Đánh giá kim loại nặng trong nghêu trắng Meretrix lyrata và môi trường sống

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRẦN TUẤN VIỆT ĐÁNH GIÁ SỰ HIỆN DIỆN MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NGHÊU TRẮNG Meretrix lyrate VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG CỦA CHÚNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRẦN TUẤN VIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐÁNH GIÁ SỰ HIỆN DIỆN MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NGHÊU TRẮNG Meretrix lyrate VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số chuyên ngành: 9850101 Phản biện độc lập 1: PGS.

Nguyễn Thị Vân Hà Phản biện độc lập 2: PGS. Phùng Chí Sỹ Phản biện 1: PGS. Nguyễn Thị Thanh Phượng Phản biện 2: PGS. Trương Thanh Cảnh Phản biện 3: PGS.

Nguyễn Tấn Phong NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Nguyễn Phước Dân 2. Emilie Strady LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Chữ ký Trần Tuấn Việt i TÓM TẮT LUẬN ÁN Khu vực ven biển cửa sông Soài Rạp thuộc hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai (SG- ĐN) nổi tiếng với sản phẩm nghêu Bến Tre (tên khoa học Meretrix lyrata). Tuy nhiên khu vực này đang phải đối diện với nhiều vấn đề ô nhiễm môi trường từ vùng đất liền theo dòng sông đổ ra cửa biển. Năm 2015, nghiên cứu này đã tiến hành khảo sát sơ bộ sự hiện diện kim loại Cd, Pb, Cu, Zn trong trầm tích, nước sông, vật chất lơ lửng tại các vị trí trên sông SG-ĐN và trong nghêu, trầm tích, nước biển ven bờ, vật chất lơ lửng tại bãi nuôi nghêu Cần Thạnh và Tân Thành.

Kết quả của nghiên cứu cho thấy có sự hiện diện kim loại nặng từ vùng thượng lưu ảnh hưởng tới môi trường và sinh vật vùng ven biển cửa sông SG-ĐN. Trong khảo sát sau đó, các kim loại Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Cd, Hg, và Pb trong nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng bao gồm nước mặt, vật chất lơ lửng, trầm tích và nước lỗ rỗng được phân tích để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại trong môi trường cũng như mức độ tích lũy sinh học kim loại trong nghêu. Các mẫu được thu thập hàng tháng từ mùa khô, sang giao mùa và mùa mưa tương ứng từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2016.

Kết quả tính toán chỉ số tích lũy sinh học từ trầm tích (BSAF) cho thấy các kim loại Pb, Mn, Fe và Co ít có khả năng tích lũy trong nghêu M. lyrata, trong khi BSAF của Cd đạt mức tích lũy cao nhất trong các kim loại. Hơn thế nữa, kết quả phân tích tương quan giữa hàm lượng kim loại trong nghêu M. lyrata (bao gồm mẫu nguyên con, mẫu mang, mẫu tuyến tiêu hóa và mẫu mô còn lại) với điều kiện thể chất cũng như hàm lượng kim loại trong các môi trường nước mặt, nước lỗ rỗng, trầm tích và đặc biệt là vật chất lơ lửng cho thấy khả năng ứng dụng loài nghêu này làm sinh vật quan trắc.

Kết quả tính toán chỉ số độc hại đối với sức khỏe con người khi sử dụng loài nghêu này làm thực phẩm đều nằm trong mức an toàn cho thấy M. lyrata có thể sử dụng làm thực phẩm khi cân nhắc mức độ gậy độc của các kim loại tích lũy trong chúng. ii ABSTRACT The coastal areas near the Saigon – Dong Nai (SG-DN) River Estuary is famous with the Ben Tre hard clam (Meretrix lyrata). However, this area is facing the pollution problems from the urban and industrial zone along SG-DN River basin.

In 2015, a preliminary survey was conducted to monitored Cd, Pb, Cu and Zn contamination levels in sediment, suspended particulate matter (SPM), and river water at three sampling points along SG-DN River and determined those metals in M. lyrata and its living environment including sediment, SPM and costal water at Can Thanh and Tan Thanh. It suggested that metal pollution from terresitrial areas might influenced coastal environment as well as M. Therefore, in the next phase of this study, some trace metals (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Cd, Hg, and Pb) in the hard clam Meretrix lyrata and its habitant environment including surface water, SPM, sediment and porewater were determined to understand the metal contamination level in the environment as well as the bioaccumulation of trace metals in that hard clam.

The samples were collected monthly in dry, transition, and wet seasons of the Viet Nam’s Southern area from March to September 2016. The results of biota-sediment accumulation factor (BSAF) showed that Pb, Mn, Fe, and Co did not accumulate in M. lyrata (BSAF values < 1), whereas the BSAF of Cd in sediment habitats used by these clams were highest. In addition, the close correlation between metal concentrations in the hard clam (i.

whole body, gills, digestive gland, remainder) and its physical stage as well as metals in SPM, surface water, sediment, porewater indicating that this hard clam might be considered to use as a biomonitor. The hazard index results of all studied trace metals in the hard clams for human health were within the safe limit suggested that the M. lyrata was safe for local consumers in case of trace metal toxicology consideration. iii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Phước Dân và cô Emilie Strady là hai thầy cô đã trực tiếp hướng dẫn, khuyến khích và luôn tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này.

Sự nhiệt huyết trong hoạt động khoa học của thầy và cô luôn là mục tiêu phấn đấu, là nguồn động lực lớn cho tôi đi tới đích của chương trình đạo tạo tiến sĩ. Quá trình học tập của tôi sẽ không thể thành công nếu không được sự giúp đỡ, hướng dẫn của tập thể các cán bộ trường đại học Bách Khoa nói chung, trong đó có các thầy cô công tác tại Phòng đào tạo Sau đại học, tập thể khoa Môi trường và Tài nguyên, và Trung tâm Châu Á Nghiên cứu về Nước. Tôi đặc biệt chân thành cảm ơn các thầy cô là quản lý, cán bộ giảng dạy trong Khoa Môi trường và Tài nguyên, các thầy cô ở bộ môn Quản lý Môi trường và Tài nguyên, các thầy cô tại Phòng thí nghiệm Môi trường, các thầy cô công tác tại Văn Phòng Khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian theo học và làm việc tại Khoa. Tiếp theo, tôi xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp công tác tại Viện Nhiệt đới môi trường đã giúp đỡ, động viên, và tạo điều kiện cho tôi thực hiện nghiên cứu và hoàn thiện luận án tiến sĩ.

Các cán bộ trực tiếp công tác tại Phòng Quan trắc và Phân tích Môi trường đã trực tiếp cùng tôi thực hiện một phần nghiên cứu hay gián tiếp hỗ trợ tôi đều là những nguồn động viên khích lệ to lớn cho tôi trong suốt thời gian qua. Và cuối cùng, không thể có gì so sánh hơn những tình cảm quý của bạn bè và gia đình đã luôn bên cạnh ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập. Những tình cảm nhận được chắc chắn còn là niềm hạnh phúc to lớn hơn rất nhiều so với sự thành công của kết quả nghiên cứu này. iv MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.

vii DANH MỤC BẢNG BIỂU. viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .ix MỞ ĐẦU. 1 Sự cần thiết thực hiện nghiên cứu .1 Mục tiêu nghiên cứu .3 Nội dung nghiên cứu .4 Ý nghĩa và đóng góp của đề tài .6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN. 8 Giới thiệu đặc điểm sinh học cơ bản của loài nghêu .8 Ảnh hưởng của một số kim loại đến con người, sinh vật và môi trường .10 Kim loại nặng trong môi trường ven biển và cửa sông .17 Kim loại vết trong môi trường quanh khu vực nghiên cứu.

22 Kim loại vết trong sinh vật hai mảnh vỏ. 25 Các mối tương quan hàm lượng các kim loại trong cơ thể sinh vật hai mảnh vỏ, các yếu tố sinh trưởng và môi trường sống của chúng .35 Sinh vật hai mảnh vỏ trong quan trắc sinh học .39 Các cơ chế tích lũy và đào thải kim loại trong sinh vật hai mảnh vỏ .42 Kỹ thuật phân tích kim loại vết .44 Đánh giá tổng hợp về nghiên cứu tổng quan .46 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 47 Phạm vi nghiên cứu. 47 Khảo sát sự hiện diện các kim loại trong nghêu trắng M.

lyrata và môi trường vùng hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai .1 Khu vực khảo sát .2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong giai đoạn khảo sát. 49 Đánh giá sự hiện diện và biến đổi theo thời gian của một số kim loại trong nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng .1 Khu vực nghiên cứu .2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích .3 Phân tích số liệu. 54 v CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

63 Sự hiện diện một số kim loại trong môi trường và nghêu trắng vùng hạ lưu sông Sài gòn – Đồng nai. 63 Sự hiện diện và biến đổi theo không gian, thời gian của một số kim loại trong nghêu M. lyrata và môi trường sống của chúng .1 Sự hiện diện của một số kim loại trong môi trường khu vực nghiên cứu .2 Phân bố hàm lượng một số kim loại trong nghêu trắng và môi trường sống của chúng theo không gian và thời gian. 72 Phân tích tương quan và dự đoán khả năng sử dụng nghêu M.

lyrata làm sinh vật quan trắc.82 Khả năng tích lũy kim loại trong nghêu M.90 Ước tính mức độ rủi ro đến sức khỏe con người khi sử dụng nghêu M. lyrata làm thực phẩm .94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 99 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .103 PHỤ LỤC 1 – KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THỐNG KÊ .114 PHỤ LỤC 2 – MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG NGHIÊN CỨU.120 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu .1 Cấu tạo bên trong nghêu M. A: Vỏ ; B: Mang ; C: Màng áo ; D: Chân và cơ kéo chân ; E : Cấu tạo chi tiết [24] .2 Các hình thái phát triển của nghêu Meretrix lyrata [21] .3 Khu vực nghiên cứu .4 Mối quan hệ giữa phản ứng của các loài sinh vật với mức ô nhiễm kim loại cho thấy khả năng áp dụng làm sinh vật chỉ thị hoặc sinh vật quan trắc [108] .5 So sánh giá trị giới hạn của các phương pháp sử dụng ICP-MS, Furnace-AAS và ICP-AES [116].1 Khung logic của nghiên cứu .2 Vị trí lấy mẫu khảo sát.3 Lấy mẫu nghêu và dụng cụ khai thác nghêu của dân địa phương .