Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Đánh giá hàm lượng thuốc trừ sâu clo hữu cơ trong nước, trầm tích, thủy sinh vật tại cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai và thử nghiệm độc tính của DDTs lên phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương, cá medaka

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là xác định dư lượng thuốc trừ sâu OCPs trong nước, trầm tích, thủy sinh vật tại cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai và đánh giá độc tính của thuốc trừ sâu DDTs lên phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương (Crassostrea gigas), cá medaka (Oryzias latipes). Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Đánh giá hàm lượng thuốc trừ sâu clo hữu cơ trong nước, trầm tích, thủy sinh vật tại cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai và thử nghiệm độc tính của DDTs lên phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương, cá medaka

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Xuân Tòng ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG THUỐC TRỪ SÂU CLO HỮU CƠ TRONG NƯỚC, TRẦM TÍCH, THỦY SINH VẬT TẠI CỬA SÔNG SÀI GÒN – ĐỒNG NAI VÀ THỬ NGHIỆM ĐỘC TÍNH CỦA DDTs LÊN PHÔI, ẤU TRÙNG HÀU THÁI BÌNH DƯƠNG, CÁ MEDAKA Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 9 52 03 20 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – Năm 2021
Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Người hướng dẫn khoa học 1: TS. Mai Hương Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Dương Thị Thủy Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: …. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 202 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) nhóm clo hữu cơ (OCPs) đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong nhiều thế kỷ qua để kiểm soát sâu bọ, nấm và các loài côn trùng khác nhau nhằm tăng năng suất sản xuất và bảo vệ sức khỏe cộng đồng, phòng chống muỗi gây bệnh sốt rét. Tuy nhiên, OCPs bị nghiêm cấm hoặc hạn chế sử dụng trên toàn cầu vào một vài thập kỷ trước vì chúng gây độc cho các sinh vật sống. Gần đây, các khu vực đô thị và công nghiệp phát triển nhanh chóng có thể là các nguồn ô nhiễm OCPs tiềm ẩn kết hợp với việc sử dụng OCPs trái phép ở phía thượng nguồn làm cho nồng độ OCPs tăng lên trong nước mặt và trầm tích phía hạ lưu hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai. Do đó, nghiên cứu về OCPs trong nước mặt, trầm tích và các loài sinh vật vùng cửa sông là rất quan trọng. Vì vậy nghiên cứu của chúng tôi đã được tiến hành từ năm 2017 – 2018 ở vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Do đó, tôi quyết định chọn đề tài “Đánh giá hàm lượng thuốc trừ sâu clo hữu cơ trong nước, trầm tích, thủy sinh vật tại cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai và thử nghiệm độc tính của DDTs lên phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương, cá medaka”. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Mục tiêu của luận án là xác định dư lượng thuốc trừ sâu OCPs trong nước, trầm tích, thủy sinh vật tại cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai và đánh giá độc tính của thuốc trừ sâu DDTs lên phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương (Crassostrea gigas), cá medaka (Oryzias latipes). 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án Khảo sát hiện trạng ô nhiễm thuốc trừ sâu OCPs trong nước, trầm tích ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai theo mùa và theo nhóm. Khảo sát hiện trạng ô nhiễm thuốc trừ sâu OCPs trong cá, nhuyễn thể hai mảnh vỏ và xác định nguồn gốc ô nhiễm ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Đánh giá độc tính của thuốc trừ sâu DDTs đến sinh trưởng của hàu Thái Bình Dương (Crassostrea gigas) và cá medaka (Oryzias latipes) thông qua việc xác định LC50/EC50 và quan sát ảnh hưởng đến hình thái phôi, ấu trùng. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về hóa chất BVTV 1.2. Tình hình nghiên cứu và hiện trạng tồn dư hóa chất BVTV trong môi trường sinh thái thủy sinh 1.3. Tổng quan về hàu Thái Bình Dương (Crassostrea gigas), cá medaka (Oryzias latipes) và ứng dụng trong đánh giá độc học sinh thái 1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 2.2. Địa điểm lấy mẫu 2.3. Các phương pháp lấy mẫu 2.4. Phương pháp phân tích mẫu 2.4.1. Phân tích các thông số hóa lý Bảng 2. 1. Kỹ thuật phân tích các thông số hóa lý mẫu nước mặt và trầm tích Nền mẫu Thông số hóa lý Kỹ thuật phân tích pH, độ dẫn điện (EC), tổng chất Hydrolab Model (Multi Set Nước mặt rắn hòa tan (TDS), nhiệt độ 430iWTW) Độ đục Đĩa Secchi (đường kính 30 cm)
2 Lắc 10 g trầm tích khô trong 25 mL nước 10 phút. Lắng 10 phút, pH đo bằng máy đo pH điện tử (HI 8424, HANNA Instruments, Sarmeola di Rubano PD, Ý) Trầm tích Máy phân tích tổng cacbon (Multi Tổng cacbon hữu cơ (TOC) C/N 3000, Analytik Jena AG, Jena, Đức) Máy phân tích kích thước hạt laser Kích thước hạt Microtrac S3500 (Microtrac Inc., Montgomeryville, PA, Hoa Kỳ) 2.4.2. Xác định OCPs trong mẫu nước 50 mL n–hexan được đưa vào phễu tách 2 lít chứa 1 lít nước cất và được lắc thủ công trong 5 phút và để lắng. Sau khi chiết tách hoàn toàn, pha hữu cơ được dẫn lưu vào bình nón 250 mL, trong khi pha nước được chiết lại hai lần với 50 mL n–hexan. Ba pha hữu cơ chiết xuất được kết hợp và sấy khô bằng cách đi qua một phễu thủy tinh chứa natri sulfat khan. Phần hữu cơ được cô đặc bằng thiết bị cô quay chân không, tiến hành phân tích OCPs trên thiết bị GC/ECD. 2.4.3. Xác định OCPs trong mẫu trầm tích 20g trầm tích khô được chiết Soxhlet với 300 mL hỗn hợp n–Hexan:axeton (1:1) trong thời gian 16 giờ. Dịch chiết sẽ được cô đặc và định mức về 10 mL. 5 mL dịch chiết được làm sạch trên cột nhồi florisil đã hoạt hóa (Cột chiết có chiều dài 40 cm và đường kính 2 cm). Quá trình rửa giải bằng 120 mL hỗn hợp n-hexan:DCM (4:1) để thu OCPs. Dịch chiết sẽ được cô đặc và rửa loại chất màu và mùn bằng axit (nếu cần). Cuối cùng dịch chiết được cô về 1 mL và chuyển vào lọ đựng mẫu, tiến hành phân tích OCPs trên thiết bị GC/ECD. 2.4.4. Xác định OCPs trong mẫu sinh vật Quy trình xử lý mẫu sinh vật cho phân tích OCPs tương đối giống với quy trình xử lý mẫu trầm tích. Tuy nhiên, trong mẫu sinh vật, hàm lượng lipit thường lớn nên quá trình rửa mẫu bằng axit sulfuric đặc được lặp lại nhiều lần hơn (5 lần). Đồng thời, với mẫu sinh vật, không cần thêm phoi đồng để loại bỏ các hợp chất sunfua. 2.5. Các phương pháp thử nghiệm trên phôi-ấu trùng hàu Thái Bình Dương và cá medaka 2.5.1. Phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương DDT 100 ppm được bổ sung vào trầm tích lần lượt với hàm lượng 2; 10; 20; 50; 200; 1000 µl cùng với tỷ lệ nước biển nhân tạo:trầm tích (1:4), hỗn hợp được khuấy trong 5 phút. Tiến hành lắc trong 8 giờ và lắng qua đêm để gạn nước trong. 20 mL dung dịch phôi, ấu trùng hàu được cho vào 1 mL dung dịch DDT ở các nồng độ khác nhau, mỗi nồng độ lặp lại 3 lần. 2.5.2. Phôi, ấu trùng cá medaka Chọn những phôi khỏe mạnh (những phôi có cấu trúc trong suốt, màng phôi còn nguyên vẹn, khối noãn hoàng đặc đều) chuyển vào giếng thí nghiệm theo các nồng độ tương ứng của DDT là: 0,04; 0,08; 0,12; 0,16; 0,2; 0,24; 0,28 µg/L và đối chứng (0 µg/L). Mỗi thí nghiệm lặp lại ba lần, mỗi giếng có 10 phôi/nồng độ.
3 2.6. Các phương pháp đánh giá độc tính 2.6.1. Xác định LC50, EC50 và tỷ lệ sống chết 2.6.2. Phương pháp phân tích qRT-PCR để đánh giá ảnh hưởng của hóa chất BVTV đến cá medaka ở mức độ sinh học phân tử 2.6.3. Các phương pháp quan sát hình thái, cấu tạo tế bào 2.7. Xử lý thống kê số liệu CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phân nhóm địa điểm lấy mẫu Các vị trí lấy mẫu được phân thành các nhóm dựa trên sự tương đồng về nồng độ 06 hóa chất BVTV OCPs trong nước và trầm tích bằng phương pháp phân tích cụm (CA). Mười hai vị trí lấy mẫu được nhóm thành hai cụm (Hình 3.1). Hình 3.1. Biểu đồ phân tích cụm trên không gian các vị trí lấy mẫu 3.2. Hiện trạng OCPs trong nước và trầm tích 3.2.1. Các thông số hóa lý trong nước mặt và trầm tích Tất cả các thông số chất lượng nước (ngoại trừ độ đục) ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai khi so sánh với quy chuẩn quốc gia 08–MT: 2015/BTNMT cột A1 về chất lượng nước mặt chỉ ra rằng giá trị đo các thông số chất lượng nước được quan trắc nằm trong phạm vi giới hạn cho phép. Sự thay đổi các tính chất hóa – lý trong trầm tích bị ảnh hưởng chủ yếu bởi các yếu tố cấu trúc, ví dụ: loại trầm tích, kết cấu, vật liệu gốc và các yếu tố địa hình. Vào thời điểm mùa khô, giá trị hóa lý trong trầm tích cao chủ yếu liên quan đến lưu lượng nước thấp, dẫn đến tốc độ lắng đọng trầm tích cao. Trầm tích được thu thập từ các nhánh sông có thông số hóa lý ở mức độ cao hơn so với các mẫu được thu thập từ dòng chính của cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai.
4 3.2.2. Nồng độ OCPs trong nước 3.2.2.1. Biến thiên theo mùa Sự biến đổi nồng độ OCPs theo mùa trong nước phụ thuộc phần lớn vào lượng mưa làm di chuyển các chất ô nhiễm từ thượng nguồn hoặc những khu vực xung quanh, làm chúng lắng đọng trong các khu vực hạ lưu các con sông, kết quả là nồng độ OCPs ở hạ lưu của sông vào thời điểm mùa mưa cao hơn mùa khô (Bảng 3.3). Bảng 3. 3. Nồng độ của OCP (µg/L) trong nước ở hai mùa Mùa khô Mùa mưa QCVN 08- OCPs Min-max TB Min-max TB MT:2015/BTNMT Nhóm DDTs 0,022–0,3 0,137 0,021–1,42 0,301 Nhóm HCHs 0,022–0,37 0,107 0,068–0,74 0,292 Aldrin KPH–0,065 0,008 0,02–0,133 0,068 Phụ lục 3 Heptachlor 0,002–0,031 0,009 0,004–0,25 0,040 Dieldrin KPH–0,09 0,007 KPH–0,172 0,024 Endrin 0,007–0,036 0,019 0,004–0,12 0,027 3.2.2.2. Thay đổi theo không gian (theo các nhóm) Nồng độ DDTs, HCHs, aldrin, heptachlor và dieldrin trong nước ở nhóm 1 cao hơn đáng kể so với nhóm 2 (Bảng 3.7) cho thấy ảnh hưởng từ các hoạt động nông nghiệp. Bảng 3.7. Nồng độ của OCPs (µg/L) trong nước ở hai nhóm Nhóm 1 Nhóm 2 QCVN 08- OCPs Min-max TB Min-max TB MT:2015/BTNMT Nhóm DDTs 0,13–1,42 0,46 0,02–0,54 0,139 Nhóm HCHs 0,11–0,75 0,34 0,02–0,51 0,151 Aldrin 0,005–0,13 0,06 KPH–0,1 0,029 Phụ lục 3 Heptachlor 0,006– 0,07 0,04 0,002–0,07 0,018 Dieldrin 0,006–0,17 0,04 KPH–0,07 0,008 Endrin 0,008–0,12 0,03 0,03–0,11 0,021 3.2.3. Nồng độ OCPs trong trầm tích 3.2.3.1. Biến thiên theo mùa Dư lượng các OCPs được tìm thấy trong trầm tích cũng giống như những OCPs được phát hiện trong các mẫu nước, nồng độ vào thời điểm mùa mưa cao hơn đáng kể so với mùa khô (Bảng 3.10). Bảng 3.101. Nồng độ của OCPs (µg/kg) trong trầm tích theo hai mùa Mùa khô Mùa mưa OCPs QCVN 43:2017/BTNMT Min-max TB Min-max TB DDTs 0,09–9,75 3,4 1,22–23,17 8,04 HCHs 0,61–5,66 2,29 1–13,15 4,51 Aldrin KPH–1,68 0,40 KPH–8,96 1,52 Phụ lục 7 Heptachlor KPH–3,44 1,01 0,22–24,9 3,58 Dieldrin KPH–2,2 0,54 KPH–1,42 0,32 Endrin KPH–2,51 0,97 0,19–4,97 1,40
5 3.2.3.2. Thay đổi theo không gian (theo các nhóm) Đối với trầm tích, nồng độ nhóm 1 bao gồm DDTs 11,8 µg/kg, HCHs 6,20 µg/kg, aldrin 2,37 µg/kg, heptachlor 5,94 µg/kg, dieldrin 0,93 µg/kg và endrin 1,64 µg/kg cao hơn nhiều so với nhóm 2 lần lượt là 3,75; 2,47; 0,49; 1,08; 0,26 và 1,03 µg/kg (Bảng 3.14). Nồng độ của endrin trong trầm tích không chênh lệch nhiều giữa hai nhóm. Bảng 3.14. Nồng độ của OCPs (µg/kg) trong trầm tích ở hai nhóm Nhóm 1 Nhóm 2 QCVN 43:2017/BTNMT OCPs Min-max TB Min-max TB DDTs 4,6–23,17 11,8 0,09–8,08 3,76 HCHs 2,55–13,15 6,20 0,61–5,52 2,47 Aldrin 0,38–8,96 2,37 KPH–2,67 0,49 Phụ lục 7 Heptachlor 0,54–24,9 5,94 KPH–3,86 1,08 Dieldrin KPH–2,2 0,93 KPH–1,61 0,26 Endrin 0,19–3,92 1,64 KPH–2,56 1,03 3.2.4. Mối liên hệ giữa nồng độ OCPs trong nước và trong trầm tích Sự thay đổi theo mùa có thể phản ánh hệ số tương quan giữa nồng độ tổng DDTs và tổng HCHs trong trầm tích và nước cao hơn vào thời điểm mùa mưa so với mùa khô (Hình 3.3). Hình 3.3. Mối tương quan giữa nồng độ DDTs và HCHs trong nước và trầm tích
6 Hình 3.4. Mối tương quan giữa nồng độ aldrin, heptachlor, dieldrin và endrin trong nước và trầm tích Việc tăng nồng độ của aldrin trong trầm tích cũng làm tăng đáng kể nồng độ aldrin trong nước vào thời điểm mùa mưa, nhưng trong mùa khô lại không tăng (Hình 3.4a). Ngược lại, nồng độ heptachlor và endrin trong nước cũng tăng rõ rệt cùng với sự gia tăng nồng độ trong trầm tích vào thời điểm mùa khô nhưng không tăng vào mùa mưa (Hình 3.4b và 3.4d). Không có mối tương quan khác biệt nào giữa các nồng độ trong nước và trong trầm tích của dieldrin ở thời điểm hai mùa (Hình 3.4c). 3.2.5. Đánh giá nguồn gốc ô nhiễm OCPs bằng phân tích thành phần chính PCA/FA trích xuất ra làm ba thành phần chính (PC) có giá trị riêng lớn hơn 1 cho mỗi mùa và cho từng nhóm. Ba OCPs đầu tiên, có ba phương sai cực đại tương ứng VF (nhân tố tiềm ẩn) có giá trị riêng lớn hơn 1, độ tích lũy chiếm 75% tổng giá trị phương sai trong thời điểm mùa khô và chiếm 84% trong thời điểm mùa mưa, 87,6% đối với nhóm 1, và 69,9% đối với nhóm 2 (Bảng 3.19). Bảng 3.192. Tương quan OCPs với những nhân tố tiềm ẩn (VF) hình thành từ phân tích PCA/FA trong hai mùa và hai nhóm Thông số Mùa khô Mùa mưa Nhóm 1 Nhóm 2 VF1 VF2 VF3 VF1 VF2 VF3 VF1 VF2 VF3 VF1 VF2 VF3 Nước DDTs 0,53 0,67 0,10 0,53 0,36 0,67 0,70 0,26 0,57 0,18 0,77 -0,25 HCHs 0,18 0,85 0,19 0,46 0,74 0,26 0,67 0,69 0,12 0,71 0,43 -0,20 Aldrin -0,15 0,80 0,36 0,16 0,91 -0,14 0,30 0,90 -0,07 0,87 0,16 -0,18 Heptachlor 0,28 0,62 -0,25 0,86 0,15 0,10 0,87 0,19 0,05 0,65 0,03 -0,08 Dieldrin 0,25 0,20 0,76 0,20 0,15 0,89 0,18 0,11 0,92 0,07 0,74 0,05 Endrin 0,37 0,73 -0,12 -0,23 -0,08 0,88 -0,20 -0,04 0,90 -0,03 0,92 0,04
7 Trầm tích DDTs 0,90 0,34 0,08 0,57 0,58 0,48 0,73 0,43 0,43 0,68 0,47 0,35 HCHs 0,83 0,23 -0,06 0,32 0,87 0,21 0,45 0,72 0,17 0,88 0,03 0,29 Aldrin 0,93 0,24 0,01 0,74 0,53 0,19 0,93 0,28 0,07 0,70 0,17 0,40 Heptachlor 0,81 0,19 -0,08 0,88 0,31 0,15 0,93 0,15 -0,05 0,46 0,61 0,41 Dieldrin 0,86 0,00 0,25 0,80 0,24 0,06 0,54 -0,72 -0,10 0,00 -0,07 0,85 Endrin 0,60 0,15 -0,58 0,88 0,25 -0,15 0,97 0,02 -0,07 0,57 -0,37 0,22 Giá trị riêng 5,91 1,98 1,11 6,92 2,04 1,18 6,62 2,19 1,69 4,86 2,27 1,26 % phương sai 49,2 16,5 9,2 57,6 17,0 9,9 55,2 18,3 14,1 40,5 18,9 10,5 tổng Phần trăm 49,2 65,8 75,0 57,6 74,6 84,5 55,2 73,5 87,6 40,5 59,4 69,9 phương sai tích lũy Ghi chú: số in đậm là lớn hơn 0,75, và số gạch dưới là trong khoảng 0,5 đến 0,75. VF = Yếu tố phương sai cực đại Phân tích thành phần chính và phân tích nhân tố (PCA/FA) được dùng để xác định các thành phần tiềm ẩn có trong sáu OCPs thử nghiệm trong nước và trầm tích nhằm xác định nguồn ô nhiễm có thể phát thải các thành phần này. Các điểm ô nhiễm của PCA được thể hiện trong Hình 3.5, các biến được tạo bởi nồng độ OCPs chủ yếu tại các vị trí lấy mẫu khác nhau. Hình 3. 5. Hai OCPs được trích xuất khi thực hiện PCA/FA cho toàn bộ dữ liệu PC1 chiếm 66,6% và PC2 chiếm 15,2% của phương sai tổng. Phương sai của OCPs trong nước và trầm tích thu được từ 12 vị trí nghiên cứu vào thời điểm mùa khô thấp hơn so với thời điểm mùa mưa. Mùa khô có giá trị ở phía vùng âm của PC2, mùa mưa ở vùng dương của PC2. Vào thời điểm mùa mưa, nhóm 2 có phương sai của nồng độ OCPs lớn nhất. Kết quả nghiên cứu cho thấy dư lượng OCPs được phát hiện trong hầu hết các mẫu nước và trầm tích thu thập ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Do đó, OCPs có khả năng tích lũy độc tính trong các loài thủy sinh ở lưu vực sông như cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ.
8 3.3. OCPs trong cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ 3.3.1. Nồng độ các OCPs trong sinh vật theo loài 3.3.1.1. Tổng OCPs Hình 3.6. Nồng độ của OCPs trong cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ Nồng độ OCPs biến động giữa các vị trí thu mẫu, thấp nhất tại vị trí ST1 và cao nhất tại vị trí ST8 ở tất cả các loài sinh vật khảo sát. Nồng độ OCPs được phát hiện trên sò huyết đạt giá trị cao nhất so với các loài còn lại có giá trị dao động từ 6,360 – 45,904 µg/kg (trung bình 34,108 µg/kg), tiếp theo là cá bống bớp > trai > vẹm xanh > ngao > hàu có giá trị lần lượt là: từ 7,685 – 40,297 µg/kg (trung bình 19,519 µg/kg); 4,794 – 37,585 µg/kg (trung bình 19,212 µg/kg); 0,323 – 35,359 µg/kg (trung bình 14,320 µg/kg); 7,181–18,462 µg/kg (trung bình 12,376 µg/kg) và 3,007 – 17,081 µg/kg (trung bình 9,297 µg/kg) (Hình 3.6). 3.3.1.2. Nhóm HCHs và đồng phân Mức độ dư lượng HCHs trong mô thịt trai và sò huyết chiếm hàm lượng cao hơn 4 loài còn lại, hàm lượng HCHs cao nhất ghi nhận ở mẫu mô thịt trai 5,645 µg/kg và thấp nhất trong mẫu hàu 2,702 µg/kg (Hình 3.7). Các đồng phân α–, β–, γ– và δ–HCH có mặt trong hầu hết các mẫu được thu thập và tỷ lệ β–HCH trên tổng HCHs cao nhất trong nhiều mẫu. Kết quả cũng cho thấy rằng tất cả các đồng phân của HCHs đang hiện diện ở các khu vực cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Đối với các mô sinh vật, β–HCH là đồng phân chiếm ưu thế và đóng góp 37 – 50% vào tổng số HCHs được quan sát trong các mô khác nhau, tiếp theo là α–, γ–, δ–HCH chiếm lần lượt là 15 – 32%, 11 – 28% và 9 – 28%.
9 Hình 3.7. Nồng độ của HCHs trong cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ Ghi chú: n = 13; a,c: khác biệt có ý nghĩa thống kê (5%) kiểm định Tukey HSD 3.3.1.3. Nhóm DDTs và đồng phân Nồng độ DDTs khác nhau đáng kể đã được tìm thấy trong các loài cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ, nồng độ trung bình của DDTs nằm trong khoảng 3,588 – 9,524 µg/kg. DDTs trong các mẫu cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ thu thập có xu hướng giảm dần theo thứ tự: cá bống bớp > trai > sò huyết > vẹm xanh > ngao > hàu (Hình 3.9). Về mặt số liệu ghi nhận sự chênh lệch giữa các mẫu nhưng qua kết quả phân tích ANOVA hàm lượng DDTs trong mẫu sinh vật không có sự khác biệt. Kết quả này có thể được quy cho các môi trường sống khác nhau, thói quen cho ăn và vị trí của chúng trong cấp bậc dinh dưỡng. Nồng độ DDTs trên cá bống bớp cao nhất do chúng có tập tính sống ở đáy, ban ngày thường vùi mình xuống bùn nên lượng tích tụ tương đối cao. Đối với vẹm xanh, ngao và hàu có thể sống bám ở các bờ đá nên khả năng tích tụ DDTs ít hơn loài cá bống bớp. Hình 3. 9. Nồng độ của DDTs trong cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ Ghi chú: n = 13; a,c: khác biệt có ý nghĩa thống kê (5%) kiểm định Tukey HSD
10 Tỷ lệ của p,p’–DDD trong tổng DDTs ở một số loài như cá bống bớp, hàu, sò huyết và trai là chiếm ưu thế, trong khi tỷ lệ p,p’–DDT ở một số loài như vẹm xanh và ngao là tương đối cao. 3.3.1.4. Endosulfans Kết quả cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ khi phơi nhiễm với endosulfans cho thấy sò huyết tích lũy với nồng độ cao vượt bậc so với cá bống bớp, hàu, vẹm xanh, ngao và trai (Hình 3.11). Kết quả phân tích ANOVA cho thấy hàm lượng endosulfans trong mẫu sò huyết khác biệt với các mẫu sinh vật khác (p < 0,0001). Hình 3.11. Nồng độ của endosulfans trong cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ Ghi chú: n = 13; a,b: khác biệt có ý nghĩa thống kê (5%) kiểm định Tukey HSD 3.3.1.5. Các nhóm OCPs khác (heptachlor, aldrin, dieldrin, endrin) Qua biểu đồ Hình 3.12a cho thấy mẫu sò huyết có hàm lượng heptachlor cao nhất tiếp theo là ngao, vẹm xanh, trai, cá bống bớp. Hàm lượng độc chất này tích lũy trong sáu loài sinh vật chêch lệch khá cao, khoảng chênh lệch giữa mẫu sò huyết từ 0,453 – 3,032 µg/kg so với giá trị thấp nhất trong mẫu mô thịt hàu là 0,484 µg/kg dao động từ 0,06 – 1,006 µg/kg. Hàm lượng heptachlor tương đối thấp nên không ảnh hưởng đáng kể trong các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ. Các loài sinh vật khác nhau thì hàm lượng tồn lưu giữa chúng khác nhau p = 0,018, qua kết quả phân tích hậu ANOVA mẫu sò huyết và mẫu hàu có sự khác biệt nhau với giá trị xác suất lần lượt là 0,0068 và 0,0496. Sự khác biệt về nồng độ heptachlor giữa các loài khác biệt có ý nghĩa thống kê (Hình 3.12a).
11 Hình 3.12. Nồng độ của heptachlor, aldrin, dieldrin, endrin trong cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ Ghi chú: n = 13; a,c: khác biệt có ý nghĩa thống kê (5%) kiểm định Tukey HSD Nồng độ aldrin và endrin được phát hiện trên sò huyết đạt giá trị cao nhất có ý nghĩa thống kê, với giá trị dao động lần lượt là KPH – 5,421 µg/kg và KPH – 7,104 µg/kg (Hình 3.12b và 3.12d). Nồng độ aldrin thấp nhất là trên ngao với giá trị thay đổi từ KPH – 0,031 µg/kg (trung bình 0,011 µg/kg). Nồng độ dieldrin có giá trị cao nhất trên cá bống bớp, kế tiếp là sò huyết và thấp nhất trên hàu, với giá trị trung bình lần lượt là 1,743 µg/kg; 1,227 µg/kg và 0,077 µg/kg (Hình 3.12c). Hàm lượng aldrin và dieldrin giữa các mẫu sinh vật chênh lệch không quá cao, chủ yếu hàm lượng dieldrin cao hơn aldrin, do aldrin dễ chuyển hóa thành dieldrin trong môi trường. Nồng độ aldrin bị ảnh hưởng bởi yếu tố loài khác nhau. Mẫu sò huyết so với mẫu vẹm xanh và ngao khác biệt về ý nghĩa thống kê với giá trị xác suất nhỏ hơn 0,0001. Các mẫu trai, cá bống bớp và hàu tuy khác nhau về mặt số liệu nhưng về mặt thống kê có kết quả giống nhau và là trung bình của mẫu sò huyết, vẹm xanh và ngao p = 0,0012. Đối với hàm lượng dieldrin vẫn có sự khác nhau giữa các loài sinh vật với giá trị xác suất p = 0,0042, sau khi kiểm chứng hậu ANOVA cho thấy mẫu cá bống bớp với vẹm xanh, hàu và ngao là khác biệt p < 0,0001. 3.3.2. Nồng độ các OCPs trong sinh vật theo không gian (vị trí) So với sông chính (ST1, ST5, ST6, ST7), các vị trí sông phụ (ST8, ST9, ST10, ST11) có nồng độ DDTs trên cá và các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ cao hơn 3,2 lần (8,94 µg/kg/2,81 µg/kg) (Hình 3.13a), nồng độ
12 dieldrin cao hơn 1,4 lần so với sông chính (0,8 µg/kg/0,57 µg/kg) (Hình 3.13b) và nồng độ OCPs cao hơn 1,5 lần (23,1/15,75 µg/kg) (Hình 3.13c). Hình 3. 13. Nồng độ của (a) DDTs, (b) dieldrin và (c) OCPs trong cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ được thu thập trong sông chính và sông phụ Ghi chú: n = 31 (sông chính); n = 27 (sông phụ); a,b: khác biệt có ý nghĩa thống kê (5%) kiểm định Tukey HSD Nồng độ các OCPs trên các vị trí sông phụ cao hơn sông chính do việc tiếp nhận nhiều nguồn ô nhiễm khác nhau từ các nhánh sông phụ ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Chúng chảy qua các khu vực có hoạt động nông nghiệp phổ biến nơi thuốc trừ sâu từng được sử dụng rộng rãi cuốn theo các chất ô nhiễm vào nguồn nước cửa sông. Do sự tồn lưu và độc tính của các OCPs trong môi trường nên chúng đã bị cấm hoặc kiểm soát việc sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp. 3.3.3. Nguồn ô nhiễm OCPs trong sinh vật Phân tích thành phần chính và phân tích nhân tố (PCA/FA) được dùng để xác định các thành phần tiềm ẩn có trong bảy OCPs thử nghiệm trong các mô sinh vật và nhằm xác định những nguồn ô nhiễm có thể xâm nhập trong các thành phần này. PCA/FA được trích xuất thành hai thành phần chính (PC) có giá trị riêng lớn hơn 1. Phương sai cực đại tương ứng (VF) (nhân tố tiềm ẩn) có giá trị riêng lớn hơn 1, độ tích lũy chiếm 64,7% tổng giá trị phương sai (Bảng 3.23). Nhân tố thứ nhất giải thích 46,7% tổng phương sai và cho thấy có tải trọng cao đối với DDTs, aldrin và dieldrin, cũng như tải trọng vừa đối với HCHs và endrin. Nhân tố thứ hai được đặc trưng bởi tải trọng dương cao đối với endosulfans và tải trọng vừa với heptachlor và endrin, thành phần này chiếm 18% tổng phương sai.
13 Bảng 3. 23. Hệ số tải trọng của các thông số OCPs đối với các nhân tố khác nhau được hình thành từ phân tích PCA/FA Thông số VF1 VF2 Nhóm HCHs 0,56 0,41 Nhóm DDTs 0,77 -0,07 Heptachlor 0,26 0,58 Aldrin 0,85 0,29 Diedrin 0,86 0,13 Endrin 0,52 0,66 Nhóm endosulfans -0,18 0,86 Giá trị riêng 3,27 1,26 % tổng phương sai 46,7 18,0 Phần trăm phương sai tích lũy 46,7 64,7 Ghi chú: số in đậm là những số lớn hơn 0,75; số được gạch chân là những số lớn hơn 0,5 và nhỏ hơn 0,75; VF: hệ số varimax Kết quả thu được PC1 giải thích 46,7% và PC2 giải thích 64,7% tổng phương sai (Hình 3.15). Sự phân bố khác nhau của cá và các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ dọc theo PC1 và PC2 trong biểu đồ PCA chỉ ra rằng các biến này có thể giải thích mô hình OCPs được tìm thấy. Hai nhân tố chính được sử dụng để phân nhóm loại nghiên cứu khác nhau dựa trên nồng độ các hợp chất OCPs. Kết quả phân tích thể hiện các mẫu sò huyết có phạm vi nhiễm OCPs rộng hơn nhiều so với các loài khác và trai là loài có phạm vi thấp nhất trong các loài nghiên cứu. Hình 3. 15. Nhóm cá và nhuyễn thể hai mảnh vỏ được kiểm tra dựa trên phân tích PCA/FA 3.4. Đánh giá độc tính của DDT Từ kết quả đánh giá nồng độ các OCPs trong nước, trầm tích và sinh vật ở cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai cho thấy DDT là hóa chất chiếm nồng độ cao nhất và chủ yếu trong các mẫu thu thập. Bên cạnh đó, giá thành
14 DDT rẻ, là hóa chất được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp nhằm ngăn chặn sự xâm hại của côn trùng đối với cây trồng và diệt nhiều côn trùng gây dịch cho con người. Do tính độc hại và phổ biến trong môi trường nên hóa chất DDT được lựa chọn để đánh giá độc tính lên phôi, ấu trùng sinh vật thủy sinh. 3.4.1. Độc tính của DDT đến sinh trưởng của phôi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương 3.4.1.1. Khảo sát trong môi trường nước Hình 3. 16. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ phân bào của phôi hàu Thái Bình Dương sau 2 giờ phơi nhiễm với DDT trong môi trường nước biển nhân tạo DDT ảnh hưởng rất lớn đến khả năng phát triển của phôi hàu Thái Bình Dương sau 2 giờ phơi nhiễm trong môi trường nước biển nhân tạo. Tỷ lệ phôi chậm phát triển, chưa phân bào thay đổi tuyến tính theo sự tăng dần của nồng độ DDT. Tỷ lệ phôi chậm phát triển tăng từ 28% đến 58% tương ứng với nồng độ từ 0,1 đến 100 g/L so với mẫu đối chứng chỉ có 2% (Hình 3.16). Ảnh hưởng của DDT đến việc làm chậm phát triển của phôi hàu sau 2 giờ phơi nhiễm trong môi trường nước được thiết lập với giá trị EC50 là 66,88 µg/L. Hình 3. 18. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ phần trăm phôi, ấu trùng tử vong (Mean ± SE) sau 24 giờ phơi nhiễm với DDT trong nước biển nhân tạo
15 Tỷ lệ tử vong của phôi và ấu trùng thay đổi tuyến tính theo sự tăng dần của nồng độ DDT trong môi trường nước. Tỷ lệ tử vong thay đổi tương ứng từ 44% đến 69% tương ứng với sự gia tăng nồng độ phơi nhiễm DDT từ 0,1 đến 100 g/L so với mẫu đối chứng (0 g/L) chỉ có 3% (Hình 3.18). Ảnh hưởng của DDT đến tỷ lệ tử vong của phôi và ấu trùng hàu sau 24 giờ phơi nhiễm trong môi trường nước được thiết lập với giá trị LC50 là 4,62 µg/L. 3.4.1.2. Khảo sát trong môi trường trầm tích Trong mẫu đối chứng tỷ lệ phôi chậm phát triển là 2%, ở các mẫu thử nghiệm tỷ lệ này tăng dần từ 18% đến 75% tuyến tính theo sự gia tăng nồng độ DDT từ 0,01 đến 5 mg/kg sau 2 giờ phơi nhiễm (Hình 3.20). Ảnh hưởng của DDT đến sự chậm phát triển của phôi trùng hàu sau 24 giờ phơi nhiễm trong môi trường trầm tích được thiết lập với giá trị EC50 là 1,1 mg/kg. 100 80 a Tỷ lệ phôi chậm phát triển (%) 60 b b 40 c cd cd 20 d 0 0 0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 Nồng độ (mg/kg) Hình 3. 20. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ phần trăm phôi chậm phát triển (Mean ± SE) sau 24 giờ phơi nhiễm với DDT trong trầm tích Hình 3. 22. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ phần trăm phôi, ấu trùng tử vong (Mean ± SE) sau 24 giờ phơi nhiễm với DDT trong trầm tích
16 Tỷ lệ tử vong của phôi, ấu trùng hàu trong mẫu đối chứng là khá thấp chỉ 3% so với các mẫu thử nghiệm ghi nhận giá trị tăng dần từ 27% đến 84% tương ứng với sự tăng nồng độ DDT phơi nhiễm từ 0,01 đến 5 mg/kg (Hình 3.22). Ảnh hưởng của DDT đến tỷ lệ tử vong của phôi và ấu trùng hàu sau 24 giờ phơi nhiễm trong môi trường trầm tích được thiết lập với giá trị LC50 là 0,3 mg/kg. 3.4.1.3. Khảo sát hình thái phôi và ấu trùng hàu • Trong môi trường nước Hình 3. 24. Kết quả chụp SEM hình thái cấu trúc phôi hàu Thái Bình Dương C. gigas trong môi trường nước biển nhân tạo sau 24 giờ Hình 3. 25. Kết quả chụp TEM cấu trúc bào quan phôi hàu Thái Bình Dương C. gigas trong môi trường nước biển nhân tạo ở mẫu đối chứng (không phơi nhiễm với DDT) sau 24 giờ
17 Kết quả chụp SEM cho thấy phôi hàu ở mẫu đối chứng có hình tròn hoặc hình cầu với bề mặt ngoài nhẵn, mịn và đang tiến hành quá trình phân bào (Hình 3.24a). Phôi hàu trở lên biến dạng, bề ngoài sần sùi và bị vỡ nát sau khi phơi nhiễm với hóa chất BVTV DDT (Hình 3.24b, c, d). Điều này chứng tỏ hóa chất BVTV đã làm thay đổi đáng kể hình thái phôi hàu và thậm chí làm chết phôi. Ở mẫu đối chứng (Hình 3.25a, b, c, d) ảnh chụp TEM ở các vị trí khác nhau cho thấy, khi không bổ sung hóa chất BVTV DDT và nuôi phôi trong điều kiện bình thường, siêu cấu trúc bào quan phôi hàu có hình cầu hoặc tròn (Hình 3.25d), bào quan bên trong phôi rõ ràng. Bên trong tế bào chất, lưới nội chất nguyên vẹn đầy đủ (mũi tên 2) và các hạt có vỏ capsids và ty thể nguyên vẹn (mũi tên 1) với nội hạt nhân dày đặc, rõ ràng phía dưới lớp cơ phụ (Hình 3.25a, c), thành tế bào ngoài cùng của phôi dày (kích thước đo được 610 nm, Hình 3.25b). Sau 24 giờ phơi nhiễm với hóa chất BVTV DDT ở nồng độ 1 g/L, các bào quan bên trong hầu như bị phá hủy (Hình 3.26b, c, d), thành tế bào mỏng hơn (405-440 nm, Hình 3.26a), vỏ capsids với nội hạt nhân bên trong bị phá hủy và rỗng (mũi tên Hình 3.26b), lưới nội chất không còn nguyên vẹn (mũi tên Hình 3.26d). Điều này chứng tỏ hóa chất BVTV DDT đã gây ảnh hưởng đến cấu trúc bào quan bên trong phôi hàu. Hình 3. 26. Kết quả chụp TEM cấu trúc bào quan phôi hàu Thái Bình Dương C. gigas trong môi trường nước biển nhân tạo ở mẫu thử nghiệm (phơi nhiễm với 1 g/L DDT) sau 24 giờ • Trong môi trường trầm tích Tương tự như trong môi trường nước biển nhân tạo, ảnh SEM cấu trúc bề mặt phôi hàu Thái Bình Dương C. gigas trong mẫu trầm tích giữa mẫu đối chứng (không phơi nhiễm với DDTs, Hình 3.27a) và mẫu thực nghiệm (phơi nhiễm với DDTs 1 mg/kg, Hình 3.27b, c, d) cũng có sự khác biệt đáng kể. Ở mẫu đối chứng cấu trúc bề mặt phôi hàu nhẵn, mịn và đang tiến hành quá trình phân bào (Hình 3.27a). Ngược lại, ở mẫu
18 thực nghiệm cấu trúc bề mặt phôi hàu bị tác động lớn, phôi bị phá hủy mạnh, thậm chí bị vỡ làm chết phôi (Hình 3.27b, c, d). Hình 3. 27. Kết quả chụp SEM hình thái cấu trúc phôi hàu Thái Bình Dương C. gigas trên môi trường trầm tích sau 24 giờ Hình 3. 28. Kết quả chụp TEM cấu trúc bào quan phôi hàu Thái Bình Dương C. gigas ở mẫu trầm tích đối chứng (không phơi nhiễm với DDT) sau 24 giờ