Nghiên cứu tồn lưu metyl thủy ngân trong ngao (loài Meretrix Lyrata thuộc họ Veneridae) ở môi trường nước lợ

Chia sẻ: Huỳnh Ngọc Bảo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xây dựng quy trình xử lý mẫu và tách chiết metyl thủy ngân từ ngao. Xây dựng điều kiện phân tích theo phương pháp sắc ký khí detectơ cộng kết điện tử (GC/ECD) để xác định metyl thủy ngân. Áp dụng phương pháp đã xây dựng để xác định metyl thủy ngân trong mẫu ngao nuôi thực tế tại vùng nghiên cứu. Xem xét mối tương quan giữa hàm lượng metyl thủy ngân trong ngao với các yếu tố thủy ngân tổng số, hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng nitơ trong trầm tích tại vùng khảo sát.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tồn lưu metyl thủy ngân trong ngao (loài Meretrix Lyrata thuộc họ Veneridae) ở môi trường nước lợ

Nghiên cứu tồn lưu metyl thủy ngân trong ngao (loài Meretrix Lyrata thuộc họ Veneridae) ở môi trường nước lợ Nguyễn Thị Vân Anh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học môi trường; Mã số: 60 85 02 Người hướng dẫn: PGS. TS. Đỗ Quang Huy Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Xây dựng quy trình xử lý mẫu và tách chiết metyl thủy ngân từ ngao. Xây dựng điều kiện phân tích theo phương pháp sắc ký khí detectơ cộng kết điện tử (GC/ECD) để xác định metyl thủy ngân. Áp dụng phương pháp đã xây dựng để xác định metyl thủy ngân trong mẫu ngao nuôi thực tế tại vùng nghiên cứu. Xem xét mối tương quan giữa hàm lượng metyl thủy ngân trong ngao với các yếu tố thủy ngân tổng số, hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng nitơ trong trầm tích tại vùng khảo sát. Keywords: Khoa học môi trường; Môi trường nước lợ; Ngao; Thủy ngân Content MỞ ĐẦU Ô nhiễm thủy ngân là một vấn đề toàn cầu do thủy ngân tồn tại ở rất nhiều trạng thái khác nhau trong tự nhiên, có khả năng di chuyển xa trong không khí và biến đổi thành nhiều dạng có tính độc khác nhau trong chu trình sinh địa hóa. Chu trình thủy ngân gồm 6 quá trình chính, sau các quá trình này thủy ngân được chuyển hóa thành nhiều dạng khác nhau như thủy ngân kim loại, hợp chất thủy ngân vô cơ, metyl thủy ngân, dimetyl thủy ngân,… Ở Việt Nam, thủy ngân có thể phát thải rộng rãi ra môi trường qua quá trình sử dụng nguyên liệu trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp như đốt nhiên liệu, sản xuất pin, bóng đèn điện, phân bón,… Qua mưa, gió và các phản ứng tích tụ do vi sinh vật trong đất và nước, thủy ngân được chuyển hóa thành thủy ngân hữu cơ có tính độc cao hơn. Đặc biệt hợp chất trong đó có độc tính cao mang nhiều nguy cơ đối với con người và sinh vật là metyl thủy ngân. Metyl thủy ngân là một
chất độc thần kinh, ngay ở mức nồng độ thấp có thể gây ra các triệu chứng bất lợi về phản xa, vận động của hệ thần kinh, khi ở nồng độ cao dẫn đến tử vong. Metyl thủy ngân có khả năng tích lũy – khuếch đại sinh học qua chuỗi thức ăn. Ở các loài bậc cao trong chuỗi thức ăn nồng độ metyl thủy ngân được tích lũy rất lớn, có thể gấp hàng nghìn lần so với nồng độ trong nước. Con người phơi nhiễm metyl thủy ngân chủ yếu là từ thực phẩm, đặc biệt là các loại cá lớn, cá ăn thịt với hàm lượng khá cao do nằm ở những mắt xích cuối trong chuỗi thức ăn. Có nhiều yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tích lũy metyl thủy ngân trong các đối tượng môi trường và cách thức đi vào chuỗi thức ăn. Ở Việt Nam với thực trạng sản xuất như hiện nay, metyl thủy ngân đi vào môi trường từ nhiều nguồn khác nhau, phân tán rộng trong các hệ sinh thái và dễ dàng tích lũy trong chuỗi thức ăn, đặc biệt môi trường nước được xem là nơi chịu ảnh hưởng nhiều nhất, dẫn tới nguy cơ phơi nhiễm cao trên con người và sinh vật. Theo các nhà khoa học, lượng metyl thủy ngân tích luỹ trong cơ thể sinh vật là rất nhỏ, cỡ ppb. Với lượng nhỏ metyl thủy ngân như vậy, cho nên việc xác định được chúng là rất khó khăn, trong khi đó phát hiện và đưa ra các biện pháp dự báo kiểm soát chặt chẽ metyl thủy ngân trong môi trường là rất cần thiết. Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp xác định metyl thủy ngân đã được công bố, chủ yếu là dựa vào sự kết hợp kỹ thuật tách và các phương pháp phổ chọn lọc (phổ hấp thụ nguyên tử, phổ phát xạ nguyên tử, phổ khối lượng, phổ plasma cặp ion) hoặc bằng kỹ thuật điện hóa. Các phương pháp này cho phép xác định được thủy ngân vô cơ ở lượng lớn, cỡ ppm. Ở Việt Nam cho đến nay vẫn chưa có báo cáo công bố về tồn lưu metyl thủy ngân trong môi trường. Do vậy việc nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định metyl thủy ngân trong các đối tượng môi trường nói chung và trong các động vật thủy sinh ở lượng cỡ ppb là rất cần thiết. Với lý do đó, chúng tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là: “Nghiên cứu tồn lƣu metyl thủy ngân trong ngao (loài Meretrix Lyrata thuộc họ Veneridae) ở môi trƣờng nƣớc lợ”. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng quy trình xử lý tách chiết tối ưu metyl thủy ngân từ ngao với hàm lượng vết để phân tích trên thiết bị sắc ký khí – detectơ cộng kết điện tử. Phương pháp đã xây dựng được sử dụng để khảo sát hàm lượng metyl thủy ngân tích lũy trong ngao nuôi tại hai bãi Hoàng Tân và Khu Đồn điền thuộc tỉnh Quảng Ninh. Nghiên
cứu cũng phân tích xác định hàm lượng thủy ngân tổng số, hàm lượng tổng cacbon hữu cơ và tổng nitơ trong trầm tích để lý giải mối tương quan giữa hàm lượng metyl thủy ngân tích lũy trong cơ thể ngao với các yếu tố môi trường trên.
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 1.1.Nguồn gốc và chuyển hóa của thủy ngân 1.2.Metyl thủy ngân 1.2.1.Nguồn gốc và chuyển hóa của metyl thủy ngân 1.2.2.Tính chất lý, hóa học, sinh học của metyl thủy ngân 1.2.3.Độc tính và tác động của metyl thủy ngân đối với con ngƣời 1.3.Nghiên cứu về tồn lƣu metyl thủy ngân trong động vật nhuyễn thể 1.3.1.Các nghiên cứu trên thế giới 1.3.2.Các nghiên cứu tại Việt Nam 1.4.Giới thiệu về ngao 1.4.1.Đặc điểm sinh học của ngao 1.4.2.Sự phân bố của ngao 1.4.3.Chế độ dinh dưỡng
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu 2.1.1. Đối tƣợng và khu vực nghiên cứu 2.1.1.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận văn bao gồm: - Metyl thủy ngân trong ngao - Thủy ngân, tổng cacbon hữu cơ, tổng nitơ trong trầm tích Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng phương pháp xác định hàm lượng metyl thủy ngân trong ngao nói riêng và động vật hai mảnh vỏ nói chung bằng phương pháp sắc ký khí (GC) gắn với detectơ cộng kết điện tử (ECD). Phương pháp phân tích đã xây dựng được áp dụng để khảo sát hàm lượng metyl thủy ngân tích lũy trong ngao nuôi, từ đó bước đầu tìm hiểu mối tương quan giữa metyl thủy ngân trong ngao với thủy ngân, cacbon hữu cơ tổng, nitơ tổng trong môi trường. Mẫu khảo sát được lấy tại vùng nước ven bờ ở bãi ngao xã đảo Hoàng Tân, huyện Yên Hưng và tại Khu Đồn điền, phường Hà Khẩu, thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh. 2.1.1.2. Khu vực nghiên cứu Mẫu nghiên cứu được lấy tại hai bãi nuôi ngao nằm ở xã đảo Hoàng Tân, huyện Yên Hưng và Khu Đồn Điền, phường Hà Khẩu, thành phố Hạ Long, thuộc tỉnh Quảng Ninh. Hai bãi nuôi ngao tại Hoàng Tân và Khu Đồn Điền ở Quảng Ninh tuy đều cách khá xa các khu công nghiệp trong vùng nhưng lại nằm ở cuối dòng chảy của các con sông và vẫn chịu những tác động không nhỏ từ môi trường. Bãi ngao tại xã đảo Hoàng Tân nằm ven vịnh, khá xa khu dân cư và trung tâm huyện, có tọa độ 20092’23” vĩ độ bắc và 106092’83” kinh độ đông. Cả bãi nuôi ngao rộng khoảng 7 ha, nằm thoai thoải, hình 5. Bãi ngao tại khu Đồn Điền nằm ngay cạnh quốc lộ 18, cách cổng chào vào đảo Tuần Châu về phía tây khoảng 5km, tọa độ địa lý 20095’44” vĩ độ bắc và 106095’66” kinh độ đông. Bãi rộng khoảng 10ha.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm: - Xây dựng quy trình xử lý mẫu và tách chiết metyl thủy ngân từ ngao. - Xây dựng điều kiện phân tích theo phương pháp sắc ký khí detectơ cộng kết điện tử (GC/ECD) để xác định metyl thủy ngân. - Áp dụng phương pháp đã xây dựng để xác định metyl thủy ngân trong mẫu ngao nuôi thực tế tại vùng nghiên cứu. - Xem xét mối tương quan giữa hàm lượng metyl thủy ngân trong ngao với các yếu tố thủy ngân tổng số, hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng nitơ trong trầm tích tại vùng khảo sát. 2.2. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp chiết lỏng – lỏng - Phương pháp sắc ký khí detectơ cộng kết điện tử - Phương pháp hấp thụ nguyên tử kỹ thuật bay hơi lạnh - Phương pháp Kjeldahl - Phương pháp toán học 2.4. Thực nghiệm 2.4.1. Xây dựng đƣờng ngoại chuẩn của metyl thủy ngân Đường ngoại chuẩn của metyl thủy ngân được xây dựng dựa vào các dung dịch chuẩn có nồng độ 0,005 µg/mL ; 0,010 µg/mL ; 0,050 µg/mL ; 0,100 µg/mL ; 0,200 µg/mL. 2.4.2. Xử lý mẫu và lựa chọn điều kiện tách chiết làm sạch mẫu phân tích 2.4.2.1. Xử lý mẫu 2.4.2.2. Lựa chọn dung môi chiết Để chiết metyl thủy ngân ra khỏi nền mẫu là thịt ngao chúng tôi đã tiến hành chiết với hai loại dung môi khác nhau là benzen và toluen. 2.4.2.3. Xác định thể tích dung môi chiết
Xác định thể tích dung môi chiết là rất cần thiết nhằm đạt được độ thu hồi chất phân tích ở lượng vết cao nhất. Ở đây, thể tích dung môi lấy để khảo sát ở các mức: 50 mL, 70 mL và 90 mL. Mẫu được chuẩn bị theo như nêu trong mục 2.4.2.1. Trọng lượng mẫu được lấy là 10 g. Dung dịch chuẩn metyl thủy ngân được thêm vào mẫu để đạt nồng độ 0,1 µg/g mẫu. Mỗi mẫu được tiến hành nghiên cứu lặp lại ba lần. 2.4.2.4. Làm sạch và làm giàu mẫu Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã công bố, metyl thủy ngân khi thâm nhập vào cơ thể dễ dàng kết hợp với nhóm sulfhydryl (-SH) của amino axit cysteine, tạo liên kết bền vững. Chính vì lý do này, chúng tôi đã chọn dung dịch L – cysteine để làm sạch và làm giàu mẫu. Thể tích dung môi này được sử dụng để làm sạch và làm giàu chất phân tích ở 2 mức là 6 mL và 10 mL. 2.4.2.5. Xác định độ thu hồi chất phân tích và các giá trị LOD, LOQ Một phương pháp phân tích có độ tin cậy cao nếu độ lặp lại và độ thu hồi chất đạt được giá trị cao nhất. Để xác định hai yếu tố trên, chúng tôi đã tiến hành khảo sát trên nền mẫu thực có thêm chất chuẩn đạt mức nồng độ 0,050 µg/g và 0,100 µg/g. Mẫu được chuẩn bị theo các bước nêu ở mục 2.4.2.1, trọng lượng mẫu lấy nghiên cứu là 10 g. Tiến hành lặp lại thí nghiệm ba lần. 2.5. Xác định tổng lƣợng cacbon hữu cơ và tổng lƣợng nitơ trong trầm tích Tổng lượng TOC trong trầm tích được phân tích theo phương pháp TCVN 8941:2011. Hàm lượng TN được phân tích theo phương pháp TCN 04-PTH/94; tổng lượng thủy ngân trong trầm tích được phân tích bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử kỹ thuật bay hơi lạnh theo phương pháp TCN 11-PCT/95 theo tiêu chuẩn của Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản. CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Điều kiện phân tích xác định metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD Trên cơ sở tham khảo tài liệu, quá trình thực nghiệm và điều kiện hiện có của phòng thí nghiệm đã lựa chọn chế độ phân tích xác định metyl thủy ngân trên GC/ECD như sau: - Cột tách: FUSED SILICA CAPILLARY Column (SPBTM – 608) 30 m x 0,25 mm x 0,25 m - Nhiệt độ buồng bơm mẫu: 200°C - Nhiệt độ detectơ ECD: 200°C - Kiểu bơm mẫu: Không chia dòng - Khí mang: Heli (99,999%) - Khí bổ trợ: Nitơ (99,999%) - Tốc độ dòng: 1 ml/phút - Thể tích bơm mẫu: 1 microlit - Nhiệt độ lò cột phân tích: Đẳng nhiệt ở 1400C. 3.2. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp GC/ECD Nồng độ metyl thủy ngân 0,005 µg/g khi phân tích trên thiết bị GC/ECD cho tín hiệu của chất phân tích lớn gấp 3 lần tín hiệu đường nền (S/N=3), do vậy, giới hạn phát hiện của phương pháp GC/ECD là 0,005 µg/g. Thời gian lưu của metyl thủy ngân là 3,53 phút. Phương pháp xác định metyl thủy ngân trong nghiên cứu này có giới hạn định lượng là 0,017 µg/g. Với giá trị LOD = 0,005 µg/g và LOQ = 0,017 µg/g, phương pháp GC/ECD đáp ứng yêu cầu định tính và định lượng vết metyl thủy ngân trong các mẫu nghiên cứu. 3.3. Đƣờng ngoại chuẩn định lƣợng metyl thủy ngân trên GC/ECD Từ kết quả thu được cho thấy detectơ có khoảng tuyến tính làm việc đối với metyl thủy ngân trong khoảng nồng độ từ 0,005 µg/mL đến 0,2 µg/mL, ứng với hệ số tương quan R2=0,9993. Với khoảng tuyến tính này, phương pháp GC/ECD đáp ứng yêu cầu phân tích xác định lượng vết metyl thủy ngân trong các mẫu ngao. Từ hình 7 rút ra phương trình định lượng metyl thủy ngân có dạng sau: y = 129,61x – 0,2542 với hệ số tương quan R2 = 0,9993. Sắc đồ phân tích lượng vết metyl thủy ngân ở nồng độ 0,05 µg/mL ở hình 8 cho thấy, pic có độ cao lớn và sắc nét đáp ứng yêu cầu phân tích định tính và định lượng đã đặt ra.
3.4. Kết quả xác định điều kiện chiết tách, làm sạch và làm giàu chất phân tích 3.4.1. Kết quả lựa chọn dung môi tách chiết Khi sử dụng dung môi benzen và toluen để chiết tách metyl thủy ngân từ các mẫu ngao nhận được độ thu hồi từ 81,50 – 92,50% đối với benzen và 80 – 93% đối với toluen. Với độ thu hồi cao và nằm trong khoảng cho phép từ 80 – 120% trong phân tích metyl thủy ngân ở ngưỡng ppm đến ppb, chứng tỏ có thể sử dụng cả hai loại dung môi benzen và toluen để chiết metyl thủy ngân trong các mẫu ngao. Tuy nhiên, xét về khả năng tách chất khi tiến hành thực nghiệm, toluen cho hiệu quả tách tốt, bên cạnh đó xét về độc tính của hai loại benzen và toluen thì benzen là dung môi gây độc hơn. Do đó trong các nghiên cứu tiếp theo dung môi toluen được lựa chọn để chiết metyl thủy ngân trong các mẫu ngao. 3.4.2. Kết quả khảo sát thể tích dung môi chiết Đối với thể tích dung môi chiết là 50 mL, độ thu hồi metyl thủy ngân trong các mẫu ngao đạt giá trị trung bình là 65,00 - 67,00%. Với mức nồng độ chất nghiên cứu 0,10 mg/kg, độ thu hồi chất cho phép nằm trong khoảng từ 80% đến 120%. Như vậy với thể tích dung môi chiết là 50 ml, độ thu hồi dưới mức 70% là không phù hợp. Đối với mức thể tích dung môi chiết là 70 mL, độ thu hồi metyl thủy ngân từ ngao đạt giá trị trung bình từ 92,50 - 95,50%; với mức thể tích chiết 90 mL, độ thu hồi trung bình đạt từ 93,00 - 95,00%. Cả hai thể tích này, độ thu hồi metyl thủy ngân nằm trong khoảng cho phép y vừa đảm bảo được tính khoa học, vừa tối giảm được lượng dung môi sử dụng.80 – 120%. Tuy nhiên không thấy có sự khác biệt ở mức có ý nghĩa về độ thu hồi, do vậy thể tích dung môi chiết được lựa chọn là 70 ml. 3.4.3. Kết quả khảo sát điều kiện làm sạch và làm giàu mẫu Cả hai mức thể tích L-cystein sử dụng đều đạt độ thu hồi cho phép 80 – 120%, và cho thấy không có sự khác nhau có ý nghĩa về độ thu hồi mẫu giữa hai mức thể tích này. Do vậy luận văn lựa chọn dung dịch L – cystein với thể tích là 6 ml để làm sạch và làm giàu chất phân tích metyl thủy ngân. 3.4.4. Độ lặp lại và độ thu hồi của phƣơng pháp chuẩn bị mẫu Từ kết quả nêu ở bảng 11 cho thấy, độ thu hồi của phương pháp chuẩn bị mẫu ở mức nồng độ 0,050 mg/kg và 0,100 mg/kg đều đạt trên 80% và nằm trong giới hạn cho phép của
tiêu chuẩn phân tích hóa thực phẩm AOAC. Trong hình 9 là sắc đồ xác định metyl thủy ngân trong mẫu ngao có nồng độ 0,10 mg/kg. Do phương pháp chuẩn bị mẫu đã xây dựng có độ thu hồi metyl thủy ngân đạt trên 80%, độ biến thiên từ 3,30 – 4,35% chứng tỏ các điều kiện lựa chọn để chuẩn bị mẫu có đủ độ tin cậy để phân tích xác định lượng vết metyl thủy ngân trong các mẫu ngao nghiên cứu. Từ những kết quả nghiên cứu trên và tham khảo tài liệu có thể tóm tắt quy trình tách chiết và phân tích metyl thủy ngân trong các mẫu ngao như sau: Cân 10 g mẫu cho vào ống ly tâm 50 mL 20 mL nước cất Đồng hóa mẫu 5 phút, chuyển dịch đồng hóa mẫu vào phễu chiết 300 mL 20 mL HCl 37% 10 g NaCl 70 mL toluen (V1) Lắc bằng máy lắc đứng trong 10 phút Chuyển dịch chiết sang ống ly tâm 350 mL, ly tâm 4000 vòng/phút trong 5 phút Lấy chính xác 40 mL lớp trên (V2) chuyển vào phễu chiết 100 mL 20 mL NaCl 20% từ 2-3 lần Lắc nhẹ bằng tay, bỏ lớp dưới đến khi thử pH khoảng 6,5 6 ml dung dịch L-Cysteine(V3) Đưa phễu lắc trong máy lắc đứng trong 10 phút Để yên mẫu trong 10 phút Lấy chính xác 3 mL (V4) lớp dưới cho vào ống thủy tinh có nút nhám 1,2 mL HCl 6N 4 mL (V5) toluen Lắc bằng máy lắc ngang 10 phút, để yên 10 phút
Lấy lớp toluen 2- 4 g Na2SO4 khan GC-ECD Hình 1. Sơ đồ quy trình chuẩn bị mẫu phân tích methyl thủy ngân trong ngao 3.5. Kết quả xác định metyl thủy ngân trong các mẫu thực tế 3.5.1. Xác định lƣợng mẫu khô Các thông số xác định tỉ lệ lượng mẫu khô của ngao và trầm tích nhằm qui chuẩn hóa việc đánh giá so sánh nồng độ metyl thủy ngân trong các mẫu khác nhau và ở các vùng khác nhau một cách chính xác. 3.5.2. Kết quả phân tích xác định metyl thủy ngân và thủy ngân tổng số trong các mẫu thực tế 3.5.2.1. Kết quả phân tích xác định metyl thủy ngân trong ngao Ở cả hai khu vực khảo sát nồng độ metyl thủy ngân trong ngao chỉ tồn lưu ở lượng vết, cao nhất là 0,025mg/kg. Ở cả hai vùng lấy mẫu là xã đảo Hoàng Tân và Khu Đồn Điền, tổng số mãu lấy hai đợt là 28 mẫu, thì chỉ có 12/28 mẫu nhiễm metyl thủy ngân với nồng độ từ 0,018 – 0,025 mg/kg, trung bình là 0,021 mg/kg mẫu khô. Nồng độ metyl thủy ngân trong ngao ở Khu Đồn Điền trong 7 mẫu phát hiện có giá trị trung bình là 0,022 mg/kg mẫu khô, cao hơn so với nồng độ metyl thủy ngân trong ngao phát hiện trong 5 mẫu ở khu xã đảo Hoàng Tân, 0,019 mg/kg mẫu khô. Nồng độ metyl thủy ngân xác định ở trong các mẫu lấy ở hai đợt, ở hai vùng không có biến động đáng kể; các mẫu lấy đợt hai có số mẫu nhiễm metyl thủy ngân nhiều hơn so với đợt một. 3.5.2.2. Đánh giá mối liên hệ giữa metyl thủy ngân trong ngao và tổng lƣợng thủy ngân trong trầm tích Tổng lượng thủy ngân trong trầm tích và trong ngao lấy ở cả hai khu vực được chỉ ra trong bảng 15 và bảng 16; nồng độ dao động từ 0,041 – 0,096 mg/kg mẫu khô. Trong đợt 1 lấy mẫu, tổng lượng nồng độ thủy ngân trung bình trong ngao ở khu vực xã đảo Hoàng Tân và Khu Đồn Điền tương ứng là 0,058 mg/kg và 0,059 mg/kg mẫu khô; trong đợt 2, tổng lượng nồng độ thủy ngân trung bình tương ứng là 0,054 mg/kg và 0,059
mg/kg mẫu khô. Như vậy tổng lượng nồng độ thủy ngân trong ngao tính theo lượng mẫu khô không có sự biến động lớn theo vùng hay theo mùa. Ngao ở hai khu vực khảo sát có tích lũy một lượng đáng kể thủy ngân, điều đó phù hợp với đặc tính sống của ngao, ngao là động vật sống đáy và ăn lọc, thức ăn chủ yếu là sinh vật phù du, bùn bã hữu cơ và các chất rắn lơ lửng. Theo Trương Quốc Phú (1999) thành phần thức ăn trong dạ dầy ngao chiếm khoảng từ 78,82- 90,38% là mùn bã hữu cơ, nên khả năng tích tụ kim loại từ nguồn mùn bã hữu cơ trong trầm tích và môi trường nước nơi sinh sống vào cơ thể ngao là rất lớn [2]. Nếu so sánh tỉ lệ nồng độ metyl thủy ngân với tổng nồng độ thủy ngân trong ngao thì có thể thấy tỉ lệ này dao động từ 22,92 đến 30,88% (đợt lấy mẫu 1) và từ 30,77 đến 42,86% (đợt lấy mẫu 2), hình 11. Và như vậy rõ ràng ngao đã lấy một lượng đáng kể thủy ngân từ môi trường nuôi trồng vào trong cơ thể của mình trước khi chuyển hóa thành metyl thủy ngân. Kết quả khảo sát trong trầm tích cho thấy, tổng lượng nồng độ thủy ngân trong hai đợt lấy mẫu tại Khu Đồn Điền dao động trong khoảng 0,278 – 0,901 mg/kg mẫu khô; tổng lượng trung bình là 0,510 mg/kg, lớn gấp 1,9 lần so với tổng lượng nồng độ thủy ngân trong trầm tích lấy tại các điểm thuộc khu vực xã đảo Hoàng Tân với tổng lượng trung bình là 0,268 mg/kg và dao động trong khoảng 0,132 – 0,553 mg/kg mẫu khô. (b) 0.1 Hg MeHg+ 0.09 Nồng độ Hg và MeHg+ trong ngao 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 1 2 3 4 5 6 7 Các điểm lấy mẫu tại Khu Đồn Điền
(d) 0.1 Hg MeHg+ 0.09 Nồng độ Hg và MeHg+ trong ngao 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 1 2 3 4 5 6 7 Các điểm lấy mẫu tại Khu Đồn Điền (c) 0.1 Hg MeHg+ 0.09 Nồng độ Hg và MeHg+ trong ngao 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 1 2 3 4 5 6 7 Các điểm lấy mẫu tại Hoàng Tân
Hình 2. Tỷ lệ nồng độ metyl thủy ngân và tổng lƣợng thủy ngân trong ngao a) Mẫu lấy ở khu vực xã đảo Hoàng Tân đợt 1; b) Mẫu lấy ở khu vực Khu Đồn Điền đợt 1; c) Mẫu lấy ở khu vực xã đảo Hoàng Tân đợt 2; d) Mẫu lấy ở khu vực Khu Đồn Điền đợt 2. Nếu biểu diễn mối liên hệ giữa tổng lượng nồng độ thủy ngân trong trầm tích với nồng độ metyl thủy ngân trong ngao ở cùng khu vực nghiên cứu cho thấy có mối tương quan tương đối theo hàm y = 0,007x + 0,0182 với R2=0,6875 (R=68,75%). Có thể thấy ngoài việc tiếp nhận metyl thủy ngân từ trầm tích, bản thân trong ngao cũng thực hiện quá trình chuyển hóa thủy ngân thành metyl thủy ngân. Hình 3. Mối liên hệ nồng độ metyl thủy ngân trong ngao với tổng lƣợng nồng độ thủy ngân trong trầm tích 3.6. Mối tƣơng quan giữa khối lƣợng và kích thƣớc của ngao với sự tích lũy metyl thủy ngân Metyl thủy ngân được phát hiện ở 5/14 mẫu nhóm ngao vừa và 11/14 mẫu nhóm ngao lớn. Ở nhóm ngao vừa, nồng độ metyl thủy ngân trung bình tích lũy trong ngao là 0,017 mg/kg mẫu khô, ở nhóm ngao lớn trung bình là 0,023 mg/kg. Như vậy nồng độ metyl thủy ngân trong ngao tăng tỉ lệ với kích thước và khối lượng của ngao. Trong khi đó tỉ lệ kích thước và khối lượng của ngao tương ứng cùng độ tuổi của nó, do vậy ngao càng sống lâu có kích thước và khối lượng càng lớn thì mức tồn lưu metyl thủy ngân càng cao.
3.7. Mối tƣơng quan giữa nồng độ metyl thủy ngân trong ngao với tổng lƣợng cacbon hữu cơ và nitơ Tỉ lệ tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) trung bình tại khu vực xã đảo Hoàng Tân và Khu Đồn Điền lần lượt là 0,18% và 0,89%; và tổng lượng nitơ (TN) trung bình lần lượt là 0,05% và 0,09%; và tỷ lệ TOC/TN lần lượt là 3,7 và 10,1, bảng 19. So sánh với giá trị chỉ thị về tổng lượng cacbon hữu cơ cho phép trong đất cát ven bờ có giá trị trung bình là 0,72% (TCVN 7376:2004), tổng lượng nitơ trung bình cho phép là 0,068% (TCVN 7373:2004), thì với giá trị TOC và TN xác định được ở cả hai vùng lấy mẫu cho thấy ở đây chưa có dấu hiệu ô nhiễm. Đối với các thủy vực nơi dòng chảy luân chuyển liên tục, chất hữu cơ đóng vai trò là một chất mang quan trọng đối với metyl thủy ngân vì metyl thủy ngân hình thành liên kết với các vật chất hữu cơ. Trầm tích tại khu vực xã đảo Hoàng Tân và Khu Đồn Điền có tỷ số TOC/TN nhỏ, tại Hoàng Tân có giá trị trung bình là 3,7 và tại Khu Đồn Điền trung bình là 10,1; điều đó cho thấy vật chất hữu cơ tại hai khu vực này chủ yếu có nguồn gốc từ thực vật phù du. Đây chính là nguồn thức ăn chủ yếu của ngao, nguồn thức ăn này có nguồn gốc từ thực vật phù du có khả năng hấp phụ mạnh các hợp chất thủy ngân trong môi trường nước biển, dẫn đến gây nhiễm bẩn đối với ngao. Các giá trị TOC và TN có liên quan với nồng độ metyl thủy ngân trong ngao. Nồng độ metyl thủy ngân trong ngao có mối tương quan khá rõ với tổng lượng TOC trong môi trường (R=81,19), hình 13. Tuy nhiên mối liên hệ đó lại không thể hiện rõ nét với TN, hình 14 (R=26,44). Hình 4. Tƣơng quan giữa nồng độ metyl thủy ngân trong ngao với tổng lƣợng TOC trong trầm tích 15
Hình 5. Tƣơng quan giữa nồng độ metyl thủy ngân trong ngao với tổng lƣợng TN trong trầm tích Kết quả khảo sát nêu trên cho phép một lần nữa khẳng định có mối quan hệ giữa TOC trong trầm tích với hàm lượng metyl thủy ngân tích tụ trong cơ thể ngao: lượng TOC trong trầm tích có thể thúc đẩy nhanh quá trình hấp thụ metyl thủy ngân trong cơ thể ngao. Trên thực tế đã có ngoại lệ ở vùng bắc Thụy Điển trong mùa lũ, khi đó tổng lượng cacbon hữu cơ hòa tan và nồng độ thủy ngân tổng trong trầm tích tăng lên, nhưng nồng độ metyl thủy ngân lại giảm đi [19]. Như vậy, nồng độ metyl thủy ngân có thể xác định bởi các yếu tố khác nữa ngoài thủy ngân tổng số và chất hữu cơ, như là yếu tố thủy văn. 16
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1. Luận văn đã bước đầu nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý mẫu và điều kiện phân tích xác định metyl thủy ngân trong ngao. Với điều kiện thực nghiệm đã lựa chọn, phương pháp chuẩn bị mẫu và phân tích GC/ECD có độ tin cậy, độ ổn định cao, thời gian phân tích ngắn với thời gian lưu 3,53 phút, hệ số biến thiên thấp (3,30 – 4,35%), độ thu hồi cao từ 86% - 97% đối với với ngao, giới hạn phát hiện metyl thủy ngân là 0,005 mg/kg và giới hạn định lượng = 0,017 mg/kg. Với các kết quả trên, phương pháp phân tích đáp ứng yêu cầu kiểm tra tồn lưu metyl thủy ngân trong ngao nói riêng và động vật nhuyễn thể nói chung ở nồng độ thấp. 2. Sử dụng phương pháp đã xây dựng để tiến hành khảo sát nồng độ metyl thủy ngân trong ngao nuôi ở hai khu vực xã đảo Hoàng Tân và Khu Đồn Điền. Kết quả phân tích các mẫu ngao cho thấy, ở trong ngao có tồn lưu metyl thủy ngân với nồng độ trung bình là 0,022 mg/kg mẫu khô. Thủy ngân trong môi trường bị chuyển hóa thành thủy ngân hữu cơ, trong ngao có chứa một lượng tương đối lớn. Ở dạng metyl thủy ngân chiếm trung bình 32,48% tổng lượng thủy ngân hấp thụ vào cơ thể ngao. Nồng độ metyl thủy ngân tích lũy có xu hướng gia tăng tỷ lệ với kích thước và khối lượng của ngao. 3. Bước đầu xác định nồng độ metyl thủy ngân tích tụ trong ngao và trong trầm tích bãi nuôi ngao có mối liên quan ở mức cao với tổng lượng cacbon hữu cơ và có mối liên quan ở mức thấp với tổng lượng nitơ. KIẾN NGHỊ Nghiên cứu đã cho thấy ngao có khả năng tích lũy metyl thủy ngân và khả năng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường, như hàm lượng thủy ngân, hàm lượng TOC, TN, lưu lượng dòng chảy trong khu vực. Tại Quảng Ninh, sự ô nhiễm metyl thủy ngân trong ngao đã được phát hiện, do vậy và cần có sự quản lý chặt chẽ các hoạt động khai khoáng và hoạt động công nghiệp thải chất ô nhiễm có chứa thủy ngân vào môi trường; cần có những cảnh báo tích cực đến hoạt động nuôi trồng thủy hải sản. Nồng độ metyl thủy ngân trong ngao to (>2 năm) lớn hơn so với ngao nhỏ (1 năm), do đó cần khuyến cáo cho người dân nên thu hoạch và tiêu dùng ngao khi vừa trưởng thành; đáp ứng tăng năng suất nuôi trồng và tránh được khả năng nhiễm độc metyl thủy ngân. Quy trình phân tích metyl thủy ngân đã xây dựng có thể tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện phục vụ cho việc xác định metyl thủy ngân trong các loài thủy hải sản khác. Hướng nghiên cứu của luận văn cũng có thể mở rộng để xác định quá trình chuyển hóa và phân bố của metyl thủy ngân trong động vật thủy sinh. 17
References 1. Trịnh Văn Hoan, Nghiên cứu xác định thủy ngân vô cơ và hữu cơ trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy, Luận văn Thạc sỹ Hóa học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. 2. Trương Quốc Phú (1999), Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh hóa và kỹ thuật nuôi ngao Meretrix lyrata đạt năng suất cao, Luận án Tiến sĩ khoa học nông nghiệp, Đại học Thủy sản Nha Trang. 3. Phạm Kim Phương (2007), Nghiên cứu sự tích tụ và tự đào thải kim loại nặng (Cd, As, Pb), hợp chất hữu cơ gốc chlor (PCBs, DDTs, Endosunfan) đối với nghêu Meretrix Lyrata trưởng thành trong môi trường nhân tạo, Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm TP. Hồ Chí Minh. 4. Lê Xuân Sinh (2010), "Đánh giá khả năng tích tụ thủy ngân (Hg) và kẽm (Zn) trong nghêu M. lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng”, Tạp chí độc học, (14), tr. 29-31. 5. Đào Mạnh Tiến, Nghiên cứu đánh giá khả năng tích lũy các chất gây ô nhiễm trong môi trường trầm tích ven bờ biển Việt Nam, Đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước KC09.21/06-10. 6. Chu Chí Thiết, Martin S. Kumar, (2008), Tài liệu về kỹ thuật sản xuất giống ngao Bến Tre (Meretrix lyrata Sowerby, 1851). 7. Cao Thị Thu Trang (2008), Đánh giá tình trạng ô nhiễm và suy thoái môi trường khu vực cửa sông cấm - Bạch Đằng và đề xuất các giải pháp bảp vệ, Báo cáo đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 8. ThS.Lê Văn Trọng (2011), Nghiên cứu phương pháp xác định methyl thủy ngân trong cá và một số sản phẩm thực phẩm từ cá bằng phương pháp sắc ký khí gắn với detector cộng kết điện tử (GC/ECD), Đề tài khoa học Bộ Công thương. 9. TCN 04-PTH/94, Chất lượng đất. Xác định hàm lượng nitơ tổng số, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản. 10. TCN 11-PCT/95, Xác định thủy ngân trong đất dùng phổ hấp thụ nguyên tử hơi – lạnh, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản. 11. TCVN 8941:2011, Chất lượng đất. Xác định cacbon hữu cơ tổng số. Phương pháp Walkley Black, Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam về Chất lượng đất. 12. UBND huyện Yên Hưng, Quy hoạch phát triển công nghiệp huyện Yên Hưng (2011), Báo cáo huyện Yên Hưng, tỉnh Quảng Ninh. 18
13. Aberg, B., L. Ekman, R. Falk, U. Greitz, G. Persson, and J.O. Snihs. (1969), “Metabolism of methyl mercury (203Hg) compounds in man”, Arch. Environ. Health, 19(4), pp. 478-484. 14. Alpers, C.N., and Hunerlach, M.P. (2000), “Mercury contamination from historic gold mining in California: U.S. Geological Survey Fact Sheet FS-061-00”. 15. Al-Saleem, T. (1976), “Levels of mercury and pathologic changes in patients with organomercury poisoning”. Bull. WHO 53(Suppl.), pp. 99-104. 16. Andren, A., and Harriss, R. C. (1973), “Methylmercury in estuarin sediments”, Nature, pp. 245-256. 17. Bishop, K.,Lee, Y.H., Pettersson, C., Allard. B. (1995), “Methylmenrcury output from the Svartberget catchment in northern Sweden during spring flood”, Water air and soil pollution, 80, pp. 445-454, 1995 18. Bernhard, M. & Andreae, M.O. (1984), “Transport of trace metals in marine food chains”, Changing metal cycles and human health, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, New York, pp. 143- 168. 19. Bordovskiy O. K. (1965): Accumulation and transformation of organic substances in marine sediments, Marine Geology, Vol 3, pp. 3-114 20. Fitzgerald, W. F. , Gill, G. A. and Kim, J. P. (1984), “An equatorial Pacific Ocean source of atmospheric mercury”, Science, Vol. 224 (4649), pp. 597-599. 21. Gesamp (1986), Review of potentially harmful substances: arsenic, mercury and selenium, Geneva. IMO/ FAO/ UNESCO/ WMO/ WHO/ IAEA/ UN/ UNEP Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution, World Health Organization (Reports and Studies No. 28). 22. Griesbauer, L. (2007), Methylmercury contamination in fish and shellfish, CSA Discovery Guides. 23. IPCS (International Programme on Chemical Safety) (1990), Environmental Health Criteria Document 101: Methylmercury, Geneva: World Health Organization. 24. John F., Wild D., Mark Olson L., and Shane Olund D. (2002), Determination of Methyl Mercury by Aqueous Phase Ethylation, Followed by Gas Chromatographic Separation with Cold Vapor Atomic Fluorescence Detection, U.S Geological Survey 25. Kershaw, T.G., T.W. Clarkson, and P.H. Dhahir (1980), “The relationship between blood-brain levels and dose of methylmercury in man”, Arch. Environ. Health, 35(1), pp. 28-36. 19
26. Lambertsson, L. , (2005), Mercury species transformations in marine and biological systems studied by isotope dilution mass spectrometry and stable isotope tracers, Department of Chemistry, Umeå University, Umeå, Sweden. 27. Lindqvist, O., Jernelov, A., Johansson, K., & Rodhe, R. (1984), “Mercury in the Swedish environment: global and local sources”, Solna, National Swedish Environment Protection Board, pp. 105 (Report No. 1816). 28. Luis Carrasco, Sergi Diez, David X. Soto, Jordi Catalan, Josep M. Bayona (2008), “Assessment of mercury and methylmercury pollution with zebra mussel (Dreissena polymorpha) in the Ebro River (NE Spain) impacted bu industrial hazardous dumps”, Barcelona, Spain. 29. Matsuo, N, T. Suzuki, and H. Akagi (1989), “Mercury concentration in organs of contemporary Japanese”, Arch. Environ. Health, 44(5), pp. 298-303. 30. Michael M. Helm, (2004), “Hatchery culture of bivalves”, FAO Fisheries Technical, pp. 471. 31. Mikac N., Picer M., Stegnar P. and Tusek-Znidric M. (1984), Mercury distribution in a polluted marine area, ratio of total mercury, methyl mercury and selenium in sediments, mussels and fish, University of Ljubljana, Yugoslavia. 32. Mikac N., Zeljko Kwokal, Darko Martincic, Marko Branicia (1996), Uptake of mercury species bu transplanted mussels Mytilus galloprovincialis under estuarine conditions (Krka river estuary), Center for Marine Research Zagreb, Ridjer Boskovic Institute, 41 000 Zagreb, Croatia. 33. Mitsumori, K., M. Hirano, H. Ueda, K. Maita, and Y. Shirasu (1990), "Chronic toxicity and carcinogenicity of methylmercury chloride in B6C3F1 mice”, Fundam. Appl. Toxicol., 14(1), pp. 179-190. 34. Nabrzyski, M. & Gajewska, R. (1984), “Determination of mercury, cadmium, and lead in food”, Rocz. PZH, 35(1), pp. 1-11. 35. National Academy Of Sciences (1978), An assessment of mercury in the environment, Washington, DC, National Academy of Sciences, National Research Council. 36. National Research Council (2000), Toxicological effects of methylmercury, National Academies Press, Washington D.C. 37. Nriagu, J.O. (1979), The biogeochemistry of mercury in the environment, Amsterdam, Oxford, New York, Elsevier Science Publishers. 20