Nghiên cứu sơ bộ tích tụ kim loại Cadimi trên nghêu lụa, điệp quạt trong điều kiện thí nghiệm

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích chính của bài viết nhằm cung cấp thông tin về khả năng tích tụ cadimi trong nghêu lụa và điệp quạt. Ở nghiên cứu này loài điệp quạt và nghêu lụa từ vùng thu hoạch nhuyễn thể hai mảnh vỏ ở Lagi - Bình Thuận được tiến hành gây nhiễm từ cadimi hòa tan trong thời gian ngắn ở các nồng độ khác nhau trong nước biển đã được lọc qua màng túi lọc 20 µm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu sơ bộ tích tụ kim loại Cadimi trên nghêu lụa, điệp quạt trong điều kiện thí nghiệm

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2017 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC NGHIÊN CỨU SƠ BỘ TÍCH TỤ KIM LOẠI CADIMI TRÊN NGHÊU LỤA, ĐIỆP QUẠT TRONG ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM A PRELIMINARY STUDY OF CADMIUM ACCUMULATION ON NOBLE SCALLOP (MIMACHLAMYS NOBILIS) AND UNDULATING VENUS (PAPHIA UNDULATA) UNDER EXPERIMENTAL CONDITIONS Lưu Ngọc Thiện1, Nguyễn Công Thành1 Ngày nhận bài: 08/9/2016; Ngày phản biện thông qua: 16/02/2017; Ngày duyệt đăng: 10/3/2017 TÓM TẮT Mục đích chính của bài viết nhằm cung cấp thông tin về khả năng tích tụ cadimi trong nghêu lụa và điệp quạt. Ở nghiên cứu này loài điệp quạt và nghêu lụa từ vùng thu hoạch nhuyễn thể hai mảnh vỏ ở Lagi - Bình Thuận được tiến hành gây nhiễm từ cadimi hòa tan trong thời gian ngắn ở các nồng độ khác nhau trong nước biển đã được lọc qua màng túi lọc 20 µm. Trong suốt thời gian khi tiến hành thí nghiệm, nhuyễn thể không bổ sung thức ăn. Kết quả thí nghiệm cho thấy cadimi tích tụ trên nghêu lụa và điệp quạt tăng lên sau 7 ngày. Với sự tăng về nồng độ nhiễm Cd, hàm lượng Cd tăng trên tất cả các mô mềm của nhuyễn thể. Tuy nhiên, nồng độ cadimi cần thiết để gây tích tụ của hai loài là khác nhau. Loài điệp quạt tích tụ ngay ở nồng độ 5 µg/L trong khi loài nghêu lụa ở nồng độ cao hơn mới có sự tích tụ (lớn hơn 10 µg/L). Mức độ tích tụ của nghêu lụa là 0,1-0,16 mg/kg.ngày trong khi ở điệp quạt là 0,17 đến 0,78 mg/kg.ngày. Có sự tương quan yếu giữa nồng độ cadimi chứa trong nước biển và nhuyễn thể (r=0,387). Khi nồng độ Cd nước biển tăng thì hàm lượng Cd trên nhuyễn thể tăng lên chậm. Từ khóa: Cadimi, tích tụ, nồng độ, tương quan ABSTRACT The paper aims to provide information on accumulation level of cadmium (Cd) in bivalve species, noble scallop (Mimachlamys nobilis) and undulating venus (Paphia undulata). Samples of the bivalve species: noble scallop (Mimachlamys nobilis) and undulating venus (Paphia undulata) were collected from bivalves harvesting zone in Lagi district, Binh Thuan province. The bivalve species were exposed to different concentrations of cadmium in seawater and ﬁltered through 20µm membrane ﬁlter. During the experiments, bivalve molluscs were not fed. The results showed that Cd concentrations in bivalve species increased after 7 days. Upon Cd treatment, Cd concentration in all tissues of bivalves signiﬁcantly increased. However, each species had different cadimium accumulation ability. Noble scallop (Mimachlamys nobilis) began to absorb cadimium at the concentration of 2ug.L-1 while undulating venus (Paphia undulata) began at higher cadimium concentrations of over 10ug/L. The cadimium accumulation rate of undulating venus (Paphia undulata) and noble scallop (Mimachlamys nobilis) were from 0.1 to 0.16 m/kg.day and from 0.17 to 0.78 mg/kg.day, respectively. There was a weak correlation between Cd concentration in seawater and concentration of Cd in bivalves (r=0.387). As the concentration of Cd in seawater increase, the Cd content in the bivalve species increase slowly. Keywords: Cadmium, accumulation, concentration, correlation 1 Trung tâm Quan trắc Môi trường biển - Viện Nghiên cứu Hải sản 60 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản I. ĐẶT VẤN ĐỀ Số 1/2017 biển. Theo con đường hấp thụ, trao đổi cadimi Thông thường, việc quan trắc cảnh báo xâm nhập vào các cơ quan tiêu hóa, nội tiết, chất lượng môi trường về kim loại nặng chứa mô mềm gây ra tích tụ sinh học trên các loài trong nước biển được tiến hành bằng quá trình sinh vật sống dưới biển như cá, tôm, nhuyễn phân tích nồng độ kim loại nặng chứa trong thể,... Nghêu lụa, điệp quạt là những loài động nước hoặc nước thải. Tuy nhiên, những thông vật thân mềm hai mảnh vỏ sống dưới biển. tin thu thập được từ phương pháp này có thể Chúng là những sinh vật chỉ thị phổ biến sử sẽ không chính xác. Các kim loại có xu hướng dụng để cảnh báo, giám sát ô nhiễm môi chuyển hóa và phân tán vào trong môi trường, trường biển. Với đời sống ăn lọc, trao đổi hệ sinh vật theo các dạng khác nhau [4, 6]. trong môi trường nước, khả năng tích tụ kim Việc cung cấp thông tin không chính xác dẫn loại nặng trong cơ thể chúng là rất cao. Hơn đến sự sai lệch trong việc đánh giá chất lượng nữa, đây là những loài có giá trị kinh tế cao. nước của khu vực khảo sát. Để giải quyết vấn Vì vậy, vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm trở đề nói trên đã có nhiều ý kiến về việc sử dụng thành vấn đề cấp thiết và việc tìm ra nguyên sinh vật chỉ thị để đánh giá sự ô nhiễm kim nhân trở thành vấn đề lớn trong nghiên cứu loại nặng. So với phương pháp thông thường, khoa học. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về thí việc sử dụng sinh vật chỉ thị cho tích lũy kim nghiệm tích tụ Cd trong thân mềm hai mảnh loại nặng trong một khoảng thời gian nhất định vỏ nói chung, nghêu lụa (Paphia undulata) và có thể đánh giá, giám sát vấn đề ô nhiễm hiệu điệp quạt (Mimachlamys nobilis) nói riêng còn quả hơn [2, 5, 8, 9]. Trong nhiều thập kỷ vừa hạn chế. Theo kết quả nghiên cứu của Phạm qua, nhiều loài sinh vật đã được nghiên cứu để Kim Phương và cộng sự, 2008 [1] về việc làm sinh vật chỉ thị, thân mềm hai mảnh vỏ trở khảo sát liều lượng tích tụ cadimi trên nghêu thành loài sinh vật chỉ thị phổ biến trong việc Bến Tre (Meretrix lyrata) theo một mô hình thí quan trắc, cảnh báo giám sát sự ô nhiễm kim nghiệm đã kết luận nồng độ tối ưu trong việc loại nặng trong môi trường. Chúng là một cấu nghiên cứu tích lũy Cadimi trên nghêu bến tre thành quan trọng của hệ sinh vật đáy. Các kim với nồng độ nhỏ hơn 0,1 mg/L (tương ứng là loại nặng tích lũy trong bộ phận cơ thể chúng 100 µg/L), đồng thời tại thí nghiệm này cũng được hấp thu từ bùn đáy, nước và thức ăn [11]. khẳng định ngưỡng độc Cd đối với loài nghêu Nhờ khả năng tích lũy kim loại từ môi trường Meretrix lyrata là 0,1 mg/l. Vượt quá giới hạn nước xung quanh vào trong mô cơ thể, thân này nghêu sẽ bị ngộ độc cấp tính và chết. Tuy mềm hai mảnh vỏ trở thành công cụ hữu ích nhiên, việc khảo sát nồng độ Cadimi ở nồng độ trong nghiên cứu môi trường biển hiện nay. khá cao và chênh lệch quá lớn với môi trường Cadimi được biết đến là kim loại có độc nước ngoài tự nhiên là không thích hợp. Bài tính cao và không có giá trị dinh dưỡng [7]. báo này được hoàn thiện trên cơ sở dữ liệu Trong nước biển, cadimi tồn tại ở nhiều dạng của đề tài “Nghiên cứu nguyên nhân gây nhiễm khác nhau với các liên kết phức tạp. Khả Cd và Hg trên điệp quạt (Mimachlamys nobilis) năng gây tích tụ sinh học trên các sinh vật và nghêu lụa (Paphia undulata) trong vùng thu trong nước biển phụ thuộc vào thành phần hoạch trọng điểm và giải pháp phòng ngừa”. hóa học của nguyên tố cadimi có trong nước Dựa trên các kết quả khảo sát hàm lượng TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 61 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2017 kim loại nặng tại các vùng thu hoạch nghêu cho vào mỗi bể = 100 lít, sục khí liên tục để lụa, điệp quạt của đề tài cho thấy trong môi đảm bảo nồng độ oxi hòa tan từ 4,5-5 mg/L. Bể trường sống của chúng bao gồm nước, chất được đặt ở nơi thoáng mát, tránh ánh nắng, bụi rắn lơ lửng, sinh vật phù du, chất hữu cơ, trầm bẩn. Các chỉ số hoá lý như pH, DO, nhiệt độ, độ tích đáy đều thấy tồn tại kim loại Cd cho dù mặn, dinh dưỡng trong nước biển được theo ở nồng độ cao hay thấp, đều có ảnh hưởng nhất định đến quá trình tích luỹ kim loại nặng trên cơ thể chúng. Tuy nhiên, trong môi trường biển, kim loại nặng bị phân tán trong các hệ sinh thái khác nhau không thể đánh giá cụ thể được quá trình tích tụ kim loại nặng trên thân mềm hai mảnh vỏ ở từng con đường. Do đó, cần có những nghiên cứu tiếp theo để làm sáng tỏ vấn đề này. Thí nghiệm này nhằm kiểm chứng về khả năng tích tụ cadimi trong môi trường thông qua quá trình trao đổi ion kim loại nặng trong môi trường nước ở hai loài nghêu lụa và điệp quạt. dõi hàng ngày, nhiệt độ dao động từ 27-29oC, độ muối dao động trong khoảng 30 - 33‰, pH dao động từ 7,5-8, hàm lượng dinh dưỡng (nitrat, amoni, photphat) được đảm bảo cân đối và theo dõi thường xuyên hàng ngày. Chia thành các lô thí nghiệm, trong mỗi lô thí nghiệm thả 30 cá thể nghêu lụa, điệp quạt mỗi loại. Hàng ngày kiểm tra các bể thường xuyên để kịp thời loại bỏ những cá thể bị chết. Lô đối chứng: Đối tượng nuôi được nuôi trong hồ nước biển sạch, không bị nhiễm kim loại. Các đối tượng nuôi đảm bảo không nhiễm kim loại nặng và đạt kích thước thương phẩm. II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG Trường hợp nhuyễn thể nhiễm kim loại nặng PHÁP NGHIÊN CỨU cần lấy nhiều mẫu để xác định hàm lượng kim 1. Địa điểm, thời gian nghiên cứu và đối loại nặng trung bình trong đối tượng nhuyễn tượng nghiên cứu thể được lấy. Nước biển, điệp quạt và nghêu lụa đã đạt Lô thực nghiệm: Dựa trên số liệu điều tra kích thước thương phẩm thu thập tại vùng thu khảo sát của đề tài trong hai năm vừa qua về hoạch La Gi (Bình Thuận). Thời gian thu mẫu nồng độ Cd2+ phân tích được chứa trong nước được tiến hành vào tháng 10 năm 2015. Mẫu biển, tiến hành các mức nồng độ thích hợp để điệp quạt và nghêu lụa sau khi thu thập tại an toàn cho quá trình nghiên cứu. Trên các lô vùng thu hoạch được bảo quản ở nơi thoáng thực nghiệm nhằm khảo sát khả năng tích tụ mát và sục khí liên tục sau đó chuyển nhanh kim loại cadimi chỉ thông qua sự trao đổi với về khu vực thí nghiệm. Nghêu lụa, điệp quạt môi trường nước biển. Do đó toàn bộ lượng bắt từ biển về được nuôi dưỡng từ 3-4 ngày nước biển được lọc qua túi lọc loại bỏ sinh vật trong môi trường nước biển ở các bể thực phù du và vật chất lơ lửng chứa trong đó. nghiệm cho các đối tượng nuôi quen với môi trường sống mới. Sau thời gian này chọn các cá thể sống, khỏe mạnh, đồng đều nhau mang nghiên cứu. Các cá thể chết được loại bỏ. 2. Phương pháp xây dựng thí nghiệm Cadimi sử dụng cho thí nghiệm được chuẩn bị từ dung dịch chuẩn Cd(NO3)2 1000 mg/L, pha loãng với nồng độ thích hợp để sử dụng trong quá trình nghiên cứu. Quá trình nghiên cứu sự tích tụ Cd trên nghêu lụa thông Các thí nghiệm được thực hiện trong bể qua sự trao đổi ion kim loại nặng nước biển kính có kích cỡ 160 dm . Thể tích nước biển được chúng tôi khảo sát theo ba mức nồng độ 3 62 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2017 là 5 µg/L, 10 µg/L và 20 µg/L (tương ứng với thời gian điện phân 60s, tốc độ khuấy 2000 các ký hiệu TN5, TN10, TN20 trong Hình 1b, rpm. Kết thúc giai đoạn điện phân làm giàu, Bảng 1, Bảng 3), trong khi nghiên cứu tích tụ ngừng khuấy dung dịch, phân tích 15s, tiếp Cd trên điệp quạt thông qua sự trao đổi Cd tục quét thế anot ở -0,58V để định lượng Cd. hòa tan trong nước biển theo ba mức nồng độ tương ứng là 2 µg/L, 5 µg/L và 10 µg/L (tương ứng với các ký hiệu TN11, TN12, TN13 trong Hình 1a, Hình 2, Bảng 3) sẽ được đề cập ở phần sau. 3. Phương pháp phân tích Cd 3.1. Phương pháp xử lý mẫu nghêu lụa, điệp quạt Phương pháp phân tích hàm lượng Cd chứa trong nghêu lụa, điệp quạt cơ bản dựa trên tiêu chuẩn UNEP/FAO/IAEA (1982) [10]. Mẫu nghêu lụa, điệp quạt lấy ra khỏi vỏ, thấm cho khô bằng giấy thấm, sau đó mẫu được xay nhuyễn trộn đều, cân mẫu cho vào bình Teﬂon, thêm HNO3 và H2O2 đặc theo tỷ lệ 8:1, vặn chặt nắp bình và cho vào tủ phá mẫu ở 90-100 0C trong 2h. Sau đó lấy bình Teﬂon chứa Cuối cùng, xác định Ip từ các đường von-ampe hòa tan thu được. Đường von-ampe hòa tan của mẫu trắng được ghi tương tự. Các đường von-ampe hòa tan được ghi theo phương pháp von-ampe xung vi phân. Quá trình ghi và xác định theo một chương trình trên máy tính. 4. Phương pháp xử lý dữ liệu Số liệu nghiên cứu được xử lý theo phương pháp thống kê và vẽ biểu đồ bằng phần mềm MS Excel. So sánh các giá trị trung bình bằng phân tích phương sai (Anova), kiểm tra độ sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD) với α =0,05. Sử dụng hệ số tương quan r để đánh giá mối liên hệ giữa hàm lượng cadimi trong nước biển và cơ thể nghêu lụa, điệp quạt. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN mẫu, để nguội và lọc qua giấy lọc, định mức đến 1. Kết quả phân tích nồng độ Cd trong nước thể tích cần thiết. Các mẫu sau khi xử lý được biển tại các lô thí nghiệm đem phân tích trên thiết bị cực phổ Vol-ampe hòa tan anot điện cực giọt thủy ngân. 3.2. Phương pháp phân tích Cd trên máy cực phổ hòa tan anot (theo SMWEWW 3130, 19th ed, 1995) Nồng độ Cd2+ chứa trong nước biển, nghêu lụa và điệp quạt được phân tích trên máy cực phổ hòa tan anot Computrace-VA797 sau khi đã xử lý mẫu. Tất cả các thí nghiệm đều thực hiện ở nhiệt độ phòng (25 0C). Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu (hoặc dung dịch phân tích) chứa nền đệm axetat (pH=4,6) cho vào bình điện phân ba điện cực (điện cực HMDE, điện cực so sánh Ag-AgCl/KCl 3M, điện cực phụ trợ Pt), đuổi oxi hòa tan (DO) bằng nitơ sạch trong 180s áp suất 1,2-1,5 atm. Tiến hành điện phân ở thế làm giàu 1,0V để định lượng Cd trong Nồng độ Cd chứa trong nước biển trong tại các lô thí nghiệm nhìn chung có xu hướng giảm theo thời gian thí nghiệm (Hình 1). Điều này cho thấy chứng tỏ có sự chuyển hóa, tích lũy cadimi từ nước biển vào cơ thể sinh vật. Nồng độ Cd giảm nhanh trong ngày đầu tiên do quá trình tiếp xúc qua lớp vỏ của nghêu lụa, điệp quạt đồng thời là quá trình liên kết với các mô tế bào của loài thân mềm hai mảnh vỏ. Có sự giảm về nồng độ Cd trong nước biển ở những ngày tiếp theo trên các lô thí nghiệm 10 ug/L và 20 ug/L tuy nhiên ở mức độ chậm hơn. Sau 7 ngày thí nghiệm, nồng độ Cd trong nước biển đã giảm từ 1-2 ug/L trong hai lô thí nghiệm 10 ug/L và 20 ug/L trong khi tại lô thí nghiệm 5 ug/L ở đối tượng nghêu lụa (Hình 1b) và lô thí nghiệm 2 ug/L, 5 ug/L ở đối tượng điệp quạt (Hình 1a) giảm không đáng kể. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 63 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2017 Hình 1. Biến động nồng độ Cd trong nước biển tại các lô thí nghiệm ở những đối tượng nuôi khác nhau trong 7 ngày nghiên cứu (a- điệp quạt, b- nghêu lụa) 2. Kết quả phân tích Cd trong nghêu lụa tại nghêu lụa tại các lô thí nghiệm (trong đó mẫu các lô thí nghiệm đối chứng không nhiễm Cd) theo thời gian thể Hàm lượng Cd trên mô thịt tổng thể của hiện chi tiết ở Bảng 1. Bảng 1. Hàm lượng Cd tổng (mg/kg) chứa trong cơ thể loài nghêu lụa tại các lô thí nghiệm Cd (mg/kg) Thời gian (ngày) TN5 TN10 TN20 Mẫu đối chứng 1 kph kph 0,226 ± 0,004 kph 2 kph kph 0,322 ± 0,002 kph 3 kph kph 0,335 ± 0,038 kph 4 kph 0,096± 0,004 0,443± 0,012 kph 5 kph 0,101± 0,011 0,508 ± 0,008 kph 6 kph 0,105± 0,003 0,494 ± 0,007 kph kph: không phát hiện Nhìn vào Bảng 1 có thể thấy được sự khác nhau tại các lô thí nghiệm. Nhìn chung, hàm lượng Cadimi trên cơ thể loài tăng dần theo thời gian tích tụ. Trong ba ngày đầu, chưa ghi nhận được quá trình tích tụ Cadimi ở các lô thí nghiệm khảo sát 5 µg/L và 10 µg/L. Bắt đầu có sự tích tụ kim loại nặng tại lô thí nghiệm 20 µg/L ngay từ ngày đầu tiên. Sau 6 ngày tích tụ, lô thí nghiệm chứa Cd trong nước biển có nồng độ thấp nhất (5 µg/L) chưa có sự tích tụ trong khi bắt đầu có sự tích lũy Cd trên mô thịt tổng thể nghêu lụa ở lô thí nghiệm chứa Cd có 64 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG nồng độ 10 µg/L. Mức độ tích tụ trên cơ thể nghêu lụa khảo sát tại lô chứa nồng độ Cd cao nhất trong nước (20 ug/L) dao động từ 0,1-0,16 (mg/kg.ngày). Như vậy tại thí nghiệm này có thể kết luận: Trong thời gian tích tụ 6 ngày, sự tích tụ trên nghêu lụa khi không bổ sung thức ăn cần nồng độ Cd hòa tan trong nước biển lớn hơn nhiều so với ngoài môi trường tự nhiên. Nồng độ tối thiểu cần thiết trong nước biển để gây quá trình tích tụ cho loài nghêu lụa ở thời gian ngắn (5-7 ngày) là 10 µg/L. Theo các nghiên cứu của Zaroogian và cộng sự (1976) [12]