Đánh giá hàm lượng cu, pb trong trầm tích tại cửa sông sài gòn đồng nai dưới tác động của ph, độ mặn và ảnh hưởng của chúng lên phôi, ấu trùng hàu crassostrea gigas

i

Lời cam đoan

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi thực hiện với sự
hướng dẫn của TS. Mai Hương và GS.TS. Nguyễn Thị Huệ, khơng có phần nội
dung nào được sao chép một cách bất hợp pháp từ cơng trình nghiên cứu của tác giả
khác. Kết quả nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu tham khảo là hồn tồn
chính xác và trung thực.

Tp Hồ Chí Minh, Ngày 29 Tháng 03 Năm 2021

Nguyễn Văn Phương


ii

Lời cảm ơn

Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ Môi trường, Học Viện Khoa học
Công nghệ đã đồng ý và tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Mai Hương và GS.TS. Nguyễn Thị Huệ đã
tận tình, tâm huyết hướng dẫn giúp tơi hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cám ơn Viện Khoa học Công nghệ & Quản lý Môi
trường, Trường Đại Học Công nghiệp Tp HCM luôn giúp đỡ và động viên tơi trong
suốt q trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cơ, Nhà khoa học đã góp ý, phản biện
và đánh giá để luận văn có thể hồn thành.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã ln
động viên, khuyến khích, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua.
Tp Hồ Chí Minh, Ngày 25 Tháng 12 Năm 2020

Nguyễn Văn Phương


iii

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Chữ viết
tắt

Tiếng Việt

Igeo

Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu
Hoa Kỳ
Giá trị bão hịa khơng khí
Axit sulfur dễ bay hơi
Nhu cầu ơ xy sinh học
Bộ Tài Nguyên và Môi trường
Chỉ số ô nhiễm
Nhu cầu ơ xy hóa học
Cacbon hữu cơ hịa tan
Nồng độ ảnh hưởng 10% sinh vật thử
nghiệm
Nồng độ ảnh hưởng 50% sinh vật thử
nghiệm
Chỉ số làm giàu
Dung dịch rửa giải hay dịch lắng
Khoảng ảnh hưởng thấp

Khoảng ảnh hưởng trung bình
Tiêu chuẩn an toàn thực phẩm
Australia - Zealand
Nồng độ ức chế 50% sinh vật thử
nghiệm
Chỉ số tích lũy địa hóa

ISO

Tổ chức Quốc tế về Tiêu chuẩn hoá

ISQG EPA s
KH&CN

Hướng dẫn chất lượng trầm tích biển
tạm thời
Khoa Học và Cơng nghệ
Nồng độ gây chết 50% sinh vật thử
nghiệm
Nồng độ ảnh hưởng thấp nhất quan
sát được
Nồng độ ảnh hưởng trung điểm
Chỉ số đánh giá đa biến
Cục Địa chất và Hải dương học Quốc
gia
Nồng độ ảnh hưởng không quan sát
được
Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh
tế
% giá trị phát triển khơng bình

thường
Nồng độ ảnh hưởng có thể xảy ra
Mức độ ảnh hưởng có thể xảy ra
Chỉ số tải lượng ô nhiễm

ASTM
ASV
AVS
BOD
BTNMT
Cf
COD
DOC
EC10
EC50
EF
EL
ERL
ERM
FSANZ
IC50

LC50
LOEC
MEC
MEI
NOAA
NOEC
OECD
PAD

PEC
PEL
PLI

Tiếng Anh
The American Society for Testing
and Materials
The air saturation value
Volatile sulfur acid
Biochemical oxygen demand
Contamination Factor
Chemical oxygen demand
Dissolved organic carbon
Effects concentration 10% of test
organisms
Effect concentration on 50% of test
organisms
Enrichment Factor
Elutriates,
Effects Range Low
Effects Range Median
Food Standards Australia-New
Zealand
Concentration inhibits 50% of test
organisms
The Geoaccumulation Index
International Organization for
Standardization
Interim Marine Sediment Quality
Guidelines

Concentration killed 50% of test
organisms
The lowest observed effect
concentration
Midpoint effect concentration
Multivariable Evaluation Index
National Oceanic and Atmospheric
Administration
No Observed Effect Concentration
Organization for Economic
Cooperation and Development
The percentage abnormal
development values
Probable effect concentration
Probable effect levels
Pollution Load Index


iv

PND

% giá trị phát triển bình thường

PW
QCVN 432017
RAC
SEM
SOM
SQG EPA

TEC
TOC
Tp.HCM

Nước lỗ rỗng
QCVN 43-2017 Quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia và chất lượng trầm tích
Mã số đánh giá rủi ro
Kim loại được trích đồng thời
Huyền phù hữu cơ

USEPA

Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ

WHO
WS

Tổ chức sức khỏe Thế giới
Tồn bộ trầm tích

The percentage normal development
values
Pore water

Risk Assessment Code
Simultaneously extracted metals
Suspension organic material

Hướng dẫn chất lượng trầm tích

Sediment Quality Guideline

Nồng độ ảnh hưởng ngưỡng
Tổng Cacbon hữu cơ
Thành phố Hồ Chí Minh

The threshold effect concentration
Total Organic Carbon content
United States Environmental
Protection Agency
World Health Organization
Whole sediment


v

Mục lục
Lời cam đoan.................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ....................................................................................................................... i
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ......................................................................... iii
Mục lục .............................................................................................................................v
Danh mục bảng ............................................................................................................ viii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ........................................................................................ ix
Danh mục phụ lục .......................................................................................................... xi
MỞ ĐẦU ..........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..........................................................................................5
1.1 Tổng quan về chất ô nhiễm Cu và Pb trong trầm tích cửa sơng........................5
1.1.1

Hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích cửa sơng trên Thế giới và Việt Nam .....5

1.1.2

Các dạng kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích cửa sơng ............................7

1.1.3

Các phương pháp đánh giá hàm lượng chất ơ nhiễm Cu, Pb trong trầm tích

cửa sơng 8
1.1.4

Một số tính chất và độc tính của đồng và chì đối với thủy sinh vật .............. 12

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng lên q trình giải phóng các kim loại nặng trong trầm
tích khu vực cửa sơng. .................................................................................................. 15
1.2.1

Ảnh hưởng pH mơi trường đến q trình giải phóng kim loại nặng trong trầm

tích

15

1.2.2

Ảnh hưởng độ mặn mơi trường đến q trình giải phóng kim loại nặng trong

trầm tích 16

1.2.3

Các nghiên cứu ảnh hưởng pH, độ mặn lên trầm tích cửa sông trên Thế giới

và Việt Nam ............................................................................................................... 17
1.3 Phương pháp thử nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn kim loại nặng
22
1.3.1

Các phương pháp thử nghiệm độc tính trầm tích ......................................... 22

1.3.2

Chuẩn bị mẫu trầm tích được thêm chuẩn kim loại nặng ............................. 24

1.3.3

Chuẩn bị dung dịch rửa giải trầm tích đã được thêm chuẩn kim loại nặng ... 26

1.3.4

Chuẩn bị hàu (Crassostrea gigas) cho thử nghiệm........................................ 28

1.3.5

Tổng quan các phương pháp thử nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn

kim loại nặng lên phôi và ấu trùng hàu ....................................................................... 30
1.4 Giới thiệu về cửa sơng Sài gịn - Đồng Nai....................................................... 34
1.4.1

Giới thiệu sơng Sài gịn – Đồng Nai ............................................................ 34


vi

1.4.2

Đặc điểm vùng cửa sơng Thị Vải và Sồi Rạp ............................................. 36

1.4.3

Hoạt động ni hàu vùng cửa sơng Sài Gịn – Đồng Nai ............................. 37

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................... 39
2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị ................................................................................ 40
2.2 Phương pháp thu và xử lý mẫu trầm tích......................................................... 40
2.3 Phương pháp phân tích mẫu ............................................................................. 43
2.4 Thí nghiệm khảo sát pH và độ mặn lên quá trình giải phóng Cu và Pb trong
trầm tích ....................................................................................................................... 43
2.4.1

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH lên q trình giải phóng Cu và Pb trong

trầm tích 43
2.4.2

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng độ mặn lên q trình giải phóng Cu và Pb

trong trầm tích ............................................................................................................ 44

2.5 Thí nghiệm khảo sát hấp phụ Cu2+ và Pb2+ của trầm tích cửa sơng................ 44
2.5.1

Xác định cân bằng hấp phụ Cu2+ và Pb2+ lên trầm tích ................................. 44

2.5.2

Xác định động học hấp phụ Cu2+ và Pb2+ lên trầm tích ................................ 45

2.6 Thí nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ và Pb2+ lên phơi hàu .. 45
2.6.1

Chuẩn bị dung dịch rửa giải trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ và Pb2+......... 45

2.6.2

Chuẩn bị sinh vật thử nghiệm ...................................................................... 46

2.6.3

Thử nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn Cu2+, Pb2+ ........................ 46

2.7 Phân tích dữ liệu thí nghiệm ............................................................................. 48
2.7.1

Tính tốn các chỉ số đánh giá theo phương pháp tiếp cận nền ...................... 48

2.7.2

Tính tốn lượng Cu2+ và Pb2+ giải phóng khỏi trầm tích do pH và độ mặn ... 49

2.7.3

Tính tốn cân bằng hấp phụ......................................................................... 50

2.7.4

Tính tốn động học hấp phụ ........................................................................ 50

2.7.5

Tính EC50 .................................................................................................... 51

2.7.6

Xử lý số liệu ............................................................................................... 51

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 53
3.1 Đánh giá hàm lượng (Cu, Pb) trong trầm tích tại các cửa sơng Sài Gịn – Đồng
Nai.

53

3.1.1

Đánh giá hàm lượng (Cu và Pb) trong trầm tích tại cửa sơng Sồi Rạp ....... 53

3.1.2

Đánh giá hàm lượng(Cu và Pb) trong trầm tích tại cửa sơng Thị Vải .......... 62

3.1.3

So sánh hiện trạng Hàm lượng Cu và Pb của hai vùng cửa sông .................. 69

3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH và độ mặn lên q trình giải phóng (Cu, Pb) trong
trầm tích cửa sơng Sài Gịn – Đồng Nai. ..................................................................... 72


vii

3.2.1

Ảnh hưởng pH lên q trình giải phóng Cu, Pb khỏi trầm tích..................... 72

3.2.2

Ảnh hưởng độ mặn lên q trình giải phóng Cu, Pb khỏi trầm tích .............. 82

3.3 Đánh giá khả năng hấp phụ (Cu2+, Pb2+) của trầm tích cửa sơng Sài Gịn –
Đồng Nai ....................................................................................................................... 89
3.3.1

Xác định đặc tính hóa lý mẫu trầm tích tham chiếu ..................................... 89

3.3.2

Cân bằng và động học quá trình hấp phụ Cu2+ lên trầm tích ........................ 90

3.3.3

Cân bằng và động học q trình hấp phụ Pb2+ lên trầm tích ......................... 94

3.4 Xác định độc tính của trầm tích cửa sơng Sồi Rạp được thêm chuẩn (Cu2+,
Pb2+) đến phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas........................................................... 99
3.4.1

Chuẩn bị mẫu trầm tích được thêm chuẩn Cu2+, Pb2+ và dung dịch rửa giải

cho thử nghiệm độc tính ............................................................................................. 99
3.4.2

Thử nghiệm độc tính dung dịch rửa giải trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ lên

của phôi, ấu trùng hàu............................................................................................... 102
3.4.3

Kết quả thử nghiệm độc tính dung dịch rửa giải của trầm tích được thêm

chuẩn Pb2+ lên phơi, ấu trùng hàu ............................................................................. 106
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 113
Kết luận ................................................................................................................... 113
Kiến nghị.................................................................................................................. 113
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .................................................... 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 116
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 136


viii

Danh mục bảng
Bảng 1.1 Hàm lượng kim loại Cu, Pb trong trầm tích từ vịnh, sơng, hồ và cửa sơng trên
Thế giới .............................................................................................................................5
Bảng 1.2 Hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích từ vịnh, sơng, hồ và cửa sơng ở Việt Nam .....6
Bảng 1.3 Giá trị giới hạn của các thông số trong trầm tích..................................................9
Bảng 1.4 Giá trị nền địa hóa: Hàm lượng kim loại trầm tích cửa sơng (mg/kg) ................. 10
Bảng 1.5 Chỉ số tải lượng ô nhiễm (PLI) và mức độ ơ nhiễm ........................................... 10
Bảng 1.6 Chỉ số tích lũy địa hóa Igeo và mức độ ơ nhiễm .................................................. 11
Bảng 1.7 Các phương pháp thử nghiệm độc tính trên phôi, ấu trùng hàu .......................... 23
Bảng 1.8 Một số phương pháp kiểm tra độc tính trầm tích biển đã thực hiện .................... 24
Bảng 1.9 Các phương pháp thử nghiệm độc tính trầm tích trên phơi, ấu trùng hàu............ 30
Bảng 1.10 Phát triển phơi hàu Crassostrea gigas bình thường ........................................... 32
Bảng 1.11 Hệ thống sơng Sài gịn – Đồng Nai.................................................................. 34
Bảng 1.12 Vị trí một số KCN - Cảng bố trí trên cửa sơng Sồi Rạp ................................. 37
Bảng 3.1 Các vị trí thu mẫu trầm tích ở cửa sơng Sồi Rạp .............................................. 54
Bảng 3.2 Kết quả TOC, pH, và độ mặn của trầm tích cửa sơng Sồi Rạp ......................... 55
Bảng 3.3 Hàm lượng Cu, Pb và Al trong trầm tích cửa sơng Sồi Rạp.............................. 58
Bảng 3.4 Tổng hợp các chỉ số EF, Igeo và PLI của Cu và Pb cửa sông Sồi Rạp................ 60
Bảng 3.5 Vị trí các điểm thu mẫu trầm tích vùng cửa sơng Thị Vải .................................. 62
Bảng 3.6 Kết quả phân tích TOC, pH, độ mặn và chất ô nhiễm trong trầm tích cửa sông
Thị Vải ............................................................................................................................ 63
Bảng 3.7 Tổng hợp các chỉ số EF, Igeo, Cf và PLI của Cu và Pb vùng cửa sông Thị Vải ... 66
Bảng 3.8 Hàm lượng Cu, Pb và Al trong trầm tích cửa sơng Thị Vải ................................ 66
Bảng 3.9 Giá trị trung bình của pH, độ mặn, TOC, Cu và Pb trong trầm tích của cửa sơng
Sồi Rạp .......................................................................................................................... 90
Bảng 3.10 Thông số cân bằng hấp phụ Cu2+ lên trầm tích ................................................ 92
Bảng 3.11 Thơng số động học hấp phụ Cu2+ lên trầm tích ................................................ 94
Bảng 3.12 Thơng số cân bằng hấp phụ Pb2+ trên trầm tích................................................ 96
Bảng 3.13 Thơng số động học hấp phụ Pb2+ trên trầm tích ............................................... 98
Bảng 3.14 Kết quả tính tốn EC50 (mg/L) của độc tính dung dịch rửa giải của trầm tích

được thêm chuẩn Cu2+.................................................................................................... 105
Bảng 3.15 Kết quả tính tốn EC50 (mg/L) của độc tính dung dịch rửa giải của trầm tích
được thêm chuẩn Pb2+ .................................................................................................... 109


ix

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1 Quá trình phát triển của phơi hàu Crassostrea gigas ........................................... 31
Hình 1.2 Quá trình phát triển của ấu trùng sau 24 giờ ....................................................... 33
Hình 1.3 Mơ phỏng vị trí các cửa sơng, sơng Sài Gịn – Đồng Nai ................................... 35
Hình 2.1 Sơ đồ tổng thể nghiên cứu của Luận Án ............................................................ 39
Hình 2.2 mơ phỏng các vị trí lẫy mẫu tại vùng cửa sơng Sồi Rạp.................................... 42
Hình 2.3 Mơ phỏng các vị trí lẫy mẫu tại vùng cửa sơng Thị Vải ..................................... 42
Hình 3.1 Hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích cửa sơng Sồi Rạp .................................... 56
Hình 3.2 Biểu đồ chỉ số làm giàu EF của Cu và Pb vùng cửa sơng Sồi Rạp .................... 59
Hình 3.3 Biểu đồ chỉ số Igeo của Cu và Pb vùng cửa sơng Sồi Rạp ................................ 60
Hình 3.4 Biểu đồ chỉ số PLI của Cu và Pb vùng cửa sơng Sồi Rạp ................................. 61
Hình 3.5 Hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích cửa sơng Thị Vải với các quy chuẩn ......... 65
Hình 3.6 Biểu đồ chỉ số làm giàu EF của Cu và Pb vùng cửa sơng Thị Vải ...................... 67
Hình 3.7 Biểu đồ chỉ số Igeo của Cu và Pb vùng cửa sông Thị Vải .................................. 67
Hình 3.8 Biểu đồ chỉ số PLI của Cu và Pb vùng cửa sông Thị Vải ................................... 68
Hình 3.9 Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu trong trầm tích cửa sơng Sồi Rạp và Thị Vải ........ 70
Hình 3.10 Biểu đồ chỉ số EF của Cu và Pb vùng cửa sơng Sồi Rạp và Thị Vải ............... 70
Hình 3.11 Biểu đồ chỉ số Igeo của Cu và Pb vùng cửa sơng Sồi Rạp và Thị Vải ............... 71
Hình 3.12 Biểu đồ PLI của Cu, Pb vùng cửa sơng Sồi Rạp và Thị Vải............................ 71
Hình 3.13 Hàm lượng Cu giải phóng (mg/L) khỏi trầm tích theo pH ................................ 73
Hình 3.14 Tỉ lệ % Cu giải phóng khỏi trầm tích theo pH .................................................. 74
Hình 3.15 Hàm lượng mg/L Cu giải phóng trung bình theo pH ........................................ 74
Hình 3.16 Tỉ lệ % Cu giải phóng trung bình theo pH ........................................................ 76

Hình 3.17 Hàm lượng Pb giải phóng (mg/L) khỏi trầm tích theo pH ................................ 77
Hình 3.18 Tỉ lệ % Pb giải phóng khỏi trầm tích theo pH .................................................. 77
Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng Pb (mg/L) giải phóng trung bình theo pH ........... 78
Hình 3.20 Biểu đồ biểu diễn Pb (%) giải phóng trung bình theo pH................................. 78
Hình 3.21 Hệ số phân bố Kd (L/kg) của Cu và Pb theo pH ............................................... 80
Hình 3.22 Hàm lượng mg/L Cu và Pb giải phóng trung bình theo pH............................... 81
Hình 3.23 Hàm lượng Cu giải phóng (mg/L) khỏi trầm tích theo độ mặn ‰ .................... 82
Hình 3.24 Tỉ lệ % Cu giải phóng khỏi trầm tích theo độ mặn ‰ ...................................... 83
Hình 3.25 Hàm lượng Cu giải phóng trung bình (mg/L) theo độ mặn ‰ .......................... 84
Hình 3.26 Tỉ lệ (%) trung bình Cu giải phóng theo độ mặn .............................................. 84


x

Hình 3.27 Hàm lượng Pb giải phóng trung bình (mg/L) theo độ mặn ‰........................... 85
Hình 3.28 Tỷ lệ Pb (%) giải phóng trung bình theo độ mặn ............................................. 86
Hình 3.29 Kd (L/kg) trung bình Cu và Pb theo độ mặn ..................................................... 87
Hình 3.30 Hàm lượng Cu và Pb giải phóng trung bình (mg/L) theo độ mặn ..................... 88
Hình 3.31 Mối quan hệ giữa dung lượng hấp phụ q (mg/g) và C0 (mg/L) của Cu2+ ........... 90
Hình 3.32 Biểu diễn cân bằng hấp phụ Cu2+ lên trầm tích theo Langmuir ......................... 91
Hình 3.33 Biểu diễn cân bằng hấp phụ Cu2+ lên trầm tích theo Freundlich ....................... 91
Hình 3.34 Biểu diễn dung lượng hấp phụ Cu2+ (mg/g) thời gian (giờ) .............................. 93
Hình 3.35 Biểu diễn mơ hình động học hấp phụ giả bậc 1 của Cu2+ lên trầm tích ............. 93
Hình 3.36 Biểu diễn mơ hình động học hấp phụ giả bậc 2 của Cu2+ lên trầm tích ............. 94
Hình 3.37 Biểu diễn dung lượng hấp phụ q(mg/g) của Pb2+ với nồng độ ban đầu C0 (mg/L)
........................................................................................................................................ 95
Hình 3.38 Biểu diễn cân bằng hấp phụ Pb2+ lên trầm tích theo Langmuir ......................... 96
Hình 3.39 Biểu diễn cân bằng hấp phụ Pb2+ lên trầm tích theo Freundlich ........................ 96
Hình 3.40 Biểu diễn dung lượng hấp phụ Pb2+ (mg/g) thời gian (giờ) ............................... 97
Hình 3.41 Biểu diễn mơ hình động học hấp phụ giả bậc 1 của Pb2+ lên trầm tích .............. 98

Hình 3.42 Biểu diễn mơ hình động học hấp phụ giả bậc 2 của Pb2+ lên trầm tích .............. 98
Hình 3.43 Biểu diễn dung lượng hấp phụ của trầm tích theo nồng độ đầu của Cu2+ .......... 99
Hình 3.44 Biểu diễn nồng độ Cu2+ trong dung dịch rửa giải ........................................... 100
Hình 3.45 Biểu diễn dung lượng hấp phụ của trầm tích theo nồng độ đầu của Pb2+......... 101
Hình 3.47 Biểu diễn nồng độ Pb trong dung dịch rửa giải .............................................. 101
Hình 3.47 Tỉ lệ % không thụ tinh khi tinh trùng phơi nhiễm Cu của dung dịch rửa giải .. 102
Hình 3.48 Tỉ lệ % không thụ tinh khi trứng phơi nhiễm Cu trong dung dịch rửa giải ...... 103
Hình 3.49 Tỉ lệ % không thụ tinh khi trứng và tinh trùng cùng phơi nhiễm Cu trong dung
dịch rửa giải ................................................................................................................... 103
Hình 3.50 Tỉ lệ % không phát triển của ấu trùng hàu khi phơi nhiễm Cu dung dịch rửa giải
...................................................................................................................................... 104
Hình 3.51 Biểu diễn giá trị EC50 của Cu trong dung dịch rửa giải lên thụ tinh và phát triển
hàu ................................................................................................................................. 105
Hình 3.52 Tỉ lệ % khơng thụ tinh khi tinh trùng phơi nhiễm Pb của dung dịch rửa giải .. 106
Hình 3.53 Tỉ lệ % khơng thụ tinh khi trứng phơi nhiễm Pb của dung dịch rửa giải ......... 107
Hình 3.54 Tỉ lệ % không thụ tinh khi trứng và tinh trùng cùng phơi nhiễm Pb của dung
dịch rửa giải ................................................................................................................... 107


xi

Hình 3.55 Tỉ lệ % khơng phát triển của ấu trùng hàu khi phơi nhiễm Pb trong dung dịch
rửa giải .......................................................................................................................... 108
Hình 3.56 Biểu đồ biểu diễn giá trị EC50 của trầm tích được thêm chuẩn Pb2+ lên phơi, ấu
trùng hàu........................................................................................................................ 108
Hình 3.57 So sánh độc tính dung dịch rửa giải trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ và Pb2+. 110
Hình 3.58 So sánh độc tính trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ và Pb2+.............................. 110

Danh mục phụ lục
PL Hình ảnh 1. Hệ sinh thái dọc theo sơng Sồi Rạp ...................................................... 136

PL Hình ảnh 2. Vị trí ni Hàu ở sơng Sồi Rạp ............................................................ 136
PL Hình ảnh 3. Thu mẫu trầm tích tại vị trí cửa sơng Sồi Rạp ...................................... 136
PL Hình ảnh 4. Khảo sát ảnh hưởng pH đến quá trình giải phóng Cu, Pb trong trầm tích137
PL Hình ảnh 5. Tách vỏ Hàu và lọc bộ phận sinh dục hàu .............................................. 137
PL Hình ảnh 6. Hút dung dịch đã thụ tinh trong độc chất ra well .................................... 137
PL Hình ảnh 7. Trứng, tinh trùng sử dụng cho thử nghiệm độc chất ............................... 138
PL Hình ảnh 8. Tinh trùng bám vào trứng ...................................................................... 138
PL Hình ảnh 9. Sự phân chia tế bào sau 2 giờ thụ tinh .................................................... 139
PL Hình ảnh 10. Thụ tinh khơng thành cơng vì khơng có sự phân chia tế bào hay phân rã
...................................................................................................................................... 139
PL Hình ảnh 11. Ấu trùng hình chữ D và biến dị khi tiếp xúc với Cu ............................. 139
PL Hình ảnh 12. Phơi chết sau 24h khi tiếp xúc với độc chất Cu .................................... 140
PL Hình ảnh 13. Ấu trùng hình chữ D và biến dị khi tiếp xúc với Pb.............................. 140
PL Hình ảnh 14. Phôi bị phân hủy khi tiếp xúc với Pb.................................................... 140

PL Bảng 1. Ảnh hưởng của độ mặn lên % Cu giải phóng khỏi trầm tích cửa sơng Sồi Rạp
...................................................................................................................................... 141
PL Bảng 2. Ảnh hưởng của độ mặn lên % Pb giải phóng khỏi trầm tích cửa sơng Sồi Rạp
...................................................................................................................................... 142
PL Bảng 3. Ảnh hưởng của pH lên % Cu giải phóng khỏi trầm tích cửa sơng Sồi Rạp.. 143
PL Bảng 4. Ảnh hưởng của pH lên % Pb giải phóng khỏi trầm tích cửa sơng Sồi Rạp .. 144
PL Bảng 5. Cân bằng hấp phụ Cu2+ lên trầm tích ........................................................... 145
PL Bảng 6. Cân bằng hấp phụ Pb2+ lên trầm tích ............................................................ 145
PL Bảng 7. Động học hấp phụ Cu2+ lên trầm tích ........................................................... 146
PL Bảng 8. Động học hấp phụ Pb2+ lên trầm tích ........................................................... 146


1

MỞ ĐẦU

Các kim loại nặng và các hợp chất của chúng tác động gây hại lên người và
thủy sinh vật. Các kim loại nặng (như Cd, Cu, Pb, Hg, Zn) đều có thể gây độc ở
nồng độ thấp, mặc dù một số trong chúng như đồng, kẽm rất cần thiết cho sự trao
đổi chất bình thường [1]. Ơ nhiễm trầm tích tại các khu vực cửa sơng, cửa biển là
một vấn đề lớn về môi trường do các tác dụng độc hại tiềm năng của nó. Các kim
loại nặng từ các nguồn thải (tự nhiên hay nhân tạo) thông qua hệ thống sơng lắng
đọng dưới dạng trầm tích, Hàm lượng lâu dài dưới đáy sơng, tích tụ tại các cửa
sơng, bãi bồi [2,3,4]. Vùng cửa sơng Sài Gịn – Đồng Nai cho thấy hàm lượng Cd
rất nhỏ 0,1 mg/kg hay không phát hiện trong khi Cu, Pb cao hơn [3,5]. Crom chủ
yếu tồn tại ở dạng Cr (III) không được coi là mối nguy hại cho sức khỏe [6]. Do đó
xem xét hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích sơng Sài Gịn – Đồng Nai là có cơ sở.
Q trình giải phóng kim loại nặng trong trầm tích quyết định tính khả dụng
sinh học của chúng lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường như pH, độ mặn, hàm
lượng ôxy, nhiệt độ, tốc độ dòng chảy [7,8]. Các sự cố hóa học đã làm thay đổi pH
mơi trường và tác động đến các dạng kim loại nặng trong trầm tích [9,10,11]. Một
số sự cố do axit ở Việt Nam đã xảy ra như sự cố ngày 28-7-2006 ở Tp HCM [12] và
ngày 18-11-2018, ở sông Đồng Nai [13]. Thay đổi pH có thể diễn ra trong điều kiện
cục bộ và ngắn hạn, nhưng các tác động có thể khơng hồi phục nhanh chóng [14].
Hạn hán, xâm nhập mặn, phá rừng, phát triển nuôi tôm ven các cửa sông cũng góp
phần làm tăng độ mặn trong nước ở các dịng sơng. Khi độ mặn tăng thì hàm lượng
kim loại nặng có trong trầm tích tăng [15]. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Laing và
cộng sự, thì ngược lại cho các nguyên tố Cu [7]. Hơn nữa, trong các năm qua như
2016 hay 2019 vào mùa khô xâm nhập mặn đã tiến sâu về thượng nguồn sơng Sài
Gịn – Đồng Nai tác động đến trầm tích sơng. Do đó các nghiên cứu về ảnh hưởng
độ mặn và pH lên trầm tích là cần thiết.
Các thử nghiệm sinh học là một công cụ cần thiết cho việc đánh giá chất
lượng môi trường trầm tích. Thử nghiệm sinh học trên trầm tích kết hợp chất ô
nhiễm sẽ dự báo chất lượng sinh học của khu vực nghiên cứu vì khi xảy ra thì hậu
quả là không thể đảo ngược đối với các sinh vật sống [16]. Khả năng hấp phụ của
trầm tích là một thông số quan trọng, nếu lượng bổ sung cho kết hợp vượt quá, kim

2

loại sẽ liên kết với bề mặt trầm tích bởi các quá trình khác với quá trình hấp phụ và
do đó, có thể được giải phóng theo một cơ chế khác và với tốc độ khác nhau so với
kim loại bị hấp phụ [17]. Do đó, các đặc tính hấp phụ của trầm tích phải được khảo
sát trước nhằm tạo ra mẫu trầm tích kết hợp có các đặc tính trầm tích giống với trầm
tích bị ơ nhiễm tự nhiên [18].
Hàu (Crassostrea gigas) lồi đang được ni phổ biến tại vùng cửa sơng Sài
Gịn – Đồng Nai, có thể dễ dàng được thu cho thử nghiệm trong phịng thí nghiệm.
Giai đoạn thụ tinh và đầu đời của sinh vật 2 mảnh vỏ trong đó có hàu (Crassostrea
gigas) nhạy cảm hơn với các tác nhân ơ nhiễm, do đó giai đoạn này thường đã được
dùng để thử nghiệm đánh giá độc tính sinh học như một phương pháp [19,20]. Do
đó, lựa chọn giống hàu này là phù hợp, mang tính đại diện cao.
Các nghiên cứu về những quá trình di động kim loại nặng Cu, Pb trong trầm
tích vùng cửa sơng Sài Gòn – Đồng Nai do tác động pH, độ mặn cũng như các ảnh
hưởng lên phôi, ấu trùng hàu (Crassostrea gigas) cịn rất thiếu thơng tin. Do đó, đề
tài “ Đánh giá hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sơng Sài Gịn- Đồng
Nai dưới tác động của pH, độ mặn và ảnh hưởng của chúng lên phôi, ấu trùng
hàu Crassostrea gigas” được thực hiện.
Mục tiêu của đề tài: “Đánh giá rủi ro tiềm ẩn của hàm lượng Cu, Pb trong
trầm tích lên phơi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas tại vùng cửa sơng Sài Gịn –
Đồng Nai”.
Để đạt được mục tiêu của nghiên cứu đề tài đã thực hiện các nội dung sau:
1. Đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích tại các
cửa sơng Sài Gịn – Đồng Nai.
2. Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố môi trường (pH và độ mặn) lên q trình giải
phóng các kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích cửa sơng Sài Gịn – Đồng Nai.
3. Đánh giá khả năng hấp phụ (Cu2+, Pb2+) của trầm tích cửa sơng Sài Gịn – Đồng

Nai.
4. Nghiên cứu độc tính trầm tích cửa sơng Sài Gịn – Đồng Nai được thêm chuẩn
(Cu2+, Pb2+) đến phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas.
Đối tượng nghiên cứu:
 Mẫu trầm tích mặt


3

 Kim loại Cu, Pb tổng Hàm lượng trong trầm tích
 Phơi và ấu trùng hàu (Crassostrea gigas)
Phạm vi nghiên cứu:
Hệ thống sơng Sài Gịn – Đồng Nai có 4 cửa sơng chính: Thị Vải, Đồng
Trang, Lịng Tàu và Sồi Rạp trong đó Lịng Tàu hẹp nhưng sâu, lại ít bồi lắng nên
thuận tiện giao thông đường thủy hơn là nuôi trồng thủy sản, Đồng Tranh ngắn
được tách ra từ sông Thị Vải, tầm ảnh hưởng trong nuôi trồng thủy sản thấp. Mẫu
trầm tích tại 2 cửa sơng của sơng Sài Gịn - Đồng Nai là Thị Vải và Sồi Rạp được
lựa chọn trong nghiên cứu. Do đặc thù vùng cửa sơng Thị Vải và Sồi Rạp tiếp giáp
rừng ngập mặn Cần giờ rất thích hợp ni trồng thủy sản và bảo tồn đa dạng sinh
học.
Thời gian thu mẫu vào mùa khơ:
 Đợt 1 tháng 2/2017 (cửa sơng Sồi Rạp)
 Đợt 2 tháng 3/2017 (cửa sông Thị Vải)
 Đợt 3 tháng 4/2017 (cửa sơng Sồi Rạp)
Mùa khơ được lựa chọn lấy mẫu cho nghiên cứu là do khoảng thời gian này
hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích ven biển thường cao hơn so với mùa mưa
[21], kết quả tương tự cũng được khẳng định trong nghiên cứu của Duncan và cộng
sự, cho rằng do lưu lượng dòng chảy thấp trong mùa khơ hỗ trợ q trình tạo lắng
đọng và tích tụ [22].
Ý nghĩa khoa học

 Kết quả nghiên cứu góp phần hồn thiện hơn cách tiếp cận đánh giá rủi ro
môi trường do Hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích.
 Kết quả nghiên cứu là cơ sở dự báo đánh giá rủi ro ô nhiễm Cu, Pb trong
trầm tích vùng cửa sơng lên phơi, ấu trùng hàu Thái Bình Dương.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả luận án sẽ giúp cho các quản lý kinh tế và môi trường trên lưu vực
sông nhận diện rủi ro và ngay từ bây giờ phải có những giải pháp nhằm phịng
ngừa, giảm thiểu những tác động bất lợi cho nguồn lợi thủy sản vùng cửa sơng.
Những đóng góp mới của Luận án và Khoa học và Công nghệ:


4

1. Đánh giá được hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sơng Sài Gịn- Đồng
Nai dưới tác động của độ mặn, pH.
2. Đánh giá được ảnh hưởng của Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sơng Sài GịnĐồng Nai lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas.


5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về chất ô nhiễm Cu và Pb trong trầm tích cửa sơng
1.1.1 Hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích cửa sơng trên Thế giới và Việt Nam
1.1.1.1 Hàm lượng chất ô nhiễm Cu, Pb trong trầm tích cửa sơng trên Thế giới
Kết quả các nghiên cứu trên Thế giới cũng đã cho thấy ô nhiễm kim loại
nặng trong trầm tích sông và cửa sông là đáng quan ngại, đặc biệt là Cu và Pb
(Bảng 1.1). Mức độ dao động rất lớn 4,5 mg/kg ở Vịnh Giao Châu, Thanh Đảo,
Trung Quốc và 346 mg/kg ở Sơng Buriganga, Bangladesh cho đồng và tương ứng
cho chì là 8,2 – 105,6 mg/kg. Trong cùng một con sông hay cùng một quốc gia cũng
có mức độ ơ nhiễm Cu, Pb khác nhau.

Bảng 1.1 Hàm lượng kim loại Cu, Pb trong trầm tích từ vịnh, sơng, hồ và cửa sơng trên
Thế giới
Tên sơng

Cu (mg/kg)

Pb (mg/kg)

20,3-30,2

19,4-28,9

[23]

23,6

20,2

[24]

Trung Quốc

4,5 -148,7

8,2-65,8

Cửa sơng Hồng Hà, Trung quốc

14,7-21,9

11,6-18,2

[23]

133,0

40,8

[25]

7,64-139

14,2-96,6

[26]

46,09– 112,43

21,98– 73,42

[27]

29,48 ± 4,37

[28]

60,3-105,6

[29]

Cửa sông Trường Giang, Trung

Nguồn trích dẫn

quốc
Vịnh Giao Châu, Thanh Đảo,

Hạ lưu sơng Tsurumi,
Yokohama, Nhật Bản
Sông Hàn ở Hàn quốc
Sông Karnaphuli, Bangladesh
Sông Kochin, Ấn độ
Sông Buriganga, Bangladesh

70-346

1.1.1.2 Hàm lượng chất ô nhiễm Cu, Pb trong trầm tích cửa sơng ở Việt Nam
Kim loại nặng Cu, Pb được xem như là chất gây ô nhiễm độc hại nghiêm
trọng và có nhiều tài liệu nghiên cứu liên quan minh chứng sự tích lũy của chúng
trong trầm tích ở Việt Nam, (Bảng 1.2).
Kết quả thu thập từ các nghiên cứu trước đó cho thấy trầm tích một số vùng
sông và cửa sông Việt Nam vượt quy chuẩnViệt Nam QCVN 43-2017 (QCVN 432017 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia và chất lượng trầm tích) và SQG - EPA (Bảng
1.2). Cụ thể, cho thấy ô nhiễm Cu một số vị trí trên sơng Tơ Lịch và sơng Nhuệ theo


6

nghiên cứu của Hương và cộng sự đã vượt quy chuẩn Việt Nam [30], khi so sánh
với SQG - EPA thì hầu hết đều vượt ngưỡng an tồn cho mơi trường nước. Đối với
Pb thì hầu hết các khu vực ở phía Bắc đều vượt ngưỡng cho phép của quy chuẩn

Việt Nam và SQG - EPA.
Các kết quả về hàm lượng Cu, Pb cũng dao động lớn ở các con sông, ở trong
cùng một con sông, Bảng 1.2. Đặc biệt vùng cửa sơng Sài Gịn – Đồng Nai có các
nghiên cứu trên sông Thị Vải cũng rất khác nhau dao động 12,1-98,4 mg/kg cho Cu,
2,02-12,03 mg/kg cho Pb [31], tương tự như trên sơng Sài Gịn.
Bảng 1.2 Hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích từ vịnh, sơng, hồ và cửa sơng ở Việt Nam
Tên sơng

Cu (mg/kg)

Pb (mg/kg)

Nguồn trích dẫn

Cửa sơng Cái và vịnh Nha Trang

12,1 -26,9

35,1-61,6

[32]

Sông Thị Vải

12,1-98,4

2,02-12,03

[31]

16,5 – 48,5

7 -25

[3]

Sơng Nhà Bè

11,9-25,1

2,59-28,6

[5]

Sơng Sài Gịn

14,3-58,8

3,31-63,1

[5]

Sơng Sài Gịn

32,0

27,4

[33]

37-309

43-361

[34]

220-475

260-665

[30]

Sơng Tơ lịch

35,1-210,4

33,2-155,5

[35]

Sơng Mê kong

28,4 – 38,5

3,8

[36]

90

124

[37]

Khu Ba Chẽ

65,0

132,0

[38]

Khu Hà Cối

57,0

49,0

[38]

Sông Hồng

83

66

[39]

323±13

187±9

[40]

Sông Thị Vải và rừng ngập mặn
Cần Giờ

Sông Hồng, sông Nhuệ và sông
Tô lịch
Sông Tô lịch và sông Kim Ngưu

Hồ Tây

Cửa sông Ba Lạt, sông Hồng
Cửa sông Cầu
QCVN 43-2017
SQG - EPA , EPA

20,22 - 77,34

113,20 203,91

108

112

32

36

[41].

[42]


7

1.1.2 Các dạng kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích cửa sơng
Các q trình lắng đọng trong các cửa sơng, có thể giảm bớt một số tác động
xấu của ô nhiễm kim loại nặng lên hệ sinh thái cửa sơng và biển. Khi kim loại được
thải vào dịng nước đục của cửa sơng chúng có thể nhanh chóng gắn lên bề mặt của
các hạt trầm tích mịn. Khi các hạt trầm tích lắng đọng vào các bãi bồi ngập triều,
các kim loại đang dần bị chôn vùi. Trong rất nhiều cửa sơng giáp biển, người ta ước
tính rằng khoảng một nửa trong số các kim loại vào các cửa sơng bị giữ lại trong
các trầm tích cửa sơng và chỉ có một số ít hơn thải ra biển [43].
Những nguyên tố kim loại trong trầm tích chủ yếu tồn tại dưới các dạng hòa
tan và trao đổi (F1), liên kết carbonat (F2), cộng kết với oxit Fe-Mn (F3), liên kết
các chất hữu cơ (F4) và cặn kim loại còn lại khác (F5) [44]. Thứ tự khả dụng sinh
học giảm dần của các kim loại nặng trong trầm tích có thể dựa trên các phân đoạn
kim loại (F1> F2> F3> F4> F5). Thông thường, các phần trao đổi của các kim loại
có thể được sử dụng để đánh giá mức độ khả dụng sinh học môi trường của các
thành phần trầm tích. Kết cấu trầm tích, thành phần khống chất và sự vận chuyển
vật lý-hóa học mơi trường nước là những yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố và tích
lũy kim loại nặng trong trầm tích. Như vậy, sự tích lũy kim loại nặng trong trầm
tích phụ thuộc vào các tính chất địa hóa của các trầm tích và điều kiện mơi trường
[44]. Ví dụ, các chất hữu cơ trong trầm tích đã được cơng nhận là một thành phần
quan trọng trong việc lưu giữ các kim loại nặng. Quá trình phân hủy các chất hữu
cơ tạo ra các phối tử hữu cơ hòa tan (carbon hữu cơ hòa tan, DOC) có thể thay đổi
dạng kim loại trong dung dịch làm ảnh hưởng đến tính hấp phụ, di động, độc tính và
khả dụng sinh học của kim loại [45,46]. Các yếu tố như kích cỡ hạt trầm tích, hàm

lượng sét, hàm lượng hữu cơ có trong trầm tích sẽ có những tác động đến q trình
tích lũy kim loại nặng trong trầm tích. Trong đó hàm lượng sét và hàm lượng chất
hữu cơ cũng bị ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như pH, độ điện ly, độ mặn,
thế ơ xy hóa (do triều cường ngập hay bán ngập), cũng như hoạt động của vi sinh
vật trong môi trường trầm tích [47,48,7].


8

1.1.3 Các phương pháp đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm Cu, Pb trong trầm
tích cửa sơng
Các chất lơ lửng cung cấp cho các cửa sơng từ các dịng sơng và từ các
nguồn khác nhau như xói mịn của trầm tích lắng đọng trước đó, từ dịng nước chảy
tràn, từ các nhà máy xử lý chất thải, từ sản xuất cơng nghiệp và từ khơng khí, sau đó
lắng đọng hình thành trầm tích [49]. Trầm tích các cửa sơng thường là nơi tiếp nhận
các nguồn thải khác nhau sẽ ảnh hưởng đến các dạng kim loại và có thể gây ra sốc
mơi trường nước [50]. Sự có mặt hoặc xuất hiện của kim loại nặng Cu, Pb trong
trầm tích địi hỏi phải có đánh giá rủi ro thích hợp lên các hệ sinh thái trầm tích.
Hầu hết các tiêu chuẩn về mơi trường hiện tại và về ngưỡng an tồn cho trầm tích
vẫn dựa trên giá trị đo tổng hàm lượng kim loại. Tổng hàm lượng đơn lẻ không cho
phép đánh giá rủi ro mơi trường ngắn hạn bởi vì sẽ khơng phản ánh tính linh động,
phản ứng hoặc khả dụng sinh học của kim loại nặng độc hại tiềm ẩn [51].
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phương pháp có thể được sử dụng để
đánh giá chất ơ nhiễm kim loại nặng hoặc các rủi ro sinh thái trong mơi trường trầm
tích. Ngun tắc của các phương pháp là khác nhau, một số dựa vào tổng lượng của
các kim loại nặng trong trầm tích, một số thì dựa vào dạng hóa học của chúng và
một số thì dựa vào mối quan hệ giữa hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu trầm
tích so với hàm lượng nền.
1.1.3.1 Đánh giá theo quy chuẩn Việt Nam và hướng dẫn chất lượng trầm tích
SQG - EPA:

Quy chuẩn Việt Nam và hướng dẫn chất lượng trầm tích (SQG – EPA) đã
được sử dụng để xác định ngưỡng nồng độ của kim loại nặng có khả năng làm tăng
độc tính sinh học và tác dụng sinh học bất lợi khác trong trầm tích. Nhiều quốc gia
đã sử dụng SQG - EPA để hỗ trợ trong việc quản lý mơi trường trầm tích bị ô
nhiễm và xác định các khu vực có các cộng đồng sinh vật có thể bị ảnh hưởng do ơ
nhiễm kim loại nặng như Pb và Cu (Bảng 1.3). Các phương pháp này chủ yếu dựa
vào tổng hàm lượng các kim loại nặng có trong trầm tích. Trong trường hợp, hàm
lượng của kim loại nặng trong trầm tích thấp hơn với giá trị hàm lượng ảnh hưởng
ngưỡng (TEC) tương ứng, điều này chứng minh hàm lượng kim loại nặng trong
trầm tích khơng ảnh hưởng tới sinh vật. Trong khi đó, nếu cao hơn giá trị hàm


9

lượng ảnh hưởng có thể xảy ra (PEC). Hơn nữa, nếu hàm lượng nằm ở giữa, tác
dụng sinh học bất lợi tiềm ẩn có thể xảy ra [52].
Bảng 1.3 Giá trị giới hạn của các thơng số trong trầm tích

Kim loại

Trầm tích nước mặn theo QCVN 43

Trầm tích theo SQG - EPA

: 2017/BTNMT

[42]

Giá trị giới hạn

TEC

MEC

PEC

Cu mg/kg

108

32

91

132

Pb mg/kg

112

36

83

130

Ưu điểm chính của các phương pháp này là đơn giản, chỉ dựa trên các phép
đo nên có thể được thực hiện dễ dàng ở hầu hết các phịng thí nghiệm phân tích, sau
đó so sánh kết quả trong các hướng dẫn. Tuy nhiên, quy chuẩn và SQG - EPA vẫn
còn một số hạn chế trong việc dự báo ngưỡng độc tính thay đổi với nhiều loại trầm

tích khác nhau và các lồi thử nghiệm khác nhau và chỉ thu thập dữ liệu ảnh hưởng
cấp tính hơn là hiệu ứng mãn tính. Mặc dù, hiệu ứng mãn tính là nhạy cảm hơn và
thích hợp hơn cho việc dự đoán những rủi ro do trầm tích bị ơ nhiễm. Ngồi ra, việc
thiết lập các ngưỡng hiệu ứng trong nước và trầm tích chỉ dành cho động vật khơng
xương sống ở đáy có thể là chưa đầy đủ [44]. Như vậy, kết quả phân tích trầm tích
khơng thể đại diện cho mức độ nhiễm độc, chúng chỉ có thể được sử dụng trên cơ sở
bán định lượng trong nghiên cứu so sánh để theo dõi các nguồn ơ nhiễm, chẳng hạn
như q trình xả thải khơng xin phép và khơng thể dự đốn ảnh hưởng sinh học
[53].
1.1.3.2 Đánh giá theo phương pháp tiếp cận trầm tích nền:
Phương pháp này chỉ áp dụng đối với những nguyên tố chính và nguyên tố
vết mà hàm lượng nền tự nhiên có thể được xác định từ các mẫu lõi trầm tích,
thường là thành phần của đá phiến sét [54] hay của lớp vỏ lục địa [55], Bảng 1.4.
Qua đó, dự đốn lý thuyết các yếu tố làm giàu (EF), yếu tố ô nhiễm (Cf), chỉ số tải
lượng ô nhiễm (PLI), chỉ số Igeo trong trầm tích cửa sơng [56].
Chỉ số làm giàu EF:
Chỉ số EF thường được sử dụng để đánh giá ô nhiễm do con người. Để xác
định những đóng góp kim loại dị thường, Al (hoặc Fe) được chọn là nguyên tố nền
[24]. EF sử dụng nhằm giảm bớt các biến động liên quan về sự khác biệt kích thước


10

hạt trầm tích, phương pháp này bình thường hóa các hàm lượng kim loại trong mẫu
với kim loại tham chiếu, thường là Al hoặc Fe, bởi vì các nguyên tố này khơng
được dự đốn sẽ được làm giàu từ các nguồn nhân tạo do hàm lượng tự nhiên của
chúng tương đối cao. Các mức đánh giá:
EF < 1,5 cho thấy các yếu tố có nguồn gốc chủ yếu là từ các nguồn tự nhiên
EF > 1,5 cho thấy là có các nguồn nhân tạo [3].
Bảng 1.4 Giá trị nền địa hóa: Hàm lượng kim loại trầm tích cửa sơng (mg/kg)

Tiêu chuẩn địa hóa
Tiêu chuẩn đá phiến sét
[57];
Lớp vỏ lục địa [55]
(the continental crust)
Tiền công nghiệp [58]

Fe

As

Mn Zn

6700

13

850

95

6000

1,8 950

-

-

Pb

Ni

Cu

Cd

Cr

Al

20

68

45

0,3

90

-

70

12,5

75

55

0,12

100

82300

175

70

-

50

1,0

90

-

Chỉ số tải lượng ô nhiễm PLI:
Chỉ số tải lượng ô nhiễm (PLI) được xác định bởi TomLinson và cộng sự
[59] cho trầm tích dựa trên nồng độ kim loại nặng cơ bản được sử dụng. Chỉ số tải
lượng ô nhiễm được đề xuất như là một hệ thống tiêu chuẩn về ô nhiễm phát hiện so
sánh với mức độ ô nhiễm giữa các địa điểm khác nhau và vào những thời điểm khác
nhau.
Bảng 1.5 Chỉ số tải lượng ô nhiễm (PLI) và mức độ ô nhiễm
Chỉ số tải lượng ô nhiễm (PLI)

Mức độ ô nhiễm

PLI = 0

Chất ô nhiễm cơ bản không hiện diện

PLI < 1

Các chất ô nhiễm cơ sở là hiện diện nhưng chưa ơ
nhiễm

PLI > 1

Chất lượng trầm tích tiến triển xấu nhanh

Theo D. L. TomLinson và cộng sự [59]
Cf: chỉ số ô nhiễm, n là số kim loại. Thường sử dụng đá phiến trung bình
theo nghiên cứu của Turekian và Wedepohl làm nền hoặc giá trị không ảnh hưởng
cho những kim loại trong cùng một cách như đối với việc tính tốn các chỉ số Igeo và
yếu tố ô nhiễm (Cf), nếu không có dữ liệu đó đã sẵn sàng cho các khu vực nghiên
cứu. Nồng độ trung bình thế giới của Cu (45 mg /kg), Ni (68 mg/kg), Mn (900


11

mg/kg), Pb (20 mg/kg) và Cd (0,3 mg/kg) báo cáo cho đá phiến sét [57] đã được coi
là giá trị nền.
Chỉ số tích lũy địa hóa Igeo: Có bảy mức của Igeo [24]
Bảng 1.6 Chỉ số tích lũy địa hóa Igeo và mức độ ô nhiễm
Chỉ số Igeo

Mức độ ô nhiễm

Igeo ≤ 0

Không ô nhiễm

0
không bị ô nhiễm đến vừa ơ nhiễm

1
Ơ nhiễm trung bình

2
Ô nhiễm nặng vừa phải

3
Ô nhiễm nặng

4
Nặng đến cực kỳ ô nhiễm

Igeo> 5

Cực kỳ ô nhiễm

Theo Fangjian Xu và cộng sự [24]
Sử dụng chỉ số EF cho các nghiên cứu của Nguyen Thi Thu Hien và cộng sự,
[39] khi nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích bề mặt ở sơng Hồng giá
trị của EF của Cu và Pb>2, cho thấy sự tồn tại của ơ nhiễm Cu, Pb trong trầm tích ở
sơng Hồng. Sử dụng chỉ số Cf cho các nghiên cứu của Costa-Bưddeker và cộng sự
[3] cho thấy cửa sơng Thị Vải là bị ô nhiễm bởi Cu và Pb ở mức trung bình (Cf ≥ 1),
trong khi rừng ngập mặn bị ô nhiễm bởi Pb là vừa phải, dựa trên giá trị trung bình
của phiến sét làm giá trị nền. Sử dụng Igeo để đánh giá ảnh hưởng kim loại nặng
trong trầm tích lên hệ sinh vật nước có các nghiên cứu của [3] cho thấy kim loại
nặng trong trầm tích sông Thị Vải và rừng ngập mặn Cần giờ, Việt Nam cho thấy
khơng có ơ nhiễm (Igeo<0).
Tương tự như phương pháp đánh giá theo SQG - EPA , phương pháp tiếp
cận trầm tích nền khơng có u cầu nhiều dữ liệu rộng lớn và khơng u cầu thí
nghiệm bổ sung khác. Hạn chế chính của phương pháp này là khơng có hiệu ứng
sinh học trực tiếp hoặc dữ liệu khả dụng sinh học được sử dụng để bắt nguồn trong
các hướng dẫn. Ngoài ra, phương pháp này chỉ áp dụng đối với những nguyên tố
chính và nguyên tố vết mà hàm lượng nền tự nhiên có thể đã được xác định từ các
mẫu lõi trầm tích. Hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích cửa sơng đang diễn biến theo
xu hướng tăng do các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt.
Tuy nhiên, diễn biến gây hại do Cu và Pb trong trầm tích rất phức tạp, phụ thuộc


12

nhiều yếu tố mơi trường trong đó có pH và độ mặn [60]. Hiểu về cơ chế di động của
Cu và Pb trong trầm tích do biến đổi yếu tố mơi trường sẽ cho những dự báo chính
xác hơn trong đánh giá ảnh hưởng tiềm tàng của chúng trong môi trường trầm tích
cửa sơng
1.1.4 Một số tính chất và độc tính của đồng và chì đối với thủy sinh vật

1.1.4.1 Đồng – Một số tính chất và độc tính của đồng đối với thủy sinh vật
Đồng có trong tự nhiên do sự phong hóa hoặc hịa tan các khống chất chứa
đồng và các sulfua đồng. Đồng phát sinh từ nguồn nhân tạo từ q trình ăn mịn
đồng trong nước do nước có tính axit, sử dụng các hợp chất đồng như diệt tảo trong
nuôi trồng thủy sản, xử lý đất nông nghiệp, nước thải nhà máy xử lý nước thải hay
các nguồn thải khác từ sản xuất công nghiệp như khai thác mỏ, luyện kim, các
ngành công nghiệp lọc dầu, nhà máy dây đồng, các ngành công nghiệp đốt than, sắt
và các ngành công nghiệp sản xuất thép [61].
Trong điều kiện bình thường, đồng thường có mặt trong các trầm tích dưới
dạng phức hữu cơ, đồng cacbonat và cộng kết với oxit sắt và mangan [54]. Do các
hợp chất hữu cơ có trong trầm tích dễ bị phân hủy sinh học [62] nên hợp chất đồng
có khả năng giải phóng nhiều hơn và có tính độc hại hơn đối với các sinh vật dưới
nước [61].
Đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết ở mức độ rất nhỏ cho các chức
năng sinh học của các sinh vật [63]. Tuy nhiên, dư thừa đồng gây trở ngại với các
chức năng sinh học quan trọng, cụ thể theo nghiên cứu của Fitzpatrick và cộng sự
khi đánh giá tác động của đồng lên sự phát triển của phôi, khả năng thụ tinh của
trứng và tinh trùng cho thấy mức độ nhạy cảm với đồng theo thứ tự: phôi> tinh
trùng> trứng của con vẹm xanh (Mytilus trossulus) [64]. Mức độ tích lũy sinh học
khác nhau tùy thuộc vào loài, loại kim loại và vị trí lấy mẫu. Kim loại Cu đã được
xác định tích lũy trong động vật hai mảnh vỏ Unio. Figorum và Anodonta cygnea,
vào tháng 9 năm 2013 theo nghiên cứu Stefania và cộng sự lần lượt là 2,57 và 4,63
mg/kg cho thấy q trình tích lũy là khơng giống nhau. Khơng có sự khác biệt đáng
kể đã được quan sát giữa các yếu tố tích lũy sinh học của đồng cho vẹm (Unio
Pictorum) được thu thập vào tháng 7&9/2013 [63]. Kết quả nghiên cứu của Mai và


13

cộng sự cho thấy đồng ảnh hưởng đến sự phát triển của ấu trùng với EC50 là 0,012

mg/L (0,011– 0,014 mg/L) [65].
Đồng trải qua sự chuyển hóa phức tạp trong vùng nước tự nhiên và nếu ở
dạng ion Cu2+ tự do sẽ có độc hơn so với các dạng hóa học khác như phức đồng hữu
cơ . pH nước, độ cứng, hàm lượng hữu cơ và độ mặn đóng vai trị quan trọng trong
việc thể hiện độc tính đồng. Đã có nghiên cứu chứng minh rằng đồng độc hại đối
với sinh vật nước ngọt hơn với sinh vật nước mặn [66]. Bên cạnh đó, độ pH của
nước đóng vai trị quan trọng trong nước ngọt hơn trong môi trường nước mặn. Khi
pH tăng sẽ làm giảm độc tính của đồng vì giảm sự cạnh tranh giữa các ion đồng và
H+ ở bề mặt trầm tích [67]. Mặc dù pH và độ cứng bảo vệ sinh vật chống lại độc
tính Cu, hàm lượng chất hữu cơ hòa tan (DOC) là một trong những yếu tố quan
trọng nhất trong việc làm giảm độc tính đồng cho cả nước ngọt và nước mặn. Cu2+
ít có khả dụng sinh học trong nước cứng hơn trong nước mềm do Ca2+ và Mg2+
cũng cạnh tranh với Cu2+ cho các vị trí liên kết sinh học [61]. Hiện nay, có nhận
thức cho rằng nghiên cứu hàm lượng đồng tổng tích lũy do ơ nhiễm như xả thải
cơng nghiệp và sử dụng thuốc trừ sâu ít có ý nghĩa, thay vào đó, việc nghiên cứu
các dạng hóa học của đồng trong các hệ sinh thái là rất quan trọng [68].
1.1.4.2 Chì – Một số tính chất và độc tính của chì đối với thủy sinh vật
Chì xuất hiện như một thành phần trong một loạt các khoáng chất. Việc sử
dụng chì nhiều nhất là trong sản xuất ắc quy chì-kẽm, cụ thể, gần 1,5 triệu tấn chì
được tiêu thụ ở Hoa Kỳ trong năm 2008 có gần 90% đã được sử dụng để sản xuất
pin [50]. Việc sử dụng nhiều thứ hai là trong sản xuất các hợp chất hóa học, đặc biệt
là các chất phụ gia alkyl chì cho các loại xăng do chì có khả năng chống ăn mòn và
chống mất màu cao, nên thường sử dụng trong sản xuất sơn [50]. Chì và các hợp
chất của nó cũng được sử dụng trong mạ điện, luyện kim, vật liệu xây dựng, sơn và
thuốc nhuộm, thiết bị điện tử, nhựa, thuốc thú y, nhiên liệu và che chắn bức xạ.
Trong mơi trường nước, chì có thể tồn tại 3 hóa trị, trong đó Pb (II) là loại
ion ổn định nhất. Trong các trầm tích, chì chủ yếu được tìm thấy trong kết hợp với
hydroxyt sắt và mangan. Tuy nhiên, chúng cũng có thể hình thành kết hợp với đất
sét và chất hữu cơ. Chì có xu hướng vẫn gắn chặt chẽ với các trầm tích trong điều
kiện oxy hóa, tuy nhiên, nó có thể được giải phóng vào nước trong điều kiện khử

14

[54]. Hợp chất vơ cơ chì (sunfua, cacbonat, và sulfat khống chất) là thường có
nhiều trong trầm tích, nhưng với những thay đổi hóa học tại giao diện trầm tích và
nước rất dễ bị tái linh động [53]. Khả năng hấp phụ chì sẽ được tăng lên rất nhiều
khi có mặt của các chất hữu cơ, oxit sắt hoặc oxit nhơm và hầu hết chúng có trong
mơi trường. Tuy nhiên, độ hịa tan khống chì có thể thay đổi bởi các yếu tố môi
trường như độ pH, thế ô xy hóa khử và sự hiện diện của các phối tử và anion như là
chất tạo phức. Trong các yếu tố mơi trường có ảnh hưởng đến ngâm chiết chì thì
clorua là một trong các phối tử anion phổ biến [69].
Cả hai dạng hữu cơ và vơ cơ của chì đều dẫn đến nguy cơ sức khoẻ nghiêm
trọng đối với tất cả các dạng sinh vật sống. Các hợp chất chì vơ cơ (sulfua, cacbonat
và khống sunfat) thường có nhiều trong trầm tích nhưng có độ hịa tan thấp trong
nước tự nhiên. Các dẫn xuất tự nhiên của Pb trong các khống chất sẽ khơng linh
động trong điều kiện mơi trường bình thường, nhưng sẽ tan một chút trong điều
kiện axit vừa phải [46]. Độ hịa tan của Pb ít bị ảnh hưởng bởi khả năng oxi hóa
khử. Chì được liên kết chặt chẽ dưới các điều kiện khử mạnh tạo kết tủa sunfua, với
chất hữu cơ khơng hịa tan và liên kết mạnh với các chất kết tủa dạng sắt oxit trong
những điều kiện oxy hố [70].
Chì là một kim loại nặng cực kỳ độc hại làm xáo trộn các q trình sinh lý
khác nhau và khơng giống như các kim loại khác, chẳng hạn như kẽm, đồng và
mangan, vì nó có thể gây độc hại ở nồng độ rất thấp [71,72]. Pb gây ra ô nhiễm
nghiêm trọng đối với môi trường và sức khỏe con người đặc biệt là khi tích lũy
trong các mơ sinh vật và tích lũy khuyếch đại qua chuỗi thức ăn [72].
Các ảnh hưởng sinh hóa của Pb là phức tạp và trong một số lĩnh vực, phương
thức hoạt động của nó vẫn chưa rõ ràng. Pb có ảnh hưởng độc hại đối với sinh vật
ngay cả ở nồng độ rất thấp [63]. Độc tính cấp tính của Pb làm thay đổi hoạt động
của enzyme thường phản ánh qua tổn thương tế bào hoặc cơ quan [73]. Các enzyme

phụ thuộc vào nhóm SH ở các vị trí hoạt động bị ức chế bởi Pb. Trong trường hợp
này, Pb phản ứng với nhóm SH trên phân tử enzyme để tạo thành mercaptan, dẫn
đến ngừng hoạt động của enzyme.
2RSH + Pb2+

→

R– S– Pb – S – R + 2H+