Luận án: Sử dụng chỉ thị sinh hóa đánh giá ô nhiễm Asen nước giếng và thâm nhiễm người

MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Chƣơng 1. Vấn đề ô nhiễm asen trong nước ngầm và nhu cầu phát triển công cụ phân tích nhanh 1. Nguyên tố asen trong tự nhiên và đời sống 4 1. Vấn đề ô nhiễm asen trong nước giếng khoan trên thế giới và 6 ở Việt Nam 1.

Nhu cầu phát triển công cụ phân tích nhanh, phục vụ cho 10 nhiệm vụ đánh giá hiện trạng ô nhiễm asen trong nước giếng khoan 1. Biosensor sử dụng vi khuẩn chuyển gen để phân tích asen trong 14 nước 1. Biosensor sử dụng các tế bào vi khuẩn 14 1. Biosensor vi khuẩn đáp ứng đặc hiệu với asen và có gắn các 16 gen chỉ thị khác nhau 1.

Gen kháng asen ở vi khuẩn E. Các gen chỉ thị thường được sử dụng trong biosensor vi 17 khuẩn 1. Ứng dụng thực tiễn của các biosensor sử dụng vi khuẩn 20 biến đổi gen có đáp ứng với asen 1. Sử dụng các biomarker trong nghiên cứu thâm nhiễm asen trên 23 người 1.

Tác hại tới sức khoẻ gây ra bởi nhiễm độc asen 23 1. Sử dụng các biomarker trong nghiên cứu thâm nhiễm asen 24 trên người 1. Vai trò của các biomarker trong đánh giá nguy cơ 24 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com nhiễm độc 1. Sử dụng chỉ số hàm lượng asen trong tóc để đánh giá 27 mức độ thâm nhiễm lâu dài asen từ nước giếng khoan 1.

Sử dụng chỉ số các thành phần asen methyl hoá trong 28 nước tiểu để đánh giá mức độ thâm nhiễm asen hiện tại và cung cấp số liệu minh hoạ cơ chế nhiễm độc asen ở người Chƣơng 2. Nguyên liệu và phƣơng pháp nghiên cứu 34 2. Mẫu nước giếng khoan, mẫu tóc và mẫu nước tiểu 34 2. Mẫu biosensor sử dụng các chủng vi khuẩn chỉ thị 36 2.

Thiết bị, hoá chất và chất chuẩn 37 2. Phương pháp 38 2. Nuôi, cấy chuyển và giữ giống vi khuẩn chỉ thị asen 38 2. Phân tích hàm lượng asen hoà tan trong dung dich trung tính 38 bằng vi khuẩn chỉ thị 2.

Thí nghiệm chọn thời gian vi khuẩn chỉ thị E. coli luxAB tiếp 40 xúc với asen và tối ưu hoá lượng cơ chất n-decanal. Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng sắt trong nước 40 tới khả năng sử dụng sinh học asen đối với vi khuẩn chỉ thị 2. Phương pháp phân tích asen trong dung dịch bằng quang phổ 41 hấp thụ nguyên tử nối ghép thiết bị sinh khí hydrua asin (AsH3) 2.

Phương pháp xử lý mẫu tóc 41 2. Phân tích các dạng asen hữu cơ trong nước tiểu bằng kỹ thuật 42 nối ghép sắc ký trao đổi ion với phổ khối cảm ứng plasma (IC- ICPMS) 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chƣơng 3. Kết quả và bàn luận 3. Chọn lựa và tối ưu phương pháp phân tích hàm lượng asen trong 43 nước giếng khoan bằng biosensor sử dụng vi khuẩn chỉ thị 3.

So sánh khả năng phân tích asen bằng ba chủng vi khuẩn E. 43 coli có các gen chỉ thị khác nhau là lacZ, gfp và luxAB 3. Tối ưu hoá và xây dựng qui trình phân tích asen trong nước 50 giếng khoan bằng chủng vi khuẩn E. Ứng dụng biosensor vi khuẩn để đánh giá ô nhiễm asen trong 59 nước giếng khoan tại Việt Nam 3.

Mối tương quan giữa ô nhiễm asen trong nước giếng khoan với mức 65 độ thâm nhiễm asen trên người 3. Mức độ tích luỹ asen trong các mẫu tóc 65 3. Mối tương quan giữa ô nhiễm asen trong nước giếng khoan, 73 nước đã lọc với hàm lượng asen trong tóc 3.3 Mối tương quan giữa ô nhiễm asen trong nước giếng khoan, 76 nước đã lọc với hàm lượng các dạng asen methyl hoá trong nước tiểu Kết luận 84 Kiến nghị về các nghiên cứu tiếp theo 85 Tài liệu tham khảo 86 Danh mục các công trình khoa học của tác giả liên quan tới luận án 97 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Danh mục các bảng Bảng 1.1 Ví dụ hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm tại một số quốc gia trên thế giới Bảng 2.1 Địa điểm và số lượng mẫu thu thập cho nghiên cứu ứng dụng biomarker Bảng 3. So sánh kết quả phân tích asen trong 410 mẫu nước giếng khoan Bảng 3.2 Số liệu thực địa trong nghiên cứu về mức độ thâm nhiễm asen trong tóc Bảng 3.3 Hàm lượng asen trung bình trong tóc, nước giếng và nước sinh hoạt (đã lọc hoặc dùng trực tiếp) Bảng 3.4 So sánh mức độ ô nhiễm asen tại nghiên cứu này với một số địa điểm trên thế giới Bảng 3.5 Hàm lượng asen trong nước tiểu, nước giếng và nước sinh hoạt (đã lọc hoặc dùng trực tiếp) 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Mối quan hệ giữa biomarker và bioindicator Hình 1.2 Sơ đồ chuyển hoá các chất độc trong cơ thể Hình 1.3 Sơ đồ giả thuyết về chuyển hoá của asen trong cơ thể người Hình 2.1 Bản đồ các vị trí lấy mẫu sinh học Hình 3.1 Kết quả thí nghiệm đánh giá hàm lượng asen trong nước bằng vi khuẩn chỉ thị E.

coli lacZ Hình 3.2 Ảnh chụp trên kính hiển vi huỳnh quang kết quả thí nghiệm đánh giá hàm lượng asen trong nước bằng vi khuẩn chỉ thị E. coli gfp Hình 3.3 Tương quan giữa cường độ ánh sáng phát ra và nồng độ asen trong dung dịch khi thử nghiệm với vi khuẩn chỉ thị E. coli luxAB Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với asen lên cường độ ánh sáng phát ra ở phản ứng xúc tác bởi luciferase của vi khuẩn chỉ thị E. coli luxAB Hình 3.5 Ảnh hưởng của lượng cơ chất n-decanal lên cường độ ánh sáng phát ra Hình 3.6 Ảnh hưởng của lượng sắt trong dung dịch lên khả năng sử dụng sinh học asen đối với vi khuẩn chỉ thị E.

coli luxAB Hình 3.7 So sánh tác dụng của các hoá chất tới khả năng sử dụng sinh học asen đối với vi khuẩn chỉ thị E. coli luxAB Hình 3.8 Ảnh hưởng của lượng EDTA lên cường độ ánh sáng phát ra ở phản ứng xúc tác bởi luciferase của vi khuẩn chỉ thị E.9 Cường độ ánh sáng phát ra ở phản ứng xúc tác bởi enzym luciferase của vi khuẩn chỉ thị E. coli luxAB khi dùng dung dịch NaOH và Natri Pyrophotphat 200mM Hình 3.10 Quy trình phân tích hàm lượng asen trong nước giếng khoan bằng vi khuẩn chỉ thị E.11 Khoảng đáp ứng động học của vi khuẩn chỉ thị E. coli luxAB đối với asen 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.12 Đường chuẩn biểu diễn tương quan giữa đáp ứng của vi khuẩn chỉ thị với nồng độ asen pha trong nước giếng khoan Hình 3.13 Tương quan giữa số liệu về nồng độ asen trong nước giếng khoan thu được từ vi khuẩn chỉ thị và quang phổ hấp thụ nguyên tử Hình 3.14 Bản đồ ô nhiễm asen tại một số khu vực thuộc đồng bằng sông Hồng Hình 3.15 Hàm lượng As trong các mẫu tóc thu tại đồng bằng sông Hồng Hình 3.16 Hàm lượng As trong các mẫu tóc thu tại đồng bằng sông Mê Kông Hình 3.17 Phân bố hàm lượng asen theo nhóm tuổi Hình 3.18 Phân bố phần trăm số mẫu tóc với hàm lượng asen trung bình ở nam, nữ và trẻ em.19 Tương quan giữa hàm lượng asen trung bình trong tóc và trong nước Hình 3.20 Sắc ký đồ thu được khi phân tích các dạng asen trong nước tiểu.21 Tương quan giữa hàm lượng asen methyl hoá trong nước tiểu và hàm lượng asen trong nước Hình 3.22 Tương quan giữa hàm lượng asen methyl hoá với asen tổng số trong nước tiểu của các thể không phơi nhiễm asen Hình 3.23 Tương quan giữa hàm lượng asen methyl hoá với asen tổng số trong nước tiểu của các thể phơi nhiễm với asen ở mức độ khác nhau.24 Tương quan giữa mức độ ô nhiễm asen trong nước sinh hoạt, asen trong tóc và asen methyl hoá trong nước tiểu 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Đảm bảo chất lượng nước ăn và nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư tại khu vực nông thôn là một trong những vấn đề trọng tâm của chương trình chăm sóc sức khoẻ ban đầu hiện nay tại Việt Nam.

Đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Mê kông là hai khu vực tập trung đông dân nhất nước ta với dân số tương ứng 17,7 triệu và 16,9 triệu, chiếm gần 42,7% trong tổng số khoảng 80,9 triệu dân của cả nước (theo số liệu điều tra dân số năm 2003 của Tổng cục Thống kê). Ngoại trừ tại các thành phố, thị trấn có hệ thống cấp nước sạch tập trung từ các nhà máy nước, còn lại hầu hết dân cư sống xa đô thị đều phải tự khai thác và sử dụng các nguồn nước khác như nước mặt (nước sông, hồ), nước ngầm (nước giếng khơi, giếng khoan), nước mưa. Để tránh một số bệnh như tiêu chảy, đau mắt, giun sán, v.v…do sử dụng nước sông, nước hồ gây ra, ngày nay hầu hết các hộ dân tại hai khu vực trên đã tự khoan giếng để lấy nước ngầm sử dụng cho các sinh hoạt hàng ngày như ăn uống, tắm giặt [5]. Nhưng người dân lại có nguy cơ đối mặt với một ô nhiễm mang tính tự nhiên, đó là sự có mặt của nguyên tố asen (thạch tín) trong nước ngầm [78].

Asen khi thâm nhập hàng ngày vào cơ thể kể cả ở hàm lượng thấp cũng gây ra những tác hại cho sức khoẻ như: gây hoại tử các vết loét ở tay, chân, làm rối loạn sắc tố da, sừng hoá gan bàn tay, gan bàn chân, thậm chí liên quan tới bệnh tiểu đường, tim mạch, ung thư bàng quang, ung thư gan, v. Do những tác hại lâu dài của asen lên sức khoẻ con người, ngày nay Tổ chức Y tế thế giới đã đề nghị mức giới hạn asen trong nước uống là 10g/l, Bộ Y tế Việt Nam cũng đã ban hành tiêu chuẩn về asen trong nước uống là 10g/l thay cho tiêu chuẩn Việt Nam năm 1995 là 50g/l [1, 2]. 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Từ những năm cuối của thế kỷ 20, thảm hoạ nhiễm độc asen do dùng nước giếng khoan đã được phát hiện tại các nước nam Á như Ấn Độ (vùng Tây Bengan), Bănglađet và Trung Quốc (vùng cao nguyên Nội Mông) [22, 78, 98]. Ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu về tình trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm, nước cấp tại khu vực Hà Nội và một số tỉnh lân cận [6, 13].

Mức độ ô nhiễm asen tại một số tỉnh như Hà Nam, Hà Tây, phía nam Hà Nội được coi là nghiêm trọng ngang với các quốc gia bị ô nhiễm nặng nhất. Đó là các kết quả ban đầu dựa trên việc phân tích hàm lượng asen của khoảng 14 nghìn trên tổng số 620 nghìn giếng, chiếm tỷ lệ 2,2%.