................................................................... 42 3.4. Kết quả phân tích hàm lƣợng các kim loại Cu, Zn, Pb, Cd trong mẫu nƣớc, trầm tích, thức ăn và các bộ phận của cá chép. ................................... 46 3.4.1. Hàm lƣợng kim loại trong mẫu nƣớc .............................................................. 46 3.4.3. Hàm lƣợng kim loai trong mẫu thức ăn .......................................................... 54 3.4.4. Hàm lƣợng kim loại trong mẫu cá .................................................................. 55 iv
3.5. Ảnh hƣởng của các môi trƣờng chứa kim loại nặng lên hệ số tích tụ sinh học của các mô cá chép .................................................................................. 66 3.6. Mối tƣơng quan về sự tích lũy của từng kim loại giữa các bộ phận của cá .................................................................................................................... 70 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 75 v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS : Atomic Absorption Spectrometry AES : Atomic Emission Spectrometry Cd : Cadimi Cu : Đồng EC : European Commission GF : Graphit Furnace GHCP : Giới hạn cho phép HCL : Hollow cathode lamp F : Flame LOD : Giới hạn phát hiện LOQ : Giới hạn định lƣợng Pb : Chì QCVN : Quy chuẩn Việt Nam RSD : Độ lệch chuẩn tƣơng đối SD : Độ lệch chuẩn TB : Trung bình TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam WHO : Tổ chức y tế thế giới Zn : Kẽm vi
DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong nƣớc (mg/l)24 Bảng 1.2: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong trầm tích ....25 theo khối lƣợng khô (mg/kg) ....................................................................................25 Bảng 1.3: Quy định giá trị giới hạn các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong cá ...............25 theo khối lƣợng ƣớt (mg/kg) .....................................................................................25 Bảng 3.1: Các điều kiện đo phổ F-AAS của Cu và Zn ...................................... 39 Bảng 3.2: Các điều kiện đo phổ GF-AAS của Cu, Zn, Pb và Cd ..........................380 Bảng 3.3: Chƣơng trình hóa nhiệt độ cho lò graphit của Cu, Zn, Pb và Cd ...........391 Bảng 3.4: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Cu .................................................402 Bảng 3.5: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Zn .................................................402 Bảng 3.6: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Pb ..................................................413 Bảng 3.7: Kết quả đo độ hấp thụ của kim loại Cd .................................................413 Bảng 3.8: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phƣơng pháp khi phân tích .......424 kim loại Cu 42 Bảng 3.9: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phƣơng pháp khi phân tích .......424 kim loại Zn 42 Bảng 3.10: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phƣơng pháp khi phân tích ......435 kim loại Pb 43 Bảng 3.11: Xác định LOD, LOQ và độ chụm của phƣơng pháp khi ......................435 phân tích kim loại Cd ................................................................................................43 Bảng 3.12: Độ đúng của phƣơng pháp khi phân tích kim loại Cu .........................446 Bảng 3.13: Độ đúng của phƣơng pháp khi phân tích kim loại Zn ..........................446 Bảng 3.14: Độ đúng của phƣơng pháp khi phân tích kim loại Pb ..........................457 Bảng 3.15: Độ đúng của phƣơng pháp khi phân tích kim loại Cd ..........................457 Bảng 3.16: Kết quả phân tích Cu, Zn, Pb và Cd trong mẫu chuẩn DORM-3 .........468 Bảng 3.17: Hàm lƣợng kim loại tổng số trong nƣớc qua 3 đợt lấy mẫu (µg/l) ........49 Bảng 3.18: Hàm lƣợng tổng của kim loại trong trầm tích qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg)491 vii
Bảng 3.19: Hàm lƣợng các kim loại nặng dạng trao đổi trong trầm tích qua 3 đợt nghiên cứu (mg/kg) .............................................................................524 Bảng 3.20: Hàm lƣợng kim loại trong thức ăn qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg khô) .....546 Bảng 3.21: Hàm lƣợng kim loại tổng số trong cơ cá qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg khô)568 Bảng 3.22: Hàm lƣợng kim loại tổng số trong gan cá qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg khô) .....................................................................................................591 Bảng 3.23: Hàm lƣợng kim loại tổng số trong ruột cá qua 3 đợt lấy mẫu (mg/kg khô) .....................................................................................................613 Bảng 3.24 : Hàm lƣợng kim loại tổng số trong mang cá qua 3 đợt lấy mẫu ..........646 Bảng 3.25: Hệ số tích lũy kim loại (BSAF) trong trầm tích, (BCF) trong nƣớc và thức ăn đối với các cơ quan của cá qua 3 đợt lấy mẫu…………………..................72 Bảng 3.26: Hệ số tƣơng quan về sự tích lũy kim loại giữa các bộ phận của cá .....704 viii
DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1: Hình ảnh về cá chép ...................................................................................7 Hình 1.2: Cấu tạo của cá chép.....................................................................................7 Hình 1.3: Quá trình tích lũy kim loại trong cá ..........................................................12 Hình 1.4: Hệ thống máy AAS .................................................................................233 Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu .................................................................................313 Hình 3.1: Đƣờng chuẩn của Cu ..............................................................................413 Hình 3.2: Đƣờng chuẩn của Zn ..............................................................................413 Hình 3.3: Đƣờng chuẩn của Pb ..............................................................................413 Hình 3.4: Đƣờng chuẩn của Cd ..............................................................................413 Hình 3.5: Hàm lƣợng kim loại trong nƣớc qua 3 đợt lấy mẫu ................................480 Hình 3.6: Hàm lƣợng kim loại tổng số trong trầm tích qua 3 đợt lấy mẫu. ............502 Hình 3.7: Hàm lƣợng kim loại trong trầm tích dạng trao đổi qua 3 đợt lấy mẫu ......................................................................................................535 Hình 3.8: Hàm lƣợng kim loại trong thức ăn ba đợt lấy mẫu ................................557 Hình 3.9: Hàm lƣợng kim loại trong cơ cá qua 3 đợt lấy mẫu. ................................59 Hình 3.10: Hàm lƣợng kim loại trong gan cá qua 3 đợt lấy mẫu............................602 Hình 3.11: Hàm lƣợng kim loại trong ruột cá qua 3 đợt lấy mẫu. ..........................624 Hình 3.12: Hàm lƣợng kim loại trong mang cá qua 3 đợt lấy mẫu ........................635 ix
MỞ ĐẦU Hiện nay, khi mức sống của ngƣời dân từng bƣớc đƣợc nâng cao thì vệ sinh an toàn thực phẩm đang trở thành vấn đề đƣợc quan tâm của toàn xã hội. Đặc biệt, khi Việt Nam gia nhập WTO thì đây là một thách thức to lớn. Vấn đề vệ sinh, an toàn thực phẩm nói chung và vệ sinh, an toàn thực phẩm thủy sản nói riêng đang là mối quan tâm to lớn đối với các nhà sản xuất thực phẩm và ngƣời tiêu dùng trong, ngoài nƣớc. Các thành phần gây không an toàn và vệ sinh cho ngƣời sử dụng thực phẩm rất đa dạng, trong đó có thành phần các kim loại nặng. Nhiều nghiên cứu cho thấy, các kim loại nặng là một trong những nguồn gây ô nhiễm cho môi trƣờng, có khả năng tích lũy cao và gây độc cho hầu hết các sinh vật trên cạn, dƣới nƣớc, trong đó có cả con ngƣời. Các kim loại nặng trong môi trƣờng đƣợc đƣa vào thực phẩm qua chuỗi thức ăn và tích lũy ở các mô cơ, xƣơng, tim, bộ phận sinh dục, cơ quan tiêu hóa của các động vật thủy sản. [8] Trong những năm gần đây, ngành thủy sản Việt Nam đã có những bƣớc phát triển đáng ghi nhận không những đáp ứng đƣợc thị trƣờng trong nƣớc mà còn trở thành ngành hàng xuất khẩu chủ lực. Mặc dù chất lƣợng vệ sinh an toàn cho hàng thủy sản đã có những bƣớc cải thiện đáng kể, nhƣng vấn đề ô nhiễm, dƣ lƣợng kháng sinh, kim loại nặng vẫn còn là vấn đề cần quan tâm, đặc biệt sản phẩm phục vụ tiêu dùng nội địa. Nguyên nhân của tình trạng trên là do chƣa có chỉ đạo thống nhất cho nuôi trồng thủy sản, mà chủ yếu là phát triển tự phát, quy mô vừa và nhỏ, các ao nuôi chƣa có ao xử lý nƣớc nuôi và nƣớc thải. Chính vì vậy trong thời gian qua hiện tƣợng để ô nhiễm môi trƣờng nuôi do con ngƣời tạo ra từ nguồn nƣớc thải công nghiệp, sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, nƣớc thải chăn nuôi...làm cho thủy sản bị nhiễm bệnh, nhiễm hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng. Trong điều kiện đó, cùng với sự thiếu hiểu biết, ý thức cộng đồng kém nên việc cho thêm một số kim loại quá mức cho phép vào thức ăn chăn nuôi công nghiệp của vật nuôi nhằm phòng bệnh và tăng khả năng tiêu hóa cũng đƣợc xem là yếu tố gây nên sự ô nhiễm kim loại nặng cho môi trƣờng cần đƣợc quan tâm. 1
Cá chép là một loài cá nƣớc ngọt có nguồn gốc từ Châu Âu, Châu Á. Cá có thể nuôi đơn, nuôi ghép cho năng suất cao đƣợc nuôi rộng rãi, có khả năng cung cấp sản phẩm giàu dinh dƣỡng quan trọng cho ngƣời tiêu dùng.Với tập tính sinh sống ở tầng đáy, nơi có nhiều bùn bã hữu cơ, thức ăn đáy và cỏ nƣớc nên khả năng hấp thụ kim loại vào cơ thể của cá chép là rất lớn. Con đƣờng hấp thu kim loại nặng vào cơ thể cá có thể từ môi trƣờng nƣớc, trầm tích và thức ăn. Trại Quang Trung thuộc khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng thủy sản, Trƣờng Đại học nông nghiệp Hà Nội (nay là Học viện Nông nghiệp Việt Nam) đƣợc xây dựng và đi vào hoạt động từ những ngày đầu thành lập trƣờng. Với diện tích 27 ha, trại phát triển theo hƣớng VAC (vƣờn - ao - chuồng). Tuy nhiên, do vị trí địa lý của trại nằm cuối nguồn nƣớc của sông Cầu Bây nơi tiếp xúc với nƣớc thải từ các khu công nghiệp, thuốc bảo vệ thực vật từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, các phòng thí nghiệm nên có hiện tƣợng ô nhiễm nặng. Mặc dù vậy, đây lại là nguồn cấp nƣớc chính cho các ao, hồ tại khu vực này. Xuất phát từ thực tế đó, việc kiểm soát an toàn thực phẩm nói chung và ô nhiễm kim loại nặng nói riêng trên thủy sản trong khu vực trại là rất cần thiết. Từ những vấn đề trình bày ở trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu quá trình tích lũy một số kim loại trong cá Chép (Cyprinus carpio) nuôi tại trại Quang Trung, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội” với 4 kim loại nghiên cứu là: Đồng (Cu), Chì (Pb), Kẽm (Zn) và Cadimi (Cd). Vì vậy, mục tiêu của luận văn đặt ra là: Tối ƣu hóa phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) có khả năng xác định một số kim loại nặng (Cu, Zn, Pb, Cd) trong mẫu cá. Đánh giá ả nh hƣởng của môi trƣờng nuôi (trầm tích,nƣớc) và thức ăn tới sự tích lũy một số kim loại nặng (Cu, Zn, Pb, Cd) trong cá chép nuôi tại trại Quang Trung, trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội 2
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1. Những nghiên cứu liên quan đến đề tài 1.1.1. Trên thế giới. Trong nhƣ̃ng năm gầ n đây, song song với quá trình công nghiê ̣p hóa, hiê ̣n đa ̣i hóa thì vấn đề ô nhiễm kim loại nặng càng ngày càng nghiêm trọng. Sự tích tụ kim loại nặng trong môi trƣờng số ng sẽ ảnh hƣởng đến đời sống của các loài cá , gây ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng thông qua chuỗi thức ăn. Năm 1946, ở vùng Fuchen, thuộc quận Toyoma (Nhật Bản), xuất hiện một hội chứng với đặc điểm là biến dạng xƣơng, dễ gãy xƣơng, đau cơ, rối loạn thận và gọi là bệnh Itai, đã làm hàng trăm ngƣời chết, thu đƣợc sự chú ý của giới y học trong vùng. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra mỗi bệnh nhân đã hấp thụ mỗi ngày 600mg Cd do ăn gạo nhiễm nƣớc sông Jinsu bị ô nhiễm bởi quặng và xỉ từ một nhà máy chế biến Cd. Cũng ở Nhật Bản, vùng đồng bằng Phusan khá phì nhiêu, vào năm 1931, công ty khoáng sản khai thác mỏ Zn mở xí nghiệp luyện kim trên thƣợng lƣu sông Sentony, nƣớc thải của xí nghiệp chứa nhiều Zn và Cd làm nƣớc của sông bị ô nhiễm nặng. Các loài cá ở đây chứa hàm lƣợng Cd cao gây nhiễm độc cho ngƣời. Năm 1965, nƣớc sông Derwet ở Trandmania đƣợc cảnh báo là nhiễm nặng Cd, các con sò ở vùng này nhiễm lƣợng Cd cao. [28] Viện Quốc tế quản lý nƣớc (IWMI) đã khảo sát đất và tài nguyên nƣớc vùng Phra That Phadaeng và Mae Tao ở khu vực lòng chảo Huay Mac Tao (Thái Lan), cho thấy vùng này nhiễm Cd cao gấp 94 lần tiêu chuẩn cho phép. Ở Tây Ban Nha, vào mùa hè năm 1988, ngƣời ta đã kiểm tra hàm lƣợng Pb, Hg và Cd trong 31 loài cá lấy mẫu từ 25 trạm ở dọc bờ biển Địa Trung Hải, kết quả cho thấy hàm lƣợng các kim loại đã tăng lên 30 lần và có thể gây ảnh hƣởng cho con ngƣời qua chuỗi thức ăn. [28] Tháng 3 năm 2008 R.Vinodhini Msc và cộng sự đã tiến hành thí nghiệm cho cá chép tiếp xúc với Cr, Ni, Cd và Pb ở nồng độ gây chết trong 32 ngày. Kết quả 3
cho thấy sự tích lũy tăng dần trong gan. Thứ tự kim loại nặng tích lũy trong mang và gan là: Cd>Pb>Ni>Cr và Pb>Cd>Ni>Cr. Tƣơng tự trong thận và cơ theo thứ tự: Pb>Cd>Cr>Ni và Pb>Cr>Cd>Ni. Trong tất cả các kim loại nặng, sự tích lũy sinh học của Pb và Cd tăng lên đáng kể trong các mô của cá chép. [50] Năm 1996 tác giả Peter Vigh và cộng sự đã so sánh nồng đô ̣ ô nhiễm của kim loại nặng trong cá đƣợc nuôi giữa ao bị ảnh hƣởng bới thức ăn ô nhiễm với hồ nông phú dƣỡng. Nồng độ Ni, Cu, Zn, Cd , Pb và Hg đã đƣợc xác định trong mang, gan, thận, cơ và ruột cá thu thập từ hồ Balalon (Hungary) và từ một ao cá của một trang trại cá gần đó. Kết quả nồng độ kim loa ̣i hầ u hế t cao nhất trong thận hoặc gan, thấp nhất trong cơ hoặc ruột. Nồ ng đô ̣ Ni th ấp hơn ở gan, cơ và mang cá từ hồ Balalon, cao hơn ở ao do có nguồ n nƣớc thải . Nồ ng đô ̣ Hg cũng thấp hơn trong ruột cá ở hồ Balaton, nhƣng các bô ̣ phâ ̣n cơ thể khác cao hơn ở ruô ̣t. [48] Gudrun De Boeck và cô ̣ng sƣ̣ (2004) đã công bố nghiên cƣ́u so sánh về sƣ̣ tích lũy sinh học của Cu và tốc độ t ích lũy đối với 3 loài cá : cá chép, cá hồi cầu vồ ng và cá hồ i vân . Kế t quả cho thấ y sƣ̣ tić h lũy của Cu khác nhau rõ giữa các loài. Cụ thể: Đối với cá hồi cầu vồng dƣ lƣợng và tốc độ tích lũy kim loại ở gan cao hơn. Đối với cá chép dƣ lƣợng kim loạ i ở gan thấ p nhƣng dƣ lƣơ ̣ng và tố c đô ̣ tić h lũy ở thâ ̣n cao, Đối với cá hồi vân, dƣ lƣơ ̣ng và tố c đô ̣ tích lũy ở mang là thấ p nhấ t . [44] Christine vde Conto Cinier và cộng sự (1999) đã nghiên cứu về sự tích lũy và đào thải Cd của cá chép trong và sau khi tiếp xúc với chất ô nhiễm. Cá đƣợc nuôi trong hồ xây bê tông rộng 1000 lít với dòng chảy liên tục 8lít/phút của nƣớc giếng trong 2 năm. Nồng độ Cd duy trì ở mức 53mg/lít trong một hồ và 443mg/lít trong một hồ khác ở 127 ngày. Kết quả, nồng độ Cd tăng mạnh trong thận và gan trong khi mức độ ô nhiễm trong cơ chỉ có ý nghĩa sau 106 ngày. Sau thời gian 127 ngày tiếp xúc với Cd 53mg/l, nồng độ Cd đã cao gấp 4 lần trong thận, 50 lần trong gan và cao hơn so với cơ. Đối với tiếp xúc Cd 443mg/l, nồng độ Cd ở thận cao gấp 2 lần so với gan và gấp 100 lần so với cơ. Trong thận và gan, nồng độ độc hại tăng khi nồng độ chất gây ô nhiễm trong nƣớc tăng [41]. 4
Năm 2006 Barbara jeziers và cộng sự cho thấy sự tích lũy kim loại phụ thuộc vào nồng độ kim loại, thời gian tiếp xúc, cách hấp thụ kim loại, điều kiện môi trƣờng (nhiệt độ, pH, độ cứng, độ mặn) và các yếu tố nội tại khác (tuổi cá, thói quen ăn uống). Hầu hết các kim loại tích lũy trong gan, thận và mang. Cơ cá tích lũy thấp nhất so với các mô khác. Tích lũy kim loại trong các cơ quan của cá gây ra các tổn thƣơng cấu trúc và rối loạn chức năng. Khả năng tích lũy theo thứ tự Fe>Zn>Pb>Cu>Cd>Hg. Nồng độ Zn có thể lên đến 300µg/g trọng lƣợng khô. Nồng độ lớn nhất của Cu và Pb thấp hơn và thƣờng không vƣợt quá 10µg/g khô. Cd và Pb tích lũy lƣợng thấp hơn và không vƣợt quá 1µg/g khô. [39]. Để tìm hiểu sự tích lũy Cd qua hai con đƣờng khác nhau giữa ăn và uống. Năm 1995 Kraal và cộng sự đã cho cá chép tiếp xúc với 2 nguồn khác nhau là thức ăn nhiễm Cd và nƣớc uống nhiễm Cd trong 4 tuần tại phòng thí nghiệm. Khi tiếp xúc với thức ăn nhiễm Cd thì cá đƣợc nuôi trong nguồn nƣớc sạch và thức ăn là ấu trùng Chironomid có lƣợng Cd là 99µg/l. Khi nuôi trong nƣớc nhiễm Cd 100µg/l thì cá đƣợc cho ăn thức ăn không nhiễm Cd. Kết quả cho thấy với thí nghiệm ăn thức ăn nhiễm Cd, sự tích lũy giảm theo thứ tự Ruột > thận ≥ gan = mang > cơ. Trong thí nghiệm nƣớc nhiễm Cd, sự tích lũy giảm theo thứ tự ruột > mang > thận > gan > cơ. [45] Gần đây, năm 2012 Levent Bat và cộng sự đã lựa chọn cá bơn Psetta maxima để đánh giá khả năng tích lũy một số kim loại Zn, Cu, Pb và Cd trong cơ, gan và tuyến sinh dục. Kết quả nồng độ Zn cao nhất tiếp theo là Cu, Pb và Cd thấp nhất trong cơ và các cơ quan (tuyến sinh dục và gan). Nồng độ kim loại trong gan có giá trị cao nhất, trong khi ở cơ là thấp nhất. [46] 1.1.2. Ở Việt nam Ở nƣớc ta, song song với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc thì vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm, đặc biêt là sản phẩm thủy sản đang là mối quan tâm rất lớn của tất cả các ban ngành. 5
Thời gian vừa qua, nhiều phƣơng tiện truyền thông, mạng xã hội đƣa thông tin về nghiên cứu của một nhóm các nhà khoa học thuộc trƣờng Đại học Y Hà Nội. Theo khảo sát, nghiên cứu của các nhà khoa học này khẳng định có tới 98% mẫu thủy sản ở các ao hồ Hà Nội bị nhiễm kim loại nặng nhƣ chì, thủy ngân, asenic, cadimi [36]. Thông tin trên đã ảnh hƣởng đến sản xuất, kinh doanh, tiêu dùng và gây hoang mang trong dƣ luận xã hội đối với sản phẩm thủy sản trên địa bàn Hà Nội. Trƣớc thông tin trên, Cục An toàn thực phẩm cũng đã phối hợp với Chi Cục An toàn vệ sinh thực phẩm Hà Nội , Chi cu ̣c Thủy Sản Hà Nô ̣i tiế n hành kiểm tra 13 mẫu cá các loa ̣i, tôm, ốc, cua, trai, hế n ta ̣i 6 chơ ̣ trên địa bàn Hà Nội. Kết quả cho thấy, với các mẫu gồm: hến, ốc, trai có 2 chỉ tiêu về cadimi và chì dƣới ngƣỡng, riêng chỉ tiêu asen vƣợt giới hạn cho phép trong khoảng 1,66-2,3 lần. Nhƣ vâ ̣y thông tin Thủy sản ở Hà Nội “ăn kim loại” là chƣa chính xác song cũng đặt ra nhiều lo ngại đối với vấn đề an toàn thực phẩm của ngƣời tiêu dùng trong khu vực. Nghiên cứu của Trần Thị Phƣơng (2012) về đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong một số nhóm sinh vật tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn cho thấy nƣớc ở 2 hồ đều bị ô nhiễm kim loại Cu, Pb, As, còn đối với kim loại Cd, Hg đƣợc tìm thấy với hàm lƣợng thấp và đều ở dạng vết. Trong bùn đáy hồ Trúc Bạch bị ô nhiễm Cu, Pb, As. Hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn đáy luôn cao hơn hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc. Cá ở hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn có hàm lƣợng Pb vƣợt tiêu chuẩn quy định của bộ y tế, dao động từ 0.5112mg/kg đến 1,9640 mg/kg. [17] Phan Thị Kim Ngà và cộng sự (2012) đã nghiên cứu mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong hồ Công Viên 29/3 – Thành phố Đà Nẵng. Kết quả cho thấy hầu hết ở các điểm lấy mẫu nƣớc, kim loại Pb đều vƣợt từ 1,01 đến 1,43 lần, Cd vƣợt từ 1,1 đến 1,54 lần và Hg đều vƣợt từ 1,2 đến 2,5 lần so với QCVN 08-2008. Các mẫu trầm tích lấy trong hồ đa số Pb vƣợt từ 1,04 đến 1,1 lần và Hg tất cả vƣợt từ 3,5 đến 5,2 lần so với QCVN 08-2008. Theo QCVN 8-2- 2011 Bộ Y tế. [11] Tạp chí phân tích hóa lí và sinh học tập 12, số 1/2007, tác giả Dƣơng Quang Phùng và cộng sự đã phân tích đánh giá hàm lƣợng một số ion kim loại nặng trong 6
nƣớc hồ nuôi cá ở Quận Hoàng Mai. Kết quả cho thấy hàm lƣợng Cd2+ từ 0,051mg/l đến 0,063 mg/l, ion Pb2+ từ 8,1 mg/l đến 9,3 mg/l, ion Cu2+ từ 0,39 mg/l đến 0,53mg/l. Theo tiêu chuẩn cho phép các ion Cd 2+, Pb2+, Cu2+ lần lƣợt cao gấp 5,1 đến 6,3 lần, 165,9 đến 186,4 lần và 4 đến 5,3 lần giới hạn cho phép.[15] 1.2. Cá chép và sự tích lũy kim loại trong cá 1.2.1. Một số đặc điểm sinh học của cá chép 1.2.1.1. Hệ thống phân loại và cấu tạo của Cá chép Hệ thống phân loại: Cá chép có tên khoa học là Cyprinus carpio Theo phân loại của FAO, cá chép thuộc: Bộ: Cyprinifomes Họ: Cyprinidae Giống: Cyprinus Loài: Cyprinus carpio Hình 1.1: Hình ảnh về cá chép Thận Mang Vây Bóng Mắt hơi đuôi Miệng Đôi dịch hoàn Nắp mang Ruột Gan Hình 1.2: Cấu tạo của cá chép 7
1.2.1.2. Sự phân bố, dinh dưỡng và giá trị kinh tế của cá chép Phân bố: Cá chép phân bố tự nhiên rộng khắp các Châu lục trên thế giới trừ Nam Mỹ, Tây Bắc Mỹ, Madagasca và châu Úc. Cá chép đƣợc nuôi lâu đời ở Trung Quốc khoảng 2000 năm và trên 600 năm ở châu Âu [8]. Hiện nay cá chép là một trong những đối tƣợng nuôi chính trong các ao ở châu Âu, châu Á nhƣ: Trung Quốc, Việt Nam, Hungary, Đức…và là một đối tƣợng quan trong trong cơ cấu đàn cá nuôi. Ở Việt Nam, cá chép sống tự nhiên trong các vực nƣớc ngọt ở các tỉnh phía Bắc, giới hạn về tự nhiên của cá này về phía Nam là sông Ba, Nam Trung Bộ (Nguyễn Hữu Dực, 1997). Hiện nay do việc di cƣ và thuần hóa nên cá chép đã phát tán ra nhiều vực nƣớc trong tự nhiên. Ở nƣớc ta có 8 loài cá chép trong đó có 5 loài chép nội: chép tím, chép Bắc Cạn, chép vẩy, chép bạc, chép trắng và 3 loài chép nhập nội là: chép Hung vẩy, chép Hung trần và chép vàng Indonesia. [6] Tập tính sinh sống: Trong vực nƣớc cá chép sống ở vùng nƣớc rộng với dòng nƣớc chảy chậm, sống ở tầng đáy, nơi có nhiều bùn bã hữu cơ, thức ăn đáy và cỏ nƣớc. Ngƣỡng nhiệt độ mà cá chịu đựng đƣợc nằm trong khoảng 0-40oC, tối ƣu trong khoảng 20-27 oC. Chúng sống đƣợc trong điều kiện O2 từ 3-8 mg/l, pham vi giới hạn pH 4-9, pH thích hợp là 7-7,5 [26]. Dinh dƣỡng [5]: Cá chép là loài ăn tạp nhƣng thiên về động vật. Trong ống tiêu hóa của cá chép thức ăn khá đa dạng nhƣ mảnh vụn thực vật, hạt, rễ cây, các loài giáp xác (Copepoda, Decapoda, Malacostinea), ấu trùng muỗi (Chironimidae), ấu trùng côn trùng, thân mềm (Bivalvia, Gastropoda). Tùy theo kích thƣớc cá, mùa vụ dinh dƣỡng mà thành phần thức ăn có sự thay đổi nhất định. Cá chép còn nhỏ ăn thực vật phù du và động vật phù du nhƣ các loài cá khác, khi trƣởng thành thức ăn chủ yếu của chúng là sinh vật đáy nhƣ: giun, ấu trùng côn trùng, các loài nhuyễn thể nhỏ, lá và hạt các thực vật sống dƣới nƣớc…Ngoài ra chúng còn có khả năng sử dụng tốt thức ăn bổ sung nhƣ: tinh bột, ngũ cốc, các loại thức ăn công nghiệp. 8
Giá trị kinh tế: Cá chép là đối tƣợng nuôi chính trong các ao đầm nƣớc ngọt ở miền Bắc. Cá có thể nuôi đơn, nuôi ghép cho năng suất cao. Ngoài ra cá còn đƣợc nuôi để diệt ấu trùng muỗi, làm cá cảnh trong công nghệ di truyền màu. Thịt cá chép thơm ngon, nhất là sau mùa vỗ béo nên đƣợc ngƣời dân rất ƣa chuộng. Thực tế khoa học đã chứng minh rằng trong cá chép chứa hàm lƣợng lớn DHA và n-3 rất tốt cho sự phát triển trí não của bé ngay trong bụng mẹ. Sản lƣợng cá ở sông Hồng, sông Đà và một số hồ nhƣ hồ Ba Bể, hồ Tây khá cao.[6] 1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào cá [49] Cơ chế tích lũy kim loại vào cá: Con đƣờng thâm nhập của kim loại vào cá trải qua các giai đoạn chính đó là: Hấp thụ, phân bố, tích lũy, lƣu trữ và đào thải. (hình 1.3) Hấp thụ: 2 con đƣờng chính hấp thụ kim loại vào cá là hấp thụ qua mang và qua đƣờng tiêu hóa. Kim loại hấp thu qua mang hoặc thành ruột đƣợc phân bố qua việc lƣu thông máu, đƣợc liên kết để vận chuyển protein đến các mô khác nhau của cơ thể. + Hấp thụ qua mang. Đặc tính sinh lý của mang cá: Vai trò sinh lý quan trọng nhất của mang là để lấy oxy từ nƣớc và thải carbon dioxide, chúng có chức năng tƣơng đƣơng nhƣ một lá phổi của động vật có vú (hệ hô hấp). Mang liên tục đƣợc ngập chìm trong dung dịch của các ion kim loại. Trong cá nƣớc ngọt, mang là nơi chính để các kim loại hòa tan thâm nhập vào. Trong mang, kim loại thƣờng nhắm mục tiêu vào một lớp đặc biệt của các enzym, cụ thể là nơi vận chuyển ion. Mặt khác, do nƣớc chứa oxy hòa tan ít hơn nhiều so với không khí, một con cá phải di chuyển khoảng 20 lít nƣớc trên bề mặt để hô hấp chỉ lấy đƣợc cùng một lƣợng oxy nhƣ một động vật có vú có thể có đƣợc từ 1 lít không khí. Hạn chế vật lý này có nghĩa là một lƣợng lớn kim loại đƣợc đi qua mang bất cứ lúc nào, do đó tăng sự hấp thu kim loại. 9