khảo sát ảnh sự hưởng của chất gây rối loạn nội tiết lên daphnia magna

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG
CỦA CHẤT GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT
LÊN DAPHNIA MAGNA


Ngành: Công nghệ Sinh học
Mã ngành: 111
GVHD: ThS. VÕ THỊ KIỀU THANH
SVTH : NGUYỄN DUY TÂN
LỚP :06DSH
MSSV:106111029

-Tp.HCM, tháng 7 năm 2010-

LỜI CẢM ƠN

Để có những kiến thức quý báu, để có thể hoàn thành tốt đồ án này, em xin chân
thành cám ơn các Thầy Cô đã tạo mọi điều kiện và truyền đạt những kiến thức quý báu
trong suốt 4 năm học đại học.
Em xin chân thành cám ơn cô Võ Thị Kiều Thanh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ,
truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành tốt đề tài này.

Con xin khắc ghi công ơn to lớn của ba mẹ đã dạy bảo, ủng hộ và tạo mọi điều
kiện để cho con học tập tốt nhất.
Cám ơn các bạn ở Viện Sinh học Nhiệt Đới đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho tôi
trong suốt thời gian tôi làm đồ án này.
Cám ơn các bạn 06DSH đã luôn bên tôi, chia sẽ và giúp đỡ tôi trong suốt quãng
đường đại học.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Duy Tân

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CNBĐSH: Công nghệ biến đổi Sinh học
DNA: Deoxyribonucleid acid
RNA: Ribonucleid acid
BOD: Biochemical Oxygen Demand
COD: Chemical Oxygen Demand
DO: Dissolved Oxygen
Eds: Endocrine disruptors
ECDs: Endocrine disrupting chemical substances
D. magna: Daphnia magna
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 1

Chương 1: MỞ ĐẦU

Ô nhiễm môi trường nói chung và nước thải nói riêng đang là một vấn đề thời sự
thu hút rất nhiều sự quan tâm của các cơ quan chức năng và người dân. Hầu hết các nhà
máy trên khắp thế giới hiện nay thường xử lý nước thải theo nguyên tắc “xả thẳng hay đổ

bỏ”, dẫn đến việc nước thải không được qua xử lý hay xử lý rất sơ sài được thải ra môi
trường một cách tràn lan. Nó không những làm ô nhiễm nguồn nước ở các kênh rạch, ao
hồ,… tiêu diệt dần dần các hệ sinh vật trong nước, mà nó còn thấm vào gây ô nhiễm các
mạch nước ngầm làm thiếu nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất. Ở Việt Nam, tình hình ô
nhiễm nguồn nước do các nhà máy gây ra càng ngày càng nghiêm trọng, làm cho số
lượng các ao hồ bị ô nhiễm đang tăng đến mức báo động. Thậm chí nhiều nơi còn rơi vào
tình trạng không thể phục hồi, không một loài thủy sinh nào có thể sống được như: kênh
Nhiêu Lộc ở thành phố Hồ Chí Minh, sông Thị Vải ở Đồng Nai,…
Các số liệu quan trắc chất lượng nước ở nước ta thông thường chỉ chú ý đến các
yếu tố lý hóa như giá trị pH, COD, BOD, NH
4
, một số kim loại nặng (Cu, Zn,
Cadium…), một số thuốc trừ sâu… nhưng chưa có nghiên cứu đánh giá về nồng độ của
chất gây rối loạn hệ nội tiết hiện diện trong nguồn nước.
Chất gây rối loạn nội tiết (Endocrine disruptors hay Endocrine disrupting chemical
substances), viết tắt là EDs hay ECDs, là những chất có thể tồn tại trong đất, nước, không
khí, khi xâm nhập vào cơ thể chúng làm rối loạn chức năng của hệ nội tiết gây tác động
ảnh hưởng đến sức khỏe của người và động vật. Qua các tài liệu nghiên cứu đã cho thấy
những hợp chất này có thể là nguyên nhân gây ra các bệnh ung thư ở người, làm giảm
lượng tinh trùng ở nam giới, ung thư vú ở phụ nữ, gây quái thai,… Đối với hệ động vật
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 2

dưới nước có thể gây ảnh hưởng với nồng độ rất thấp (ng/l), làm biến đổi hình dạng và
biến đổi giới tính ở cá…
Trong những nghiên cứu gần đây của phòng CNBĐSH (ThS. Lê Thị Ánh Hồng)
đã xây dựng phân tích được nồng độ chất gây rối loạn nội tiết và phân tích được nồng độ
chất gây rối loạn nội tiết trên hệ thống kênh rạch Tp.HCM. Nhưng chúng tôi chưa đi sâu
nghiên cứu ảnh hưởng của chất gây rối loạn nội tiết, đại diện là 17α-Ethynylestradiol và

17β-Estradiol lên thủy sinh động vật, cụ thể là Daphnia magna. Daphnia magna là thực
phẩm của ấu trùng tôm, cá và là loài được sử dụng trong thử nghiệm độc tính đã được
tiêu chuẩn hóa quốc tế, do đó được xem là loài có liên quan đến sinh thái cho việc ứng
dụng để đánh giá chất gây rối loạn nội tiết trong môi trường.
Vì những lý do đã nêu trên, chúng tôi xây dựng đề tài “Khảo sát sự ảnh hưởng
của chất gây rối loạn nội tiết lên Dapnnia magna” để tìm hiểu sự ảnh hưởng của chất
gây rối loạn nội tiết lên số lượng sống sót, sự phát triển và sự sinh sản của Daphnia
magna.








Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 3

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về chất gây rối loạn nội tiết [16],[25]

2.1.1. Khái niệm về hormone
Hormone là các chất hóa học do các tế bào hay nhóm tế bào tiết trong cơ thể người
và động vật sản sinh ra, được vận chuyển trong máu hay dịch não tủy đến điều khiển, đều
hòa hoạt động của các tế bào hay các cơ quan nơi có các cơ quan thụ cảm hormone
(hormone receptor).
Sự kết hợp hormone và receptor mang tính đặc hiệu cao (tương tự khi ta muốn mở

cửa phải dùng đúng chìa khóa vậy) và dẫn đến những quá trình sinh lý đặc thù cho mỗi
loại hormone trong cơ thể. Để phát huy được tác dụng, các hormone phải kết hợp được
với các receptor của chúng.
Ví dụ: hormone sinh dục estrogen (chủ yếu do buồng trứng và nhau thai tiết ra)
được vận chuyển đến kết hợp với receptor tại nhiều cơ quan như tử cung, âm đạo, tuyến
vú, mô mỡ,… có tác dụng duy trì các đặc điểm sinh dục của phụ nữ, các động vật cái và
chức năng của các cơ quan trong hệ sinh dục, quy định các đặc tính liên quan đến sự khác
biệt giới tính của các quá trình sinh lý, sinh hóa trong cơ thể.
2.1.2. Khái niệm về Estrogen
Estrogen là một loại hormone do một số cơ quan sinh dục nữ tiết ra. Đó là từ tế
bào vỏ trong và tế bào hạt của nang noãn (hay nang trứng), thể vàng (hay còn gọi là
hoàng thể) và nhau thai. Các thành phần này đều nằm ở buồng trứng, riêng nhau thai có ở
tử cung trong thời kỳ có thai.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 4

Estrogen tồn tại tự nhiên trong cơ thể ở ba dạng: 17β-estradiol (ký hiệu E2),
estrone và estriol. Trong đó 17β-estradiol là estrogen được bài tiết nhiều nhất và có tác
dụng sinh học mạnh nhất. Còn estriol là estrogen yếu nhất, nó là dạng chuyển hóa của
17β-estradiol và estrone.
Cả ba loại đều có bản chất hóa học là steroid được tổng hợp từ cholesterol.
Estrogen trong máu lưu hành dưới 3 dạng: dạng tự do (là dạng hoạt động), dạng
gắn với một protein (để lưu hành trong máu), và cuối cùng là dạng liên hợp (để thải ra
ngoài).
Estrogen tự do khi đến tế bào đích (target cell) sẽ khuếch tán qua màng tế bào để
đến kết hợp với một thụ thể (receptor) trong bào tương (hay còn gọi là tế bào chất) thành
một phức hợp. Phức hợp này sẽ đi vào nhân tế bào, gây ra hai hiệu quả: sao chép DNA để
nhân đôi tế bào và tăng tổng hợp RNA. Sau đó estrogen rời khỏi thụ thể và ra khỏi tế bào,
thời gian lưu lại trong nhân tế bào tùy thuộc vào từng loại estrogen đó là hoạt tính mạnh

hay yếu của mỗi loại estrogen.
2.1.3. Khái niệm về chất gây rối loạn hệ nội tiết
Các chất gây rối loạn nội tiết (Endocrine Disruptors), là các chất xâm nhập vào cơ
thể từ bên ngoài, hoạt động gần giống như các hormone trong hệ nội tiết và gây ra các
xáo trộn chức năng sinh lý của các nội tiết tố. Các EDs được quan tâm nghiên cứu nhiều
nhất là những chất ảnh hưởng đến các hormone sinh dục nữ (estrogen), hormone sinh dục
nam (androgen), hormone thể vàng (progesteron), hormone tuyến giáp (thyroid
hormone), trong đó các chất ảnh hưởng tương tự hay ức chế estrogen được quan tâm
nhiều hơn cả.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 5

2.1.4. Nguồn gốc và nồng độ gây hại của các chất gây rối loạn nội tiết
Các chất gây rối loạn nội tiết hiện diện ngay trong các phụ gia thực phẩm, trong
mỹ phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, trong đồ nhựa, trong nước sinh hoạt bị ô nhiễm, chúng
có thể được sản xuất có chủ định để dùng trong công nghiệp hoặc là sản phẩm của quá
trình biến đổi từ nhiều chất khác nhau.
Sự xuất hiện của chúng từ nhiều nguồn khác nhau như:
 Các hóa chất do con người sản xuất như phenol, dioxin, furan… Ước lượng có
khoảng 539 chất đang tồn tại.
 Các chất bảo vệ thực vật, các chất chống côn trùng và sinh vật gây hại, có
khoảng 255 chất liên quan.
 Dược phẩm và mỹ phẩm đã biết khoảng 58 chất .
 Các chất vô cơ.
 Các chất sử dụng trong sinh hoạt mà đặc biệt là các sản phẩm làm từ nhựa.
 Các chất có nguồn gốc từ sinh vật, chủ yếu là các dẫn xuất steroids như:
 Estrogen gồm các dẫn xuất chính như: estrone, 17β-estradiol, estriol
 Androgen gồm các dẫn xuất chính như: testosterone, 5α-

dihydrotestosterone…
Tác động của các chất gây rối loạn nội tiết lên sinh vật như làm tỉ lệ trứng nở giảm
dần, hiện tượng đực hóa ở những con cái và cái hóa ở con đực, hiện tượng thay đổi thời
gian trưởng thành sinh sản, hiện tượng trọng lượng dạ con tăng bất thường ở chuột chưa
trưởng thành, hiện tượng lưỡng tính ở cá. Những tổn thương vĩnh viễn ở chim và bộ gặm
nhấm, sinh sản dị dạng ở động vật lưỡng cư và chim,…
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 6

17β-estradiol, ethinylestradiol và estrone là những chất thường được nghiên cứu
nhiều hơn các hormone nữ khác bởi vì sự ảnh hưởng của chúng đối với động vật ở nồng
độ rất thấp so với các chất khác, với nồng độ 0.1ng/l ethinylestradiol hoặc 1ng/l 17β-
estradiol đã có thể gây nên những ảnh hưởng trên cá.
Các nhà khoa học đang nghi ngờ các chất gây rối loạn nội tiết gây ra những ảnh
hưởng trên người như làm giảm khả năng sinh sản, giảm lượng tinh trùng, gây hại cho hệ
sinh sản cả nam và nữ, dậy thì sớm, gây ung thư vú ở nữ, ung thư hệ sinh sản nam và
nhiều tác động khác.
2.1.5. Quá trình tác động của các chất gây rối loạn nội tiết lên sinh vật
Cơ quan thụ cảm của các hormone estrogen, androgen, hormone tuyến giáp là các
protein thành viên của liên nhóm cơ quan thụ cảm nhân. Chúng thực hiện được chức
năng khi kết hợp được với hormone. Phức hợp hormone + receptor thông qua các yếu tố
đáp ứng trên DNA (hormone response element) dẫn đến quá trình sao mã, giải mã của
các gene đích và biểu hiện ở sự duy trì, phát triển và thực hiện chức năng của các cơ
quan. Thật không may, những thụ quan này lại là những chiếc khóa có tính “chung chạ”
nên có thể nhận những chiếc “chìa khóa rởm”. Các chất có khả năng trở thành những
chiếc “chìa khóa rởm” này sau khi vào cơ thể người và động vật, theo máu đến kết hợp
được với các cơ quan thụ cảm của hormone sẽ dẫn đến các trường hợp sau:
 Bắt chước tác dụng của hormone
 Cạnh tranh với hormone

 Ức chế tác dụng của hormone



Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 7



2.2. Tổng quan về thủy sinh động vật [5],[6],[7]
2.2.1. Các loại sinh vật ở thủy vực nước ngọt
Thủy sinh vật nước ngọt rất đa dạng, và được phân bố khá rộng rãi. Tuy nhiên mỗi
vùng địa hình đều có những loài thủy sinh đặc trưng riêng. Có thể phân biệt thành 3 vùng
địa hình cảnh quan chủ yếu: vùng đồi núi, vùng đồng bằng và vùng đất ven biển.
2.2.1.1. Phân bố loài thủy sinh vật vùng đồi núi
Vùng đồi núi có các thủy vực đặc trưng là sông, suối vùng núi, hồ tự nhiên và
nhân tạo. Trong các sông suối vùng núi thường thấy phát triển các loài tảo nước ngọt ôn
đới như Ulothrix zonata, Strotonostoc commune fulvaceum, Hapalosiphon welvvischii,
Phormidium subcapitatum, Oscillatoria granulate, Lyngbya truncicola, Ceratoneis
arcus,… hoặc ở các loài ưa nước chảy như Cladophora glomerata, C.rhifoides, Ulothrix
tenerrina, Chaetomorpha sp. Trên tảng của chúng có các loài bì sinh như Chamaesiphon
incrustans, Cocconeis placentula. Giữa các tảng đá trên sông suối, thường gặp các tập
đoàn Nostochopsislobatus. Bên bờ suối hay sông còn thường gặp các dạng tảo sợi như
Spirogyra rhifoides,… Ở trong các hồ tự nhiên thì thành phần loài tảo nước ngọt đặc
trưng bởi sự phong phú của tảo silic, trong đó có các tảo bám như Gomphonema
constrictum, Cocconeis placentula và các loài nhiệt đới khác. Thành phần thực vật nổi
trong hồ chứa chủ yếu là tảo lam, tảo silic và tảo lục.
Thành phần loài cá nước ngọt vùng núi có các loài đặc trưng như: Cyprinus
multitaeniata, Lissochilus laocaiensis, Altigena lemassoni, Onychostoma gelarchi và các

loài khác thuộc giống này, Leptobarbus hoevenii, Bagarius yarreli, Gymnostomus
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 8

lepturus, Daniops namuensis, Garra laichowensis, Channa asiatia và các loài thuộc
giống Gastromyzon, Sinogastromyzon,…
Đặc trưng thành phần loài động vật không xương sống các thủy vực vùng núi đồi
thể hiện cả ở cấu trúc quần xã, với sự phong phú các nhóm loài ấu trùng, côn trùng ở
nước như Ephemeroptera, Trichoptera, Plecoptera, các loài cua núi họ Potamidae, các
giống Ranguna, Potemiscus, Orientalia, ốc suối với các giống Thiaridae, Semisucospira,
Sulcospira, Antimelania,…
2.2.1.2. Phân bố thủy sinh vật các thủy vực vùng đồng bằng
Các thủy vực vùng đồng bằng đặc trưng bởi phần hạ lưu các sông lớn, các sông
đào, kênh rạch, đầm ao, ruộng lúa nước. Chế độ nước tĩnh hoặc nước chảy chậm, độ
trong thấp, nền đáy mềm bùn, cát là những đặc điểm cơ bản cả các thủy vực vùng đồng
bằng. Những đặc điểm này có liên quan chặt chẽ đến đặc điểm cấu trúc quần xã cũng như
thành phần loài, tập hợp loài thủy sinh vật vùng đồng bằng.
Trong các sông vùng đồng bằng, các loài tảo nhiệt đới phát triển mạnh như
Oscillatoria perornata, O. prienceps, Phormidium mucosum, Lyngbya aestuarii,
Cymbella japonica, Achnanthes crenulata, Nitzschia obtuse, Epithema cistula,… Nhìn
chung thành phần loài và cả số lượng tảo vùng đồng bằng cũng đều nhiều hơn vùng núi.
Các nhóm tảo lục, tảo lam phát triển mạnh nhất, tảo silic, tảo giáo, tảo mắt kém phát triển
hơn. Thành phần loài tảo ở ruộng lúa nước vùng đồng bằng chủ yếu là tảo lam, các loài
tảo nhiệt đới và cận nhiệt đới, các chi Anabaena, Nostoc, Aulosira, Gloeotrichia,
Aphanothece,… Khác với vùng núi, thành phần cá nước ngọt vùng đồng bằng ít mang
tính chất đặc trưng hơn, với nhiều loài có phân bố rộng, các loài cá nuôi và một số loài cá
di cư từ biển vào theo vụ mùa sinh sản, thường thấy các loài: Coilia grayi, Altigena
lemassoni, Megalobrama terminali, Hemiculter leucisculus,… Ở các kênh rạch cũng thấy
các loại cá khá đặc trưng cho từng vùng như ở miền Nam Việt Nam có các loài: cá chép,

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 9

cá măng sữa (Chanos), cá tra (Pangasinus), cá chạch sông (Mastacembelus), cá sặc
(Pristolepsis), cá bống tượng (Oxyeleotris), cá lịch (Symbranchus),…
Đặc trưng phân bố động vật không xương sống nước ngọt vùng đồng bằng thể
hiện ở cả cấu trúc tập hợp loài và thành phần loài. Ở các thủy vực vùng đồng bằng khác
với vùng núi là có sự phong phú các nhóm giáp xác chân chèo Copepoda – Calanoida,
Cladocera, Rotatoria trong động vật nổi, và các nhóm Oligochaeta, Polychaeta,
Amphipoda, Tanaidacea, tôm Palaemonidae, ốc Viviparidae, Bithyniidae, Pilidae,
Assimineidae, trai Unionnidae trong động vật đáy.
2.2.1.3. Phân bố thủy sinh vật vùng cửa sông
Thành phần loài vùng nước lợ cửa sông mang tính chất hỗn hợp, bao gồm cả các
loài nước lợ, nước mặn và nước ngọt, thay đổi theo sự biến đổi độ mặn theo mùa.
Trong thành phần tảo các thủy vực nước lợ, thường gặp các nhóm tảo nước lợ
chính như: Microcystis litoralis, M. salina, Spirulina subsala, Microcoleus
chthonoplastes, Oscillatoria margaritifera, Ceratium falcatum, Synedra tabulate,
Surirella ovalis, Gracilaria verruccosa, Enteromorrpha intestitalis. Ngoài ra còn có thể
gặp các loài tảo biển di nhập vào theo nước biển như các nhóm tảo Chaetoceros,
Bidduphia, Coscinodiscus, Skeletonema, Bacteriastrum, Rhizosolema,… nhiều khi vào rất
sâu trong nội địa.
Trong thành phần cá vùng nước lợ có các loài như: cá đối (Mugil cephalus), các
loài cá biển di cư vào mùa sinh sản như: cá mòi Clupanondon thrissa, cá cháy Macruna
reevesii, Anguilla japonica, Coilia grayi và cả các loài cá nước ngọt có phân bố rộng
như: Cyprinus carpio, Carassius auratus, Hypophthalmicthys harmandi, Hemiculter
leucisculus, Hilsa kanagurata, H. toil, Ilisha dussunmisri,…
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 10

Thành phần các động vật không xương sống ở vùng nước lợ rất đa dạng, có thể
phân biệt 3 nhóm sinh thái khác nhau:
 Các loài nước lợ chính thức: sống thường xuyên ở nước lợ hoặc di nhập vào
vùng nước ngọt ở phía trên: Brachionus plicatilis (Rotatoria), các loài
Schmackeria, Pseudodiaptomus (Copepoda – Calanoida), các loài Corophium,
Grandidierlla, Eohaustorius (Amphipoda),…
 Các loài động vật biển di nhập tạm thời vào vùng nước lợ, sống ở đó tới thời
gian sinh sản, điển hình là nhóm tôm he Penaeidae (Metapenaeus ensis,
Penaeus merguiensis, P.monodon).
 Các loài nước ngọt di nhập vào vùng nước lợ trong mùa mưa, nước nhạt: trong
đó có các nhóm trùng bánh xe Rotatoria, giáp xác chân chèo Copepoda –
Calanoida, râu ngành Cladocera, tôm nước ngọt, giun ít tơ Oligochaeta, trai
ốc nhỏ như Melanoides tuberculatus, Semyla tortanella.
2.2.2. Hiện trạng ô nhiễm một số thủy vực nước ngọt và sự ảnh hưởng đến thủy
sinh vật
2.2.2.1. Hiện trạng ô nhiễm một số thủy vực nước ngọt
Hiện trạng ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh vật và ô nhiễm các chất dinh dưỡng
đang phổ biến tại hầu hết các thủy vực tiếp nhận nước thải của các đô thị như các kênh
mương tiêu thoát tại các đô thị lớn. Sự ô nhiễm bởi một số các chất độc hiện đang diễn ra
tại một số cơ sở sản xuất công nghiệp tập trung tại các đô thị như khu công nghiệp Việt
Trì, khu công nghiệp Sài Gòn – Biên Hòa,… Tại các vùng xung quanh cửa cống đổ nước
thải vào các hồ, các chất dinh dưỡng có hàm lượng cao nhất, cũng tại khu vực gần cửa
cống, nước màu đen sủi bọt, lượng oxy thường thấp, thậm chí không còn oxy, môi trường
nước yếm khí. Loại nước thải này phức tạp về thành phần. Tùy theo loại công nghiệp mà
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 11

nước thải có thể chứa nhiều chất hữu cơ chưa phân hủy (nhà máy thực phẩm), nhiều sợi

cellulose, sude (nhà máy giấy), sản phẩm dầu hỏa, muối độc vô cơ và hữu cơ (nhuộm,
thuộc da, hóa chất, luyện kim, than đá). Hậu quả là các muối dinh dưỡng nitơ bị khử
thành NH
3
, hàm lượng khí H
2
S, CH
4
cao, hàm lượng COD, BOD cũng rất cao làm cho
các hồ này bị ô nhiễm dinh dưỡng, một số khu vực hồ xung quanh các cửa cống nước thải
đổ vào bị ô nhiễm hữu cơ. Một số sông bị ô nhiễm hữu cơ khá nặng. Biểu thị đặc trưng ô
nhiễm hữu cơ là chỉ số COD rất cao, các giá trị DO rất thấp, nhiều chỗ không còn oxy
ngay ở khối nước tầng mặt. Môi trường kỵ khí dường như xảy ra liên tục, các sản phẩm
của chu trình kỵ khí là vi sinh vật coliforms phát triển, các khí H
2
S, CH
4
có hàm lượng
rất cao gây mùi khó chịu cho khu vực hai bên bờ sông.
Bên cạnh nước thải, vật thải của các khu công nghiệp lớn và tập trung thì tại một
số làng nghề truyền thống trên vùng lưu vực các sông lớn, tình trạng chất lượng nước
đang có diễn biến xấu do nước thải chưa được xử lý của các làng nghề thải ra các thủy
vực tự nhiên, gây ra những tác động nhất định đến chất lượng môi trường nước. Trong
đó, thủy vực tiếp nhận trực tiếp nước thải bị ô nhiễm nặng nề nhất, thậm chí chất lượng
nước ngầm cũng bị ảnh hưởng.
Loại trừ những sự cố giao thông sông biển, ô nhiễm dầu đã có những biểu hiện ở
hầu hết vùng nước ở các khu vực cửa sông, cảng biển, luồng lạch, giao thông thủy. Nhiều
nơi, hàm lượng dầu vượt quá giới hạn cho phép. Tại các loại hình đầm phá ven biển, nếu
xem xét các yếu tố thủy lý hóa, thì chất lượng môi trường nước cũng chưa tới mức giới
hạn nhưng nếu xem xét về các yếu tố khác như động lực thủy văn thay đổi do tác động tự

nhiên (bồi lấp, thay đổi độ mặn…) và nhân tác (sử dụng cho nuôi thủy sản, đặc biệt nuôi
thâm canh, khai thác nguồn lợi…) đã làm thay đổi cảnh quan, suy giảm chất lượng nguồn
lợi, gia tăng tốc dộ diễn thế sinh thái đầm phá.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 12

Hiện tượng phì dưỡng: trong tổng lượng các nguồn thải vào hồ, nguồn dinh dưỡng
tiềm năng chủ yếu là phosphor và nitơ được lưu tâm đến nhiều nhất, bởi hai nguồn này là
cơ sở vật chất ban đầu, là xuất phát điểm quyết định chất lượng môi trường nước và trầm
tích đáy. Trong điều kiện cân bằng, các chất dinh dưỡng này được hấp thu để trở thành
sinh khối của các chuỗi thức ăn tự nhiên trong quá trình biến đổi vật chất và năng lượng
của hệ sinh thái hồ. Nếu vượt quá khả năng hấp thụ của hệ sinh thái thì nguồn dinh dưỡng
thừa này sẽ là nguyên nhân gây nên tình trạng phì dinh dưỡng hay ô nhiễm hữu cơ thủy
vực. Hậu quả là xảy ra các hiện tượng yếm khí môi trường nước với các sản phẩm kèm
theo là NH
3
, NO
3
, PO
4
, H
2
S, vi khuẩn coliforms,… Lượng dinh dưỡng vô cơ N, P kể
trên, nếu phát triển quá mạnh thường gây hiện tượng nở hoa thực vật nổi, đồng thời làm
giảm sự đa dạng sinh học và hạn chế phát triển các đối tượng thủy sinh vật có ích khác
trong thủy vực.
2.2.2.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm đến thủy sinh vật
Giữa môi trường và cơ thể sống có mối tương tác chặt chẽ với nhau. Trong thủy
vực, môi trường nước tác động đến thủy sinh vật, ngược lại, cơ thể sống có những đặc

tính phản ứng một cách tự nhiên để phù hợp với điều kiện sống hoặc những biến đổi về
điều kiện môi trường. Chất lượng môi trường nước, kiểu ô nhiễm hay mức độ ô nhiễm
của môi trường nước sẽ tác động tới thủy sinh vật theo các chiều hướng như sau:
 Làm giảm sự đa dạng (thành phần loài) đồng thời làm giảm mật độ, sinh khối.
 Làm thay đổi cấu trúc khu hệ thủy sinh vật.
 Làm bùng nổ mật độ sinh khối, sinh vật nổi (nở hoa thực vật nổi), sinh vật đáy.
 Làm biến dạng cấu tạo cơ thể (cấu trúc nội quan, màu sắc, gene…), sự tích lũy
các chất gây độc quá mức bình thường.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 13

Một số các thủy vực tiếp nhận nước thải ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam bị ô nhiễm
dinh dưỡng hoặc nặng hơn, bị ô nhiễm hữu cơ, thành phần loài thủy sinh vật kém phong
phú thể hiện ở thành phần loài ít, mật độ cũng như sinh khối thấp. Tại các thủy vực bị ô
nhiễm hữu cơ nặng dường như không thấy các nhóm thủy sinh vật phổ biến (sinh vật nổi,
tôm cua, trai ốc, cá), thậm chí nhóm ấu trùng côn trùng Chironomidae là nhóm có thể
thích ứng với điều kiện môi trường giàu dinh dưỡng hoặc ô nhiễm hữu cơ cũng đã ít gặp
mà chỉ còn các nhóm vi sinh vật hoại sinh trong điều kiện yếm khí và nấm. Cũng tương
tự, các thủy vực tự nhiên như ao, mương dùng để ngâm đay ở Hưng Yên, các thủy vực
tiếp nhận nước thải xưởng làm giấy chỉ có các loại sinh vật kỵ khí Closterium và ấu trùng
Diptera, không thấy các nhóm thủy sinh vật phổ biến khác.
Ô nhiễm bên cạnh gây ra sự suy giảm đa dạng sinh học còn gây nên sự suy giảm
mật độ cũng như sinh khối các nhóm thủy sinh vật. Hầu hết các thủy vực bị ô nhiễm hữu
cơ đều có mật độ và sinh khối thủy sinh vật thấp hơn so với các thủy vực không bị ô
nhiễm hoặc mới bị ô nhiễm dinh dưỡng với mức độ thấp.
Tại các thủy vực phì dưỡng, trong thời kỳ nở rộ thực vật nổi, một số loài tảo, đặc
biệt sự nở hoa thực vật nổi, một số loài tảo, đặc biệt tảo lam lấm Microcystic trong quá
trình phát triển có sản sinh ra những độc tố gây hại trực tiếp ngay cho các loài sinh vật
khác. Một số các đầm nuôi ven biển bị tác động của thủy triều đỏ (sự nở rộ của loài tảo

giáp có tính độc), thủy triều xanh (nở rộ tảo silic) đã gây bệnh hoặc làm chết hàng loạt
các đối tượng nuôi như tôm he, cua, cá. Các nhóm sinh vật tự nhiên khác ở vùng cửa
sông, ven biển cũng bị ảnh hưởng tiêu cực của thủy triều đỏ. Sau thời kỳ nở rộ thực vật
nổi, lượng lớn tảo bị chết hàng loạt gây mùi khó chịu. Tảo chết chìm xuống đáy hồ với
một khối lượng lớn sau sự nở rộ, tạo thành một lượng chất dinh dưỡng tích lũy trong trầm
tích đáy. Một số chất dinh dưỡng vô cơ dễ bị phân hủy được khoáng hóa trong chu trình
trao đổi vật chất đã làm suy giảm lượng oxy tầng đáy, gây nên điều kiện yếm khí tầng
đáy và những sản phẩm độc hại (khí H
2
S, khí methane,… các loại vi sinh vật kỵ khí
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 14

Clostridium, nấm…) gây chết một số loài thủy sinh vật khác. Những hiện tượng ô nhiễm
hữu cơ như trên một mặt gây chết hàng loạt các nhóm động vật bậc cao, mặt khác cũng
góp phần làm giảm mức độ đa dạng sinh học, làm thay đổi cấu trúc thành phần cũng như
tỉ lệ số lượng các nhóm thủy sinh vật.
Sự ô nhiễm môi trường bên cạnh ảnh hưởng đến cấu trúc thành phần, mức độ đa
dạng, mật độ và sinh khối các nhóm thủy sinh vật mà còn gây tác động tiêu cực tiềm tàng
khác là biến đổi chất lượng của những cá thể trên cơ sở tích tụ các chất gây độc như một
số kim loại nặng, các hóa chất bảo vệ thực vật trong các cơ quan nội tạng của một số loài
cá, thân mềm, giáp xác. Các tia phóng xạ ngoài tác hại gây chết, chúng còn ảnh hưởng
đến sự phát triển của sinh vật ở giai đoạn đầu như đẻ sớm, không phát triển hết các giai
đoạn của thai,…
2.3. Daphnia magna [1],[10],[13],[30]
2.3.1. Đặc điểm hình thái, sinh lý
Daphnia magna là loài giáp xác nước ngọt thuộc họ Cladocera. Nó phân bố ở
khắp các nơi với rất nhiều loài. Có khoảng 150 loài được tìm thấy ở Bắc Mỹ, và ở Châu
Âu Daphnia cũng tồn tại với số lượng tương tự. Bên cạnh đó, ở Châu Á và Châu Phi cũng

có rất nhiều loài Daphnia, ví dụ như: Daphnia lumholtzi được tìm thấy rất nhiều ở Châu
Phi. Trong các loại Daphnia thì Daphnia magna tuy không phân bố rộng rãi nhưng được
biết đến nhiều nhất, do nó là nguồn thức ăn lý tưởng cho các loài ấu trùng cá, và được sử
dụng rất nhiều trong các nghiên cứu về độc học và xử lý nước thải hữu cơ.
2.3.1.1. Hình thái
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 15


Hình 2.1 – Daphnia magna
D.magna có cơ thể hình bầu dục, có vỏ giáp bọc ngoài, phân đốt cơ thể không rõ ở
bề ngoài. Nó có hai râu gấp đôi gồm hai nhánh phát triển lớn, có kích thước dài gần bằng
một nửa cơ thể. Con đực có kích thước nhỏ hơn con cái, râu lớn hơn, đuôi bụng dài hơn
và hình dạng của chân trước như cái càng dùng để gắp thức ăn. D.magna cái trưởng
thành có kích thước bề rộng khoảng 3 – 5mm, D.magna đực là 2mm.
Cơ thể của D.magna có thể chia thành 3 phần: đầu, ngực và bụng, cả ba phần đều
không phân đốt rõ rệt. Toàn cơ thể được bọc trong vỏ giáp trơn và trong suốt, gồm hai
mảnh trái, phải dính nhau về phía lưng và về phía bụng. Phần đầu vỏ giáp kéo dài về phía
trước thành chùy nhọn, phần sau của vỏ giáp đầu, phía lưng thường có các lỗ đầu, gồm lỗ
chính và lỗ bên. Ở gốc râu, hai bên đầu có nếp gấp của vỏ giáp tạo thành gở bên đầu.
Phần thân vỏ giáp có thể phân biệt: cạnh lưng, cạnh bụng, cạnh sau. Cạnh bụng vỏ giáp
có viền gai hay tơ. Cạnh sau vỏ giáp liên tục với cạnh bụng, đuôi vỏ giáp thường kéo dài
thành núm. Phần ngực nằm trong vỏ giáp, không phân đốt rõ, có 4 – 6 đôi chân ngực.
Phần bụng kéo dài thành đuôi bụng, không có phần phụ, lỗ hậu môn đổ ra cạnh trên ở gốc
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 16

đuôi bụng. Ở phần gốc đuôi bụng trước hậu môn, thường có núm lồi nhỏ, có hai tơ dài,

ngay phía trên có các phần lồi đuôi bụng hình dải lớn. Ngay trước hậu môn còn có núm
trước hậu môn. Cạnh trên đuôi bụng (thường dễ lầm là cạnh dưới khi đặt con vật theo tư
thế thẳng đứng) thường có hang gai đuôi bụng. Mặt bên đuôi bụng có khi có hàng gai hay
tơ bên mọc thành từng đám hay thành dãy song song với cạnh trên. Đầu ngọn đuôi bụng
có vuốt ngọn.
Phần đầu có râu I, đôi râu II, đôi hàm trên đôi hàm dưới I và II. Râu I thường nhỏ,
hình que không phân đốt, mọc ở gần ngọn chùy, đầu ngọn có túm tơ cảm giác. Râu II lớn,
gồm phần gốc và 2 nhánh ngọn phân đốt, nhánh lưng hay nhánh trên và nhánh bụng hay
nhánh dưới.
Hình 2.2 – Cấu tạo của Daphnia magna
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 17

1. Râu 8. Postabdominal claw
2. Mắt 9. Hậu môn
3. Miệng 10. Postabdomen
4. Râu nhỏ 11. Túi ấp trứng
5. Môi trên 12. Vỏ giáp
6. Shell gland 13. Tim
7. Thoracic appendage 14. Thực quản



Hình 2.3 – Phần đầu và đuôi của D.magna
2.3.1.2. Đặc điểm sinh lý
D.magna có thể sống ở dãy nhiệt độ 18 – 25
0
C, nhưng nó phát triển nhất ở nhiệt
độ tối thích là 21 ± 1

0
C và pH = 7.2 – 8.5 với hàm lượng oxy trong nước 7 – 8 mg/l.
Chúng chỉ có thể sống trong môi trường nước ngọt với hàm lượng muối không được phép
vượt quá 4.0 ppt, và nồng độ muối trong khoảng 1.5 – 3.0 ppt là thích hợp nhất.
D.magna rất nhạy cảm với môi trường nước nghèo dinh dưỡng hoặc bị nhiễm độc.
Khi môi trường có sự thay đổi bất thường thì có sự xuất hiện của trứng đen trong túi ấp,
những trứng này nở ra con đực hay con cái sẽ chuyển thành con đực, và các con đực này
sẽ chết. Môi trường chứa halogen như clo hay flo rất độc đối với D.magna, thậm chí nó
bị ảnh hưởng nhiều hơn rất nhiều so với loài cá. Chúng cũng rất nhạy cảm trong môi
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 18

trường có chứa các ion kim loại như natri, kali, magie, canxi, đồng và chì, nếu hàm lượng
các chất này trong nước quá cao có thể làm cho chúng tê liệt và chết. Do vậy chúng
thường được nuôi trong môi trường nước đã được kiểm tra và đạt tiêu chuẩn an toàn.
D.magna có thể ăn rất nhiều các loại thức ăn khác nhau nhưng nguồn thức ăn
chính của nó là các loại tảo đơn bào tươi, vi khuẩn, nấm men,… Nguồn thức ăn của
D.magna ảnh hưởng rất nhiều đến màu sắc của nó. Nếu thức ăn của nó là tảo nó sẽ có
màu xanh trong suốt, nếu nó ăn vi khuẩn thì sẽ có màu hồng cam… Bên cạnh đó màu sắc
của cơ thể nó cũng phụ thuộc rất nhiều vào môi trường. Trong môi trường có hàm lượng
oxy thấp, D.magna có xu hướng tạo ra nhiều hemoglobulin để nâng cao sự hấp thụ oxy
trong nước và làm cho cơ thể nó có màu đỏ, trong môi trường có hàm lượng oxy cao nó
có xu hướng có màu vàng.
D.magna chủ yếu sinh sản theo kiểu trinh sản (con mẹ chỉ đẻ ra con cái) hơn là
sinh sản hữu tính. Điều này đảm bảo cho việc đồng nhất giới tính. Tuy nhiên, D.magna
chỉ có thể sinh sản theo kiểu này khi trong môi trường đạt những điều kiện thuận lợi về
nguồn thức ăn, nhiệt độ,… Những con D.magna con trưởng thành sau 7 – 8 ngày. Sau
khoảng 2 tuần thì D.magna con có thể sinh sản, trung bình mỗi con đẻ khoảng 10 con
con, sự phát triển của trứng có thể quan sát trực tiếp qua cơ thể mẹ. Con cái tiếp tục sinh

sản thường trong khoảng 3 ngày và chậm nhất là sau 4 ngày, nó sinh sản khoảng 20 lần
trong suốt cuộc đời của nó (thông thường con cái thường đẻ ít hơn 100 con trong suốt
cuộc đời của nó), con cái có thể sinh sản trong 2 tháng.
Khi lượng thức ăn hiếm hay có độc tố thì trong túi ấp sẽ xuất hiện các trứng đen.
Những trứng này sẽ phát triển thành con con đực với kích thước nhỏ, và chia ra các mảnh
giáp xác nhỏ có hình dạng khớp lưng màu nâu tối hoặc màu đen. Khi đó, con cái sẽ
không còn hình thức sinh sản vô tính nữa mà sẽ chuyển sang hình thức sinh sản hữu tính,
nghĩa là có sự giao phối giữa con đực và con cái, và sự đồng nhất giới tính sẽ mất đi. Nếu
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 19

điều kiện quá khắc nghiệt, con cái sẽ không đẻ ra con con và sẽ đẻ ra các trứng đen này,
những trứng này có thể tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt và khả năng chống chịu với
ảnh hưởng môi trường khá tốt nếu các ao nước nuôi chúng bị khô cạn và thậm chí chúng
vẫn có thể tồn tại trong băng. Khi điều kiện sống được cải thiện, các trứng bắt đầu nở ra
con con (tất cả đều là cái) và các con đực chết hoàn toàn.

Hình 2.4 – Vòng sinh sản của D.magna



Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 20

2.3.2. Ứng dụng
 Thức ăn cho ấu trùng cá và một vài loài thủy sinh
D.magna được biết đến nhiều từ khi thú chơi cá cảnh bắt đầu phát triển ở các nước
châu Âu, do D.magna là một loại thức ăn cho cá rất có giá trị dinh dưỡng. D.magna có

hàm lượng protein chiếm 50% tổng chất khô của cơ thể, ở con trưởng thành lượng chất
béo chiếm 20 – 27%, ở con non 4 – 6% do vậy nó cung cấp cho cá và các loài thủy sinh
khá đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết. Hơn nữa, ở các nước ôn đới, điều kiện nuôi
chúng khá dễ dàng và khả năng sinh sản, phát triển của nó tương đối nhanh.
Hiện nay, tại một số nước ở châu Âu và Singapore, D.magna đang được kinh
doanh rất nhiều để làm thức ăn cho cá cảnh, chúng được bán dưới dạng sống, dạng đông
lạnh và cả loại đã sấy khô thành viên.
 Thử nghiệm độc tính
Do đặc điểm sinh sản của nó là sinh sản vô tính, khi gặp điều kiện bất lợi thì sẽ
xuất hiện trứng đen trong túi ấp và sẽ nở ra thành con đực, D.magna cũng có những thay
đổi rõ rệt để phản ứng lại với độc tố của môi trường nên D.magna được sử dụng rất nhiều
để đánh giá thử nghiệm độc tính của môi trường nước.
Bên cạnh đó, nó có cấu tạo khá đơn giản, thời gian phát triển tương đối nhanh chỉ
từ 7 – 8 ngày, sau khoảng 2 tuần thì nó có thể sinh sản với một số lượng lớn khoảng 10 –
30 con trong một lần sinh sản nên có thể đáp ứng được các yêu cầu về số lượng sinh vật
để bố trí thí nghiệm.


Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 21

 Các ứng dụng khác
D.magna được sử dụng để lau sạch các loài tảo đơn bào trong các bể cá lớn, nó
cũng có khả năng ăn vi khuẩn và nấm men nên làm cho nước của bể được trong hơn và
sạch hơn.
Nó cũng có khả năng lọc một số chất thải hữu cơ, chính vì vậy hiện nay nó cũng
đang được nghiên cứu để sử dụng trong các ao hồ sinh học của các hệ thống xử lý nước
thải của các nhà máy nhằm tăng khả năng xử lý nước thải và giảm bớt chi phí cho nhà
máy.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Võ Thị Kiều Thanh

SVTH: Nguyễn Duy Tân 22

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1. Thiết bị và dụng cụ
3.1.1. Thiết bị
Thiết bị do pH, nồi hấp, tử sấy, cân phân tích
Máy khuấy từ, máy cất nước, máy sục khí, kính hiển vi, kính soi nổi
Đèn ống philip TLD-80 nối với đồng hồ hẹn giờ…
3.1.2. Dụng cụ
Cốc thủy tinh, ống đong, bình định mức
Erlen, beaker thủy tinh 2L, 4L, chai sạch 250ml, 500ml
Đĩa thủy tinh đường kính 150mm
Lưới lọc có kích thước lỗ lọc là 1300µm, 850µm, 375µm
Lọ thủy tinh 100ml dùng để bảo quản dung dịch mẹ
Micropipette và pipette Pasteur…
3.2. Vật liệu

Daphnia magna được nuôi tại phòng Công nghệ biến đổi sinh học, Viện sinh học
Nhiệt đới trong môi trường COMBO.