Bải Giảng Độc Chất Học Thủy Vực

1
Độc học thủy vực
(Aquatic Toxicology)
Nguyễn Văn Công

0918.855 468
Vĩnh Thịnh 0976 540270

Khoa MT&TNTN
Nội dung
• Tổng quan độc chất học thủy
• Độc chất trong thuỷ vực và các nhân tố ảnh hưởng
đến độc tính
• Xâm nhập, chuyển hoá, đào thải và tích tụ chất độc ở
thủy sinh vật
• Cơ chế ảnh hưởng của một số độc chất phổ biến đến
thủy sinh vật
• Phương pháp xác định nồng độ gây độc cấp tính
• Đánh giá rủi ro độc chất
2
Cách học
Cách học
3
Cách học
Cách học
4
Cách học
Cách học
• Vào LMS để đăng ký môn học (nhớ cho địa chỉ email)
• Vào LMS để lấy bài giảng và tài liệu đọc thêm
• Vào LMS để trao đổi với giáo viên hoặc gửi email (nếu

cần)
• Báo cáo seminar: 30%
• Thi hết môn: 70%
5
Cách học
• Sinh viên tự tra cứu bài giảng, đọc bài
• Đọc một số bài đọc thêm để nắm kiến thức
1
Chương 1
TỔNG QUAN
Độc chất học thủy vực
Nguyễn Văn Công

Nội dung
1. Giới thiệu về độc chất học thuỷ vực
2. Lịch sử nghiên cứu và phát triển
3. Một số khái niệm cơ bản về dùng trong độc học
2
1. Giới thiệu độc chất học thủy vực
 Độc chất học thuỷ vực (ĐCHTV)– Aquatic toxicology
(AT)
 Lĩnh vực nghiên cứu về “ảnh hưởng” của các “độc chất”
lên “thuỷ sinh vật” ở các mức độ gây hại khác nhau.
Nguồn gốc độc chất trong thủy vực
Tự nhiên
• Rửa trôi từ đất, đá;
• Từ TSV chứa độc tố;
• Từ các phản ứng hoá
học trong trong thủy
vực;

Hoạt động của con người
• Từ canh tác NN;
• Từ NTTS;
• Từ công nghiệp & đô thị ;
• Từ giao thông;
• Bãi rác …
Thủy vực
tồn tại nhiều loại độc chất
3
Các quá trình lý hóa ảnh hưởng độc
chất trong thủy vực
Newman & Unger, 2003
Thủy sinh vật chịu ảnh hưởng độc chất
 Vi sinh vật
 Thực vật thủy sinh
 Động vật phiêu sinh
 Động vật đáy
 Cá…
=> Tùy mục tiêunghiên cứu sẽ
chọn đối tượng/sinh vật cụ thể.
4
Các mức độ nghiên cứu ảnh hưởng
độc chất lên sinh vật
 Phân tử
 Tế bào
 Tổ chức mô
 Cơ quan
 Cá thể
 Quần thể
 Quần xã

 Hệ sinh thái
Một số đáp ứng của sinh vật với độc chất &
stress môi trường
 TĐ chất
 Enzymes
 TĐ ions
 Protein
 Giải độc
Monserat et al., 2007
5
Ảnh hưởng độc chất lên hình dạng tế bào máu
Normal
• Short-term ATP depletion
• Cadmium exposure
Long-term ATP depletion
Lead exposure
Abnormal micronucleus
Tác động của độc chất lên sinh vật
Smolders et al., 2005
6
Ảnh hưởng diazinon lên cá lóc
Days after the first exposure
40 60
SGR (%/day)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0

Control
0.016 mg/L
0.079 mg/L
0.35 mg/L
*
*
Cong et al., 2009
Ảnh hưởng độc chất lên sự sống còn
Cong et al., 2006
7
(Woltering, 1984)
• S = Survival of fry
• G = Growth of fry
• R = Reproduction of fry
• H = Hatchability
• S
A
= Survival of adult
• G
A
= Growth of adult
Tùy mục tiêu cụ thể
=> chọn chỉ tiêu
theo dõi phù hợp,
đặc trưng cho
nghiên cứu
Những kiến thức cần thiết
Lý học
Cấu trúc phân tử, hoà
tan, bay hơi và hút thấm

Hoá chất phân bố trong thủy
vực như thế nào
Hóa học
Thủy phân, oxi hoá,
quang phân…
Hoá chất tồn tại dạng nào &
thay đổi nồng độ ra sao
Sinh học
• Tập tính sinh vật;
• Khả năng gải độc
• Cơ hội sinh vật tiếp xúc;
• Khả năng chịu đựng, ảh …
8
Các lĩnh vực liên quan
 Sinh thái thuỷ vực
 Sinh lý động thực vật thuỷ sinh
 Sinh hoá
 Mô học
 Hoá môi trường/Thủy hoá
 Tập tính sinh vật
• Hiểu được
động thái độc
chất trong thuỷ
vực và khả năng
sinh vật tiếp xúc
với độc chất
trong thuỷ vực.
• Chúng ta đã
có những khối
kiến thức nào?

ĐỘC CHẤT HỌC THỦY VỰC
Các bước nghiên cứu
• Xác định độc chất trong thuỷ vực
• Xác định độc tính
• Xử lý số liệu
• Lập mô hình dự đoán
• Phân tích khả năng gây độc
Cấu trúc & chức năng sinh học
• Sinh thái thuỷ vực
• Sinh lý
• Mô học
• Sinh hoá
• Tập tính sinh vật
Nồng độ độc chất trong MT
• Cấu trúc hóa học, hoà tan, bốc hơi,
thấm hút
• Thuỷ phân, quang phân, oxi hóa,
khử
• Tích tụ sinh học, chuyển hoá sinh
học, phân huỷ sinh học
Liên quan độc học thuỷ vực & các lĩnh vực
khoa học khác
9
Acute Toxicity Test
• Goldfish là đối tượng đầu tiên
• Các loài TSV khác nhau chịu
đựng khác nhau với độc chất
• Cho thấy khác
biệt giữa độc cấp
tính & mãn tính

• Phát hiện ảnh
hưởng DDT lên cá
& chim
Năm 1948 đạo luật “quản lý ô
nhiễm nước” đầu tiên ra đời nhờ
đóng góp của độc chất học thuỷ
vực
• Ngưỡng chịu đựng
mãn tính;
• Quy trình thuần
dưỡng TSV;
• Quy trình đánh ảnh
hưởng độc chất;
• Phát hiện quan hệ
độc cấp – mãn tính.
Đạo luật Chất lượng nước ra đời
1930s
1940-1950s
1960s
2. Lịch sử nghiên cứu & phát triển
2. Lịch sử nghiên cứu & phát triển
• Phát triển sang hướng NC hệ
thống sinh học (Huyết học, mô học,
trao đổi chất, sinh lý, sinh hoá).
• Tập tính, liên quan giữa đáp ứng
sinh học - bệnh tật - hệ sinh thái;
• Liên quan độc chất - sức khoẻ con
người (Bioaccumulation, bio-
magnification).
• Đánh dấu sinh học (Biomarker)

• Đánh giá rủi ro (Risk Assessment)
cho TSV & con người
• Tập huấn, truyền đạt kinh nghiệm
1970s
1980s-nay
10
3. Một số thuật ngữ
11
Độc tố (Toxin)
 Do sinh vật sinh ra:
– Nấm mốc sinh ra Aflatoxin
– Tảo độc sinh ra anatoxins (P=O, NH2…)
– Cá nóc, Sam…
Anabaena spiroides
Palythoa gracilis
Chất độc (toxicant)
 Là chất có thể gây “ảnh hưởng có hại” đến hệ thống
sinh học, phá vỡ cấu trúc, chức năng sinh học hoặc
gây chết sinh vật.
 “Ảnh hưởng có hại” của độc chất là những ảnh
hưởng làm cho sinh vật khác với tình trạng bình
thường và không có lợi cho sự phát triển của nó.
– Thay đổi tập tính
– Giảm đề kháng
– Giảm sinh trưởng
– Giảm sức sinh sản
12
Độ tính (toxicity)
 Đề cập đến tiềm năng mà chất độc có thể gây ảnh
hưởng có hại cho sinh vật sống. Khả năng gây độc

có thể “trực tiếp” hoặc “gián tiếp”.
– Trực tiếp: chất ô nhiễm từ môi trường vô sinh
xâm nhập vào sinh vật và gây ảnh hưởng có hại.
– Gián tiếp: gây ảnh hưởng có hại qua chuỗi thức
ăn.
Exposure và Response
 Exposure: đề cập đến điều kiện tiếp xúc của sinh
vật với độc chất. Bao gồm nồng độ khi tiếp xúc, thời
gian tiếp xúc, mức độ thường xuyên tiếp xúc với
độc chất.
 Response: đề cập đến đáp ứng của sinh vật khi
hay sau khi tiếp xúc với độc chất.
– Thay đổi sinh lý, sinh hoá, … (trao đổi chất, enzymes…)
– Thay đổi tập tính (bơi lội, đớp khí, co giật)
– Tăng/giảm bắt mồi, sinh trưởng, sinh sản;
– Và sau cùng là chết.
13
Độc cấp tính & mãn tính
 Cấp tính (acute toxicity): đề cập đến thời gian xác
định độc tính của chất độc đối với sinh vật (chết)
trong thời gian ngắn (vài giờ đến vài ngày – 4 ngày
hay 96h).
 Mãn tính (Chronic toxicity): cũng đề cập đến thời
gian xác định độc tính của chất độc đối với sinh vật
(tăng trưởng, sinh sản, bệnh tật, …) nhưng trong
thời gian dài (một giai đoạn của vòng đời hay cả
vòng đời sinh vật) ở nồng độ dưới ngưỡng gây chết
(sublethal concentration).
LC50, EC50 và LD50
 Median Lethal Concentration

(LC50), Median Lethal Dose
(LD50): nồng độ độc chất gây
chết 50% sinh vật sau thời gian
thí nghiệm xác định.
 Median Effect Concentration
(EC50): nồng độ độc chất gây
ảnh hưởng 50% chỉ tiêu theo
dõi (sinh trưởng, hoạt tính
enzyme, sinh sản, chết ở
plankton) sau thời gian thí
nghiệm xác định.
LC50/EC50/LD50
14
Ước tính LC50
 P=tỷ lệ chết sau khi hiệu chỉnh
 P*=tỷ lệ chết thực tế ở từng nghiệm thức
 C= tỷ lệ chết ở nghiệm thức đối chứng
C


1
C *P
P



Thiết lập phương trình tương
quan để tính LCx
 Tương quan giữa tỷ lệ chết (y) và nồng độ độc chất (x) theo
dạng đường thẳng có dạng:

 Y=aX + b (1)
– Y phải chuyển sang arsin tỷ lệ chết.
– X phải chuyển sang log (nồng độ)
=> để mối tương quan chặt chẻ hơn.
15
Sử dụng 1 số software
 Sử dụng Microsoft excel
 Sử dụng SPSS, chức năng probit analysis
Sử dụng excel
16
17
18
Sử dụng SPSS
19
20