(TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC) NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ VÀ CHU CHUYỂN CỦA ASEN TRONG CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ SINH THÁI HỒ TÂY, HÀ NỘI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
*********
Bùi Thị Hoa

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ VÀ
CHU CHUYỂN CỦA ASEN TRONG CÁC
THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA
HỆ SINH THÁI HỒ TÂY, HÀ NỘI

Chuyên ngành: Sinh thái học
Mã số:

62420120

DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội - 2016
1


Cơng trình này đƣợc hồn thành tại:
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội

Hƣớng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Lưu Thị Lan Hương
2. PGS. TS. Lê Thu Hà

Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc
gia chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...............................
vào hồi

giờ

ngày

tháng

năm 20...

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

2


MỞ ĐẦU
Hồ Tây là hồ lớn nhất trong khu vực nội thành Hà Nội. Với diện
tích hơn 500 ha, hồ Tây có sự đa dạng về nguồn tài nguyên sinh vật,
là một bảo tàng lưu trữ nguồn gen thủy sinh vật của Hà Nội. Tuy
nhiên, hiện nay do sự thay đổi của môi trường sống, đặc biệt là sự
suy giảm chất lượng mơi trường nước mà nhiều lồi sinh vật khơng
cịn tìm thấy tại hồ Tây như sâm cầm, cà cuống… Các đề tài nghiên
cứu đã được thực hiện ở hồ Tây chủ yếu tập trung vào đánh giá chất
lượng môi trường nước hồ, đánh giá đa dạng sinh học hồ, nâng cấp

hệ thống cấp thoát nước, xử lý nước thải, kè hồ… Tuy nhiên, một số
nghiên cứu từ năm 2007 đến nay cho thấy, hàm lượng một số kim
loại nặng như chì (Pb), đồng (Cu), kẽm (Zn), asen (As) và (Cd) đã và
đang ở mức cao gây nguy cơ tiềm ẩn đến sức khỏe con người. Các
nghiên cứu về As chỉ mới dừng lại ở một số đối tượng riêng rẽ như
trai, ốc, trầm tích, mà chưa có cơng bố nào đi sâu phân tích về sự
phân bố của As trong nhiều thành phần khác nhau của hệ sinh thái
hồ. Do đó để đưa ra một cái nhìn tồn diện nhất về sự phân bố của
As trong hệ sinh thái hồ Tây, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên
cứu sự phân bố và chu chuyển của As trong các thành phần
chính của hệ sinh thái hồ Tây, Hà Nội” với các mục tiêu sau:
- Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước hồ Tây.
- Đánh giá hiện trạng phân bố của As trong một số thành phần
chính của hệ sinh thái hồ Tây (nước, trầm tích, thực vật phù du,
động vật phù du), một số loài cá (chép, mè, rô phi, trắm, trôi) và
một số sinh vật đáy (trai, ốc).

3


- Đánh giá mức độ tích tụ sinh học As của một số sinh vật trong hồ
và nguy cơ rủi ro của As từ các sinh vật này tới sức khỏe con
người.
- Mơ phỏng q trình chu chuyển của As qua các thành phần chính
của hệ sinh thái hồ Tây, Hà Nội bằng phần mềm Stella II và dự
báo mức độ chu chuyển của As trong các thành phần của hệ sinh
thái hồ Tây.
ngh a khoa học và thực ti n của luận án
- Đưa ra hệ số tích tụ sinh học As của một số sinh vật sống trong
hồ.

- Đánh giá nguy cơ gây ung thư và rủi ro của As ở một số sinh vật
hồ Tây và hệ sinh thái hồ Tây. Góp phần cảnh báo sớm về việc sử
dụng và khai thác các sản phẩm từ hồ.
-

Việc mô phỏng và dự báo sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc
quản lý và phát triển bền vững hồ Tây.

Những điểm mới của luận án
- Cung cấp bộ số liệu cập nhật và đầy đủ nhất về hàm lượng As
trong các thành phần khác nhau của hệ sinh thái hồ Tây.
- Cung cấp dẫn liệu về hệ số tích tụ sinh học của As trong một số
lồi sinh vật trong hồ Tây.
- Thiết lập mơ hình chu chuyển của As qua các thành phần chính
của hệ sinh thái hồ Tây từ đó dự báo sự biến động hàm lượng As
trong các thành phần tương ứng.

4


CHƢƠNG I.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1. 1. Tổng quan về asen và sự chu chuyển của asen
Nguyên tố asen (As) là nguyên tố tự nhiên hình thành trong vỏ
Trái Đất. Khối lượng nguyên tử của As là 74,92 nên nó được coi là
một kim loại nặng. As tồn tại trong hầu hết các môi trường,với hàm
lượng cao đến một mức nhất định As có thể gây tác hại xấu đến sức
khỏe con người và các sinh vật.
1.1.1.

Sự phân bố và chu chuyển của As trong tự nhiên

Có 105 nước hoặc vùng lãnh thổ trên thế giới bị phơi nhiễm As,
và có khoảng 226 triệu người phơi nhiễm với As từ nước uống và
thực phẩm. Đặc biệt tại châu Á, nguồn nước ngầm bị ô nhiễm As
nghiêm trọng nhất, với hàm lượng dao động từ dưới 0,5 µg/l đến
3200 µg/l.
Trong nước, As vơ cơ có thể được methyl hóa nhờ các sinh vật
(TVN, thực vật lớn, động vật và vi sinh vật) để tạo thành các dạng
As hữu cơ,các dạng As hữu cơ có thể lại được chuyển thành As vơ
cơ thơng qua q trình phân hủy sinh học.
1.1.2. Ơ nhiễm As ở Việt Nam và các nghiên cứu về As ở Việt Nam

1.1.2.1. Thực trạng ô nhiễm As ở Việt Nam:
Diện tích vùng ảnh hưởng bởi As ở Việt Nam lên đến hơn 11000
km và hàm lượng As dao động ở mức từ 1 đến 3050 µg/l. Ước tính
2

rằng số người phơi nhiễm với hàm lượng As cao hơn 50µg/l ở khu
vực miền Bắc Việt Nam dao động từ 0,5 triệu đến 10 triệu người và
5,8 đến 10 triệu người có nguy cơ phơi nhiễm với nồng độ As cao
hơn 10 µg/l.

5


1.1.2.2. Các nghiên cứu As ở Việt Nam: Nghiên cứu về As ở Việt
Nam được bắt đầu từ năm 1995chia thành 2 giai đoạn: trước năm
2000 và sau năm 2000.
Giai đoạn trước năm 2000:Các nghiên cứu của Hồ Vương Bính,

Đỗ Trọng Sự,Đỗ Văn Ái, Đặng Văn Can... cho thấy sự có mặt của
As trong địa chất ở các khu vực của Việt Nam.
Giai đoạn sau năm 2000: nghiên cứu nổi bật của Berg, M. (2001);
của Phạm Hùng Việt (2005)... cho thấy, hàm lượng As trong nước
ngầm của Hà Nội dao động từ 1-3050 µg/l.
1.1.3. Ảnh hưởng của As đến sức khỏe con người và sinh vật
As vô cơ là chất gây ung thư đối với con người, gây độc cấp tính
và độc mãn tính cho cá thể, quần thể và quần xã sinh vật. Phơi nhiễm
trong thời gian dài với As trong nước uống có thể dẫn đến ung thư
da, phổi, thận, bàng quang, ruột kết…
1.2. Sự chu chuyển của kim loại nặng và As trong hệ sinh thái
nƣớc ngọt
Nhiều nghiên cứu liên quan đến sự chu chuyển của các kim loại
nặng và As đã được thực hiện. Trong đó, Rahmana (2012) đã nhấn
mạnh: tại các nước châu Á và Đông Nam Á, phần đông dân số sử
dụng cá nước ngọt làm thức ăn hàng ngày thì việc dự đốn nguy cơ
rủi ro là rất cần thiết. Tuy nhiên, các nghiên cứu về dạng As trong cá
và các động vật khác ở khu vực này còn rất hạn chế.
1.3. Sử dụng mơ hình tốn để mơ phỏng sự chu chuyển của kim
loại nặng và các chất ô nhi m trong hệ sinh thái ở nƣớc
Nghiên cứu của DiToro (1971), Miller (1971); Hannon (1973);
Lehman (1975), Gillet 1974, Hill (1976), Lassiter (1976, 1978),
Thomann (1974), Curtis (1977), Baccini (1977), Knut Lehre Seip

6


(1979), Jorgensen (1979, 1983), Jerals L. Schnoor (1996), Simona
Pintilie (2007)… đã mô phỏng sự vận chuyển của các kim loại nặng,
hoặc chất độc, chất dinh dưỡng trong hệ sinh thái ở nước.

1.4. Sự tích tụ As trong các thủy sinh vật và đánh giá nguy cơ rủi
ro của As trong chúng đến sức khỏe con người
1.4.1.

Sự tích tụ sinh học của As trong cá nước ngọt

Nghiên cứu của Williams và cộng sự (2006) đã cho thấy khả năng
tích tụ sinh học của As trong cá nước ngọt dựa trên kết quả của 12
nghiên cứu khác nhau và đưa ra chỉ số BAF và chỉ số BCF (nồng độ
sinh học)của nhiều loài sinh vật ở các bậc dinh dưỡng khác nhau ở cả
hệ sinh thái nước ngọt và nước mặn.
1.4.2. Nghiên cứu về đánh giá nguy cơ rủi ro của As trong các loài
thủy sản đối với sức khỏe con người
Các nghiên cứu của Sandeep Kar và cộng sự (2011), Peter J.
Peshut và cộng sự (2007), Chung-Min Liao và cộng sự (2003), ChenWuing Liu và cộng sự (2007)… cho thấy, rủi ro ung thư đối với con
người liên quan đến hàm lượng As vô cơ trong cá, trai và một số lồi
thủy sản; và khuyến cáo “khơng nên ăn nội tạng cá để tránh các nguy
cơ ung thư”.
1.5. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực hồ Tây
Hồ Tây là một hồ nước ngọt tự nhiên lớn nhất trong các hồ thuộc
đồng bằng sông Hồng, với hệ động - thực vật phong phú.
1.5.1. Điều kiện tự nhiên
Mặt nước hồ Tây rộng khoảng 520 ha, chu vi khoảng 18 km,
dung tích nước gần 9 triệu m3. Độ sâu của mực nước hồ từ 0,2 - 2,8
m, tầng đáy hồ là một lớp bùn dày 0,2-1,5m gồm cát lẫn đất sét, tại
cống thải lớp bùn đáy dày hơn so với các vùng khác.

7

1.5.2. Chế độ khí hậu, thuỷ văn và địa chất hồ Tây
Khí hậu: Hồ Tây nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa điển hình,với
2 mùa rõ rệt, mùa nóng từ tháng IV đến tháng X và mùa lạnh từ
tháng XI đến tháng IV năm sau.
Thuỷ văn: Có 8 cửa cống chính, ngồi ra, có đến hàng chục cống
thốt nước từ các khu vực xung quanh đổ vào hồ.
Trầm tích hồ Tây gồm2 hệ: trầm tích sơng và trầm tích hồ.
1.5.3. Đặc điểm kinh tế xã hội khu vực quanh hồ Tây
Hồ Tây thuộc quận Tây Hồ, với diện tích 24,39 km2, gồm 8
phường, trong đó, 6 phường liên quan trực tiếp đến hồ Tây. Dân số là
160,3 nghìn người. Xung quanh hồ có khoảng 150 nhà hàng, khách
sạn phục vụ ăn uống, vui chơi, giải trí...
1.5.4. Đa dạng sinh học hồ Tây
Khu hệ động, thực vật ở hồ Tây khá phong phú, với 72 loài tảo
thuộc 5 ngành; Động vật nổi có 37 lồi và nhóm lồi thuộc 27 giống,
17 họ. Có 68 lồi thuộc 43 họ động vật khơng xương sống cỡ lớn, có
46 lồi cá thuộc 16 họ và 6 bộ. Trước đây, hồ có khoảng 18 lồi thực
vật thuỷ sinh, khoảng 24 loài chim thuộc 15 họ và 6 bộ, và 8 loài ếch
nhái thuộc 4 họ.
1.5.5. Các nghiên cứu về As và kim loại nặng ở hồ Tây
Các công bố của Phạm Thị Thu Nga (2007), Trần Tứ Hiếu
(2008), Lưu Thị Lan Hương(2010, 2011, 2014), Hoàng Thị Hoa
(2014)... đã cho thấy hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích và
một số sinh vật trong hồ ở mức cao, tuy nhiên, các cơng bố về As
cịn rất hạn chế.

8


CHƢƠNG II.

ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng và thời gian thu mẫu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Hàm lượng As trong nước (dạng hòa tan và dạng tổng số), trầm
tích; động vật nổi, thực vật nổi, các lồi cá (mè trắng hoa nam, trôi
ấn, chép, rô phi vằn, trắm cỏ) và động vật đáy: trai, ốc.
2.1.2. Các vị trí và thời gian thu mẫu
Sơ đồ các vị trí lấy mẫu được trình bày trong hình 2.1.
Ghi chú:
1. Cống Cái (công viên nước Hồ
Tây)
2. Cống Xuân La
3. Giữa hồ trên
4. Cống Trích Sài- phường Bưởi
5. Cống Đõ
6. Giữa hồ dưới
7. Cống Trúc Bạch
8. Cống khách sạn Thắng Lợi (ao
Vả)
9. Quảng An (gần phủ Tây Hồ)

Hình2.1: Sơ đồ vị trí các điểm thu mẫu
Thời gian nghiên cứu: Các số liệu điều tra được thu trong 4 năm từ
tháng 2/2011 đến tháng 10/2014, mỗi năm 2 đợt và 1 đợt vào tháng 5
năm 2016 để kiểm tra lại các kết quả chạy mơ hình.
2.2. Phƣơng pháp thu và phân tích mẫu
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập mẫu vật ngoài thực địa
* Đối với mẫu nước: Mẫu nước được axit hóa đến pH ≤2 bằng HNO3
65%. Để phân tích As hồ tan: sau khi lấy, mẫu nước được lọc qua
filter 0,45 µm, rồi bổ sung thêm HNO3 đến pH =2.

9


* Đối với mẫu trầm tích: Trầm tích được đồng nhất sau khi lấy và
trước khi cho vào từng túi riêng.
* Đối với mẫu động vật nổi (ĐVN) và thực vật nổi (TVN):Lưới thu
TVN có kích thước mắt lưới 20-70 µm được lồng phía trên lưới thu
ĐVN kích thước mắt lưới 100-120 µm.
* Đối với các mẫu động vật thủy sinh (cá, trai, ốc): cá, trai ốc được
mua của ngườibắt cá, trai ốc ven hồ.
2.2.2. Phương pháp chuẩn bị và phân tích mẫu trong phịng thí
nghiệm
a) Chuẩn bị mẫu trước khi vơ cơ hóa: từng loại mẫu được chuẩn bị
theo quy trình phù hợp trước khi vơ cơ hóa.
b)Vơ cơ hố mẫu: Từng loại mẫu được vơ cơ hóa theo quy trình phù
hợp
c) Xác định hàm lượng As trong các mẫu: hàm lượng As được xác
định bằng phương pháp phổ khối plasma (ICP-MS).
2.2.3. Phương pháp hồi cứu: Thu thập các bài báo, tài liệu và các
thông tin liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu: các số liệu được xử lý bằng các
phần mềm Excell 2003 và phần mềm Graphpad Prism 5.
2.2.5. Phương pháp tính tốn sinh khối các nhóm sinh vật ở hồ:
Tùy từng đối tượng mà áp dụng phương pháp tính tốn sinh khối phù
hợp dựa theo tài liệu và số liệu phân tích
2.3. Phƣơng pháp tính tốn hệ số tích tụ sinh học (BAF)
Cơng thức chung để tính tốn hệ số tích tụ sinh học là:
(2.1)
Trong đó:

Ct (mg/kg) là hàm lượng hóa chất trong mơ cơ thể
Cw (mg/l) là nồng độ hóa chất hoà tan trong nước.

10


2.4. Phƣơng pháp đánh giá rủi ro ung thƣ và nguy cơ tổn thƣơng

Cơng thức ước tính nguy cơ ung thư CR như sau:
(2.2)
Cơng thức ước tính nguy cơ tổn thương (HQ) như sau:
(2.3)
Trong đó:
CR: nguy cơ gây ung thư ước tính;Cb: hàm lượng As vơ cơ trong cá (mg/ kg);
IR: tỉ lệ cá mà con người ăn (g/ngày) ở người Việt Nam là 60 g/ngày.
CPSo: độ dốc tiềm năng gây ung thư vòm miệng (kg.ngày/mg)
EF: tần số tiếp xúc (phơi nhiễm) (350 ngày/năm);
ED: tổng thời gian tiếp xúc (phơi nhiễm) (30 năm);
Bwa: là trọng lượng cơ thể người Việt trưởng thành (50 kg);
Atc: thời gian trung bình gây ung thư của một chất độc (25550 ngày).
HQ: nguy cơ tổn thương; RfD: liều chiếu (mg/kg/ngày)
Atn: thời gian trung bình khơng gây ung thư (ED * 365 ngày/năm).

2.5. Phƣơng pháp toán học và mơ hình hóa:
2.5.1. Xác định các yếu tố của mơ hình: xác định các biến trạng
thái, các phương trình, các thơng số, các hằng số liên quan
2.5.2. Thẩm định: Kiểm tra tính lozic trong mơ hình
2.5.3. Phân tích độ nhạy: Tìm yếu tố nhạy cảm trong mơ hình
2.5.4.Điều chỉnh (calibration): Kiểm tra sự phù hợp của các dữ liệu

và điều chỉnh cho phù hợp.
2.5.5. Phê chuẩn (validation):đánh giá mơ hình thơng qua tiêu
chuẩn về độ lệch giữa mơ hình dự đốn và thực tế.
Cơ sở thiết lập các phương trình tốn cho sự vận chuyển của một
chất độc trong một hệ sinh thái thủy vực theo Jorgensen, 1983 gồm
các phương trình cơ bản sau đây:

11


* Trong môi trường nước:

* Trong sinh vật: sự biến động về sinh khối và hàm lượng chất độc
của từng thành phần (theo bậc dinh dưỡng) theo thời gian được biểu
thị qua hệ phương trình sau:

Trong đó:

n: là bậc dinh dưỡng của sinh vật

* Trong trầm tích: Sự biến động hàm lượng trong trầm tích theo thời
gian được thể hiện qua phương trình

Trong đó:
Bio(n): Sinh khối, bậc dinh dưỡng thứ n
BIOL: Tốc độ phân huỷ sinh học trong trầm tích (24 h -1)
EXC(n): Tốc độ bài tiết, tỉ lệ với γ (n)
MORT (n): Tỉ lệ chết ở bậc dinh dưỡng thứ n
MY(n): Tốc độ sinh trưởng của sinh vật ở bậc dinh dưỡng thứ n
n:

Bậc dinh dưỡng (n=0 là môi trường nước)
rat(0): Tỉ số lắng đọng của chất lơ lửng ở lớp trầm tích hoạt động
rat (1): Tỉ số lắng đọng của thực vật nổi xuống lớp trầm tích hoạt động
RESP (n): Tốc độ hô hấp, ở bậc dinh dưỡng thứ n
SOL:
Tốc độ hoà tan của kim loại nặng trong trầm tích (mg/kg khối lượng
khơ trong 24 giờ = mg/kg/ngày)
TOX (n): Hàm lượng của chất độc (độc tố) ở bậc dinh dưỡng thứ n
UT:
Tốc độ hấp thụ độc tố
YF(n): Hiệu quả tiêu hóa ở bậc dinh dưỡng n
YT(n): Tác động gây độc ở bậc dinh dưỡng n
γ (n): Nồng độ của chất độc hại (mg/kg sinh khối) = TOX (n)/BIO (n)
γ(s):
Nồng độ của độ tố trong trầm tích (mg/kg khối lượng khô)

12


CHƢƠNG III.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước hồ Tây, Hà Nội
3.1.1. Đặc tính thủy lý
* Nhiệt độ: vềmùa khơ nhiệt độ của nước hồ dao động từ 21, 25˚C 22˚C, trong mùa mưa nhiệt độ trung bình của nước dao động từ
24,25˚C - 26,90˚C; Biên độ nhiệt dao động trong nước các mùa là
khơng lớn trung bình là 4,75 oCvà hồ Tây không bị ô nhiễm nhiệt.
* Độ dẫn điện: Sự chênh lệch về độ dẫn điện tại các điểm nghiên cứu
ở hồ Tây là khá thấp, mùa mưa (41,19 mS/m) thấp hơn so với mùa
khô (47,89 mS/m), do lượng nước mưa trong mùa mưa làm giảm
nồng độ của các ion hòa tan trong nước.

* Độ đục: Độ đục trong nước hồ Tây thay đổi theo mùa: mùa khô
dao động từ 21 - 37,5 mg/l, cao hơn so với mùa mưa (18,5 - 26,5
mg/l). Đặc biệt, điểm Đ8có độ đục cao nhất (37,5 mg/l) gấp 1,5 lần
so với các điểm khác.
3.1.2. Đặc tính hóa học của nước
* pH: pH ở hồ Tây dao động ở mức kiềm nhẹ (7,23 - 8,79) nằm
trong giới hạn cho phép của chất lượng nước loại B của QCVN 08MT: 2015/BTNMT (5,5 - 9,0). Sự chênh lệch pH theo mùa không
lớn: mùa khô dao động từ 7,23 - 8,05; mùa mưa từ 8,43 - 8,79. Vào
mùa mưa pH tại hầu hết các điểm nghiên cứu đều cao hơn giới hạn
cho phép QCVN 38: 2011/BTNMT.
* Nồng độ oxy hòa tan (DO)
DO trong nước hồ Tây còn ở mức cao và có sự chênh lệch theo
mùa: mùa mưa dao động từ 3,95 - 6,51 mg/l, cao hơn mùa khô (2,7 5,45 mg/l). DO toàn hồ trong cả hai mùa vẫn nằm trong giới hạn cho

13


phép QCVN 08-MT: 2015/BTNMT [B1, 2]. Ngoại trừ, điểm Đ7 có
DO thấp hơn một nửa so với các điểm khác trong hồ và chỉ bằng 0,4
lần so với tiêu chuẩn B1, QCVN08-MT: 2015/BTNMT.
* Nhu cầu oxy hóa học (COD)
COD trong mùa mưa dao động từ 48,0 đến 55,2 mg/l cao gấp 2
lần so với mùa khô (dao động từ 22,4 - 28,0 mg/l). Do vào mùa mưa,
lượng nước mưa đổ vào hồ mang theo nhiều chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học nên COD cao hơn so với mùa khô. COD tại hầu hết các
điểm nghiên cứu đều nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn
Việt Nam (QCVN08- MT: 2015/BTNMT [B]). Tại các điểm cống
như cống Cái, cống Trúc Bạch, cống Xuân La, COD cao hơn so với
các điểm khác.
* Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD5)

Hàm lượng BOD5 của hồ Tây dao động trong khoảng từ 14,4 19,2 mg/l (mùa mưa), phù hợp với tiêu chuẩn B2- QCVN 08MT:2015, và 8,6 - 12,1 (mùa khô) phù hợp với tiêu chuẩn B1-QCVN
08-MT: 2015.
*Hàm lượng phospho tổng số và nitơ tổng số trong nước hồ Tây
Hàm lượng nitơ tổng số trung bình vào mùa khơ dao động từ 3,3
đến 4,5 mg/l cao gấp 2,3 lần so với mùa mưa, đặc biệt, tại cống Trúc
Bạch hàm lượng cao gấp 3-4 lần so với các điểm khác trong hồ.
Hàm lượng phospho tổng số, trên tồn hồ trong mùa khơ, dao
động từ 0,4 đến 3,5 mg/l; trong mùa mưa dao động từ 0,2 đến 1,22
mg/l. Hàm lượng phospho tổng mùa khô cao gấp 1,96 lần so với mùa
mưa. Đặc biệt, tại cống Trúc Bạch, hàm lượng phospho tổng số cao
gấp 5,0 - 8,8 lần so với các điểm khác.

14


3.2. Hiện trạng phân bố của As trong các thành phần của hệ sinh
thái hồ Tây, Hà Nội
3.2.1. Nồng độ As trong nước
* Nồng độ As hòa tan trong nước: có sự biến động theo mùa
(p<0,0001). Về mùa mưa, nồng độ As trung bình trong nước dao
động từ 9,14 µg/l đến 11,20 µg/l. Trong mùa khơ, dao động từ
10,045 đến 14,93µg/l. As hịa tan trong nước khác biệt nhau giữa các
năm (p<0,05): trung bình năm 2011 là 7,962 µg/l, năm 2012 là
13,176, năm 2013 là 13,685 và năm 2014 là 13,237 µg/l, do chịu ảnh
hưởng của nồng độ As trong nước thải và nước mưa.
*Hàm lượng As tổng số trong nước: dao động từ 20,317 đến
36,7µg/l. Vào mùa mưa, hàm lượng As tổng số trong nước trung
bình tồn hồ là 21,653 µg/l thấp hơn 0,7 lần so với mùa khơ và sự
khác biệt theo mùa là có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Điểm cống Trúc
Bạch có hàm lượng cao nhất (36,70 µg/l), tiếp đến là điểm giữa hồ

dưới (34,23 µg/l) và cống Đõ (33,40 µg/l), các điểm cịn lại, dao
động từ 27,5 đến 30,7 µg/l. Hàm lượng As tổng số trung bình trong
nước tồn hồ cao hơn gấp 2,26 lần so với nồng độ As hoà tan.
3.2.2. Hàm lượng As trong trầm tích hồ Tây
Hàm lượng As trong trầm tích hồ Tây dao động từ 11,0-23,4
mg/kg khối lượng khô, trung bình tồn hồ là 14,7 mg/kg khối lượng
khơ, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 43: 2012/BTNMT quy chuẩn về chất lượng trầm tích (17mg/kg chất khơ). Ngoại trừ,
điểm 6, 7 có hàm lượng As cao hơn so với QCVN 43:2012/BTNMT
tương ứng là 1,4 và 1,1 lần. Hàm lượng As trong trầm tích tại các
điểm thuộc hồ dưới nhìn chung cao hơn 1,2 lần so vớikhu vực hồ

15


trên. Do khu vực hồ dưới gần với trung tâm thành phố hơn nên các
nguồn thải và lượng thải đổ vào hồ lớn hơn so với khu vực hồ trên.
3.2.3. Hàm lượng As trong thực vật nổi (TVN)
Hàm lượng As trong thực vật nổi dao động tuỳ theo mùa. Vào
mùa mưa, hàm lượng As trong TVN dao động từ 4,09 đến 9,65
mg/kg khối lượng khơ, trung bình là 6,23 mg/kgvà khá đồng đều trên
tồn hồ. Mùa khơ là 14,81 mg/kg, cao hơn 2,38 lần so với mùa
mưa.Vào mùa khô, As trong TVN tại điểm cống Trúc Bạch đạt cao
nhất (20,36) mg/kg, tiếp đến điểm cống Xuân La (18,29 mg/kg) cao
gấp 1,5 đến 2 lần các điểm còn lại.
3.2.4. Hàm lượng As trong động vật nổi (ĐVN)
As trong ĐVN trung bình tại các điểm nghiên cứu vào mùa khô
(30,18mg/kg khối lượng khô) cao gấp 1,69 lần so với mùa mưa
(17,88 mg/kg) và trung bình tồn hồ là 24,028 mg/kg, cao gấp 2,28
lần so với TVN (10,52 mg/kg). Điều đó cho thấy rằng có sự khuếch
đại sinh học của As từ TVN sang ĐVN.

Hàm lượng As trong ĐVN trung bình tại điểm giữa hồ dưới đạt
cao nhất (29,85 mg/kg) gấp 4,0 - 4,6 lần so với các điểm ở hồ trên,
liên quan đến nguồn thải đổ vào hồ.
3.2.5 Hàm lượng As trong một số loài cá ở hồ Tây, Hà Nội
Hàm lượng As cao nhất trong cá rô phi vằn (0,690 mg/kg khối
lượng tươi), tiếp đến là trong cá trôi ấn (0,499 mg/kg), trong cá mè
trắng hoa nam (0,413mg/kg) và cuối cùng là trong cá chép và cá trắm
có hàm lượng As gần tương đương nhau (tương ứng là 0,263 và
0,261 mg/kg). Nhìn chung, hàm lượng As trong các lồi cá ở hồ Tây
vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Việt Nam, Úc, Thái Lan nhưng
cao hơn tiêu chuẩn của Trung Quốc từ 2,6 đến 6,9.

16


Trong các mơ, nhìn chung, hàm lượng As quan sát thấy cao nhất
trong mô gan, ruột và thấp nhất trong mô cơ thịt.
* Hàm lượng As trong Cá chép (Cyprinus carpio): cao nhất trong
mô gan (0,460 mg/kg khối lượng tươi), tiếp đến là trong xương
(0,336 mg/kg), cao hơn trong ruột (0,271 mg/kg) và thấp nhất là
trong thịt cá (0,254 mg/kg).
* Hàm lượng As trong cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus):
Trong ruột, hàm lượng As là cao nhất (1,596 mg/kg khối lượng tươi),
gấp 1,7 lần trong thịt và xương (tương ứng là 0,621 và 0,615 mg/kg),
tiếp đến là trong gan (1,046 mg/kg).
*Hàm lượng As trong cá mè trắng hoa nam (Hypophthalmichthys
molitrix): As trong các mô giảm dần theo thứ tự: ruột (0,656 mg/kg
khối lượng tươi), xương (0,635 mg/kg), gan (0,522 mg/kg), thịt
(0,362 mg/kg).
*Hàm lượng As trong cá trôi ấn (Labeo rohita): As trong ruột là

cao nhất (1,920 mg/kg khối lượng tươi), cao gấp 6,38 lần trong thịt
(0,301 mg/kg), gấp khoảng 2 lần trong xương (0,731 mg/kg) và trong
gan (0,886 mg/kg). As rất cao trong ruột cá trơi có thể do sự đóng
góp của hàm lượng As trong thức ăn của cá là mùn bã hữu cơ chưa
tiêu hóa hết.
* Hàm lượng As trong cá trắm cỏ (Ctenopharyngodon idella): Hàm
lượng trong gan là cao nhất (0,495 mg/kg khối lượng tươi), tiếp đến
là trong ruột (0,423 mg/kg) và trong xương (0,325 mg/kg), thấp nhất
là trong thịt cá (0,225 mg/kg).
3.2.6. Hàm lượng As trong một số loài động vật đáy (ĐVĐ)
Hàm lượng As thấp nhất trong ốc vặn (0,31 mg/kg khối lượng
tươi), tiếp đến là trai cánh và trai phồng (với mức tương ứng là 0,528

17


và 0,529 mg/kg) và cao nhất là trùng trục (0,6 mg/kg). Nhìn chung,
As trong ĐVĐ ở hồ Tây vẫn trong giới hạn cho phép của Việt Nam,
của Úc và của Thái Lan. Tuy nhiên, As trong trai cánh, trai phồng và
trùng trục đã cao hơn giới hạn cho phép của Trung Quốc từ 1,05 đến
1,2 lần. Hàm lượng As trong trai cánh, trai phồng, ốc vặn tại điểm 7
và điểm 9 cao hơn so với điểm 1 và điểm 8 từ 1,1 đến 2 lần. Do đó
hàm lượng As trong ĐVĐ ở hồ Tây phụ thuộc khá chặt vào hàm
lượng As trong trầm tích.
3.3. Sự tích tụ sinh học của As trong các thành phần của hệ sinh
thái hồ Tây, Hà Nội và nguy cơ ảnh hƣởng của As từ cá tới con
ngƣời
3.3.1.Sự tích tụ sinh học As của các lồi thủy sinh trong hồ Tây

Hệ số tích tụ As của các lồi và nhóm sinh vật giảm dần theo thứ

tự: ĐVN (210,21), TVN (92,03), cá rô phi vằn (59,44), trùng trục
(51,46), trai sông (45,33), cá trôi ấn (42,80), cá mè trắng hoa nam
(35,42), ốc vặn (26,59), cá chép (22,56), cá trắm cỏ (22,39). Kết quả
này cho thấy, khơng có sự khuếch đại sinh học As qua các bậc dinh
dưỡng trong hệ sinh thái hồ Tây.
3.3.2. Nguy cơ ảnh hưởng của As từ cá tới con người
Giá trị CR đối với cá ở hồ Tây dao động từ 0,67*10-6 đến
45,94*10-6, phụ thuộc vào tỉ lệ As vô cơ trong mô cơ cá và tùy thuộc
vào lồi. Nếu As vơ cơ trong cơ cá là 0,4% As tổng số, thì nguy cơ
gây ung thư không xảy ra đối với người tiêu thụ cá chép, trắm cỏ và
trơi, nhưng có thể xảy ra đối với người sử dụng cá mè trắng và cá rô
phi vằn với mức tương ứng là 1,07*10-6 và 1,84*10-6.
Khi hàm lượng As vô cơ trong cá là 4% và 10% so với As tổng số
thì giá trị CR đã vượt ngưỡng an toàn từ 6,7 đến 45,94 lần ở tất cả

18


các loài và nguy cơ ung thư tăng dần theo thứ tự: cá trắm cỏ, cá chép,
cá trôi ấn, cá mè trắng hoa nam, cá rô phi vằn.
Nguy cơ tổn thương: Kết quả cho thấy, trong 3 trường hợp As vô
cơ là 0,4%, 4% và 10% As tổng số (trong cơ thịt cá) đều không gây
ra nguy cơ tổn thương đến sức khỏe của con người và không gây ra
tác động rủi ro cho hệ sinh thái.
3.4. Mơ hình hóa sự chu chuyển của As trong hệ sinh thái hồ Tây

3.4.1. Cơ sở khoa học để xây dựng mơ hình chu chuyển
Phương pháp của Sviezhev (1984), Frederick E. Smith (1970)và
Jorgensen (1980), được áp dụng để thiết lập mơ hình chu chuyển của
As ở hệ sinh thái hồ Tây(hình 3.14).

Hình 3.14. Mơ hình sự chu chuyển của As qua các thành phần
của hệ sinh thái hồ Tây, Hà Nội

19


Q trình thực hiện bài tốn mơ phỏng gồm 4 bước
* Bước 1: Xác định hàm lượng As trong các thành phần: nồng độ As
trong nước, As trong TVN, ĐVN, cá mè, cá rô phi, cá chép, cá trôi,
ĐVĐ.
*Bước 2: Phân tích mối quan hệ giữa các thành phần: Sự vận
chuyển của As trong các thành phần được thể hiện trong bảng 3.14)
và hệ phương trình 3.1 thể hiện mối quan hệ giữa các thành phần.
Bảng 3.14: Ma trận thể hiện mối quan hệ giữa các
thành phần trong hệ sinh thái hồ Tây
Các thành
phần
Đầu vào
Nước (1)
TVN (2)
ĐVN (3)
Mè (4)
Chép (5)
Cá
Rô phi(6)
Trơi (7)
ĐVĐ (8)
Trầm tích (9)
Các đầu ra

Cá
Mè 4) Cá (5) Rơ phi
(6)
As trong nước thải, nước mưa (A)
Y11
Y21
Y31
Y41
Y51
Y61
Y12
Y22
Y32
Y42
Y52
Y62
Y13
Y23
Y33
Y43
Y53
Y63
Y14
Y24
Y34
Y44
Y54
Y64
Y15

Y25
Y35
Y45
Y55
Y65
Y16
Y26
Y36
Y46
Y56
Y66
Y17
Y27
Y37
Y47
Y57
Y67
Y18
Y28
Y38
Y48
Y58
Y68
Y19
Y29
Y39
Y49
Y59
Y69
Z1

Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
Nước
(1)

TVN
(2)

ĐVN
(3)

Trơi
(7)
Y71
Y72
Y73
Y74
Y75
Y76
Y77
Y78
Y79
Z7

ĐVĐ
(8)

Trầm
tích
(9)

Y81
Y82
Y83
Y84
Y85
Y86
Y87
Y88
Y89
Z8

Y91
Y92
Y93
Y94
Y95
Y96
Y97
Y98
Y99
Z9

Trong đó:A: hàm lượng As từ các nguồn vào hồ
Yij: As chuyển từ thành phần i sang thành phần j.Zi: đầu ra của thành phần i.

* Bước 3: Lập mơ hình tốn cho trạng thái ổn định của các thành

phần: trạng thái cân bằng của mỗi thành phần trong hệ sinh thái,
được thiết lập khi tổng đầu vào bằng tổng đầu ra. Do đó, để tìm điểm
cân bằng của hệ phương trình 3.1, ta giải hệ này bằng cách cho vế
phải bằng 0.
* Bước 4: Kiểm tra độ nhạy của mơ hình: Xác minh những ý nghĩa
sinh thái của sự sắp xếp các biến.

20


Trong đó:
A: hàm lượng As từ các

nguồn đổ vào hồ
Xi: biến trạng thái của
thành phần i
Yji:hàm trạng thái thể hiện
3.1
sự chu chuyển As từ
thành phần j sang
thành phần i
Yij: hàm trạng thái thể hiện
sự chu chuyển As từ
thành phần i sang
thành phần j
Zi: đầu ra của thành phần i

3.4.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận
Biến động hàm lượng As trong các thành phần theo thời gian
Kết quả mô phỏng cho thấy, nồng độ As trong nước thay đổi theo

năm và có xu hướng tăng dần theo thời gian. Nồng độ As trong nước
tăng từ mức 0,012 mg/l đến 0,014 mg/l trong thời gian 5 năm. Hàm
lượng As trong TVN giảm dần ở năm thứ 2 đến năm thứ 3 và tăng
trở lại từ năm thứ 4 đến năm thức 5. Trong ĐVĐ, As có xu hướng
tăng giảm khơng theo quy luật: giảm ở năm thứ 1, 2 tăng lên ở năm 3
sau đó lại giảm đi ở năm 4, 5. Trong ĐVĐ, As tăng lên tỉ lệ thuận với
hàm lượng As trong trầm tích (bảng 3.16). Ở 4 lồi cá, hàm lượng As
có xu hướng tăng theo thời gian, nhưng biến động theo thời gian là
rất thấp (bảng 3.16). Hàm lượng As trong cá mè dao động từ 0,412
đến 0,421 mg/kg, trong cá trôi dao động từ 0,499 đến 0,506 mg/kg,
trong cá chép dao động từ 0,263 đến 0,280 mg/kg, trong cá rơ phi từ
0,694 đến 0,72 mg/kg. Nhìn chung, hàm lượng As trong các loài cá

21


được mô phỏng vẫn nằm trong giới hạn cho phép về an toàn thực
phẩm của Việt Nam (QĐ 46- BYT, 2007), của Thái Lan (273
B.E.2546, 2003) và của Úc (FSANZ, 2005, nhưng cao hơn tiêu
chuẩn của Trung Quốc (GB 2762, 2012) từ 2,2 đến 7,3 lần.
Bảng 3.16: Kết quả mô phỏng hàm lƣợng As trong các thành
phần của hệ sinh thái hồ Tây
Thời
gian

Thành phần (mg/kg tƣơng ứng với khối lƣợng tƣơi)
Nước
(mg/l

TVN

ĐVN

ĐVĐ

Trầm
tích

Cá
mè

Cá
chép

Cá trơi

Cá rơ
phi

Ban đầu

0,012

1,073

2,451

0,53

4,110

0,413

0,263

0,499

0,693

Năm 1

0,012

1,066

2,428

0,546

4,180

0,412

0,267

0,501

0,701

Năm 2

0,014

1,063

2,403

0,569

4,309

0,408

0,270

0,496

0,699

Năm 3

0,014

1,059

2,419

0,593

4,439

0,412

0,273

0,499

0,707

Năm 4
Năm 5

0,015
0,014

1,074
1,089

2,412
2,414

0,616
0,640

4,569
4,700

0,417
0,421

0,276
0,279

0,502
0,506

0,715
0,724

Để kiểm chứng độ nhạy của mơ hình, 4 trường hợp tương ứng với
các giá trị As đầu vào khác nhau được mô phỏng.
(1): As trong nước thải là 0, As trong nước mưa là 0,003 mg/l,
(2): As trong nước mưa là 0, As trong nước thải là 10 µg/l;
(3): As trong nước mưa và nước thải đều bằng 0,
(4): As trong nước mưa là 0,003 mg/l, nước thải là 20 µg/l.
Kết quả mơ phỏng được thể hiện trong hình 3.38 (thứ tự (1), (2),
(3) và (4) trong hình tương ứng với các trường hợp (1), (2), (3) và (4)
của các đầu vào), hàm lượng As trong nước thải là yếu tố ảnh hưởng
lớn đến sự thay đổi hàm lượng As trong các thành phần khác nhau
của toàn hệ, tuy nhiên, sự thay đổi nồng độ As trong nước hồ và As
trong TVN, ĐVN là nhạy cảm hơn so với cá được thể hiện rõ trong
hình 3.38 (1) và 3.38 (3).

22


(1)

(1)

(2)

(2)

(3)

(3)

(4)

(4)

Hình 3.38. Biến động As trong các thành phần khi As đầu vào thay đổi

23


Nước mưa cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi này, tuy nhiên, mức
độ tác động của nước mưa thấp hơn so với nước thải, do nước thải
chứa hàm lượng As cao gấp 3 lần nồng độ As trong nước mưa.
Trong kịch bản, khi nồng độ As trong nước thải là 0,02 mg/l thì hàm
lượng As trong tất cả các thành phần đều tăng lên.
3.5. Kiểm chứng kết quả chạy mô hình
Kết quả thực tế về hàm lượng As trong các thành phần được thu
vào năm 2016, được so sánh với kết quả ở năm thứ 2 của mô phỏng
(bảng 3.16). Mức sai số giữa thực tế và mô phỏng của các thành
phần dao động từ 0,74 đến 19,6% (bảng 3.17), đây là mức chấp nhận
được. Do đó, kết quả mơ phỏng đáng tin cậy để tiến hành dự báo sự
biến động hàm lượng As trong các thành phần theo thời gian.
Bảng 3.17: So sánh kết quả mô phỏng và kết quả thực tế

Thực tế

Mô
phỏng

Năm
2016

Năm thứ
2

Nước

0,0121

Thành
phần

Sai số (%)

Thành
phần

Thực
tế

Mô
phỏng

Sai số (%)

0,0137

│(MPTT)│
/TT*100%
13,223

Mè

0,4048

0,4078

0,741

Năm
2016

Năm thứ │(MP-TT)
2
/TT*100%

TVN

0,9586

1,0632

10,907

Chép

0,2669

0,2702

1,248

ĐVN

2,0100

2,4033

19,566

Trơi

0,4677

0,4959

6,040

ĐVĐ

0,6500

0,5698

12,335

Rơ phi 0,6500

0,6989

7,524

Trầm tích 4,5982

4,3095

6,278

24

Ghi chú: MP=mơ phỏng, TT= thựctế


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
A. Kết luận
1. Chất lượng môi trường nước hồ Tây thay đổi theo mùa và phù
hợp với tiêu chuẩn B1và B2 củaQCVN08-MT:2015. Tại cống
Trúc Bạch nồng độ nitơ tổng số và phospho tổng số cao gấp 2,3
đến 8,8 lần so với các điểm khác.
2. Hàm lượng As trong các thành phần của hệ sinh thái hồ Tây
giảm dần theo thứ tự: ĐVN, trầm tích, TVN, trùng trục,trai sông,
cá rô phi vằn, cá trôi ấn, cá mè trắng hoa nam, cá chép, cá trắm
cỏ, nước.
-

Trong cá, hàm lượng As trong các loại mô giảm dần theo thứ tự:
gan, xương, thịt cá. Hàm lượng As trong thịt và trung bình tồn
cơ thể của tất cả các lồi cá được khảo sát đều nằm trong giới
hạn cho phép về an toàn thực phẩm theo tiêu chuẩn của Việt
Nam (QĐ 46/BYT, 2007), của Úc (FSANZ, 2005), của Thái Lan
(273 B.E.2564, 2003) nhưng đã vượt quá giới hạn tiêu chuẩn của
Trung Quốc (GB 2762, 2012) từ 2,25 đến 6,9 lần tùy thuộc từng
lồi cá

3. Hệ số tích tụ sinh học As giảm dần theo thứ tự: ĐVN, TVN, cá
rô phi, trùng trục, trai sông, cá trôi ấn, cá mè trắng hoa nam, ốc
vặn, cá chép, cá trắm cỏ.
-

Rủi ro ung thư (CR) đối với cá ở hồ Tây dao động từ 0,67*10-6
đến 45,94*10-6 phụ thuộc vào tỉ lệ As vô cơ trong mơ cơ cá và
vào lồi cá. Ở mức As vơ cơ là 4% và 10% As tổng số thì nguy
cơ ung thư ở các loài cá cao hơn ngưỡng an toàn từ 6,7 đến
45,94 lần và nguy cơ gây ung thư tăng dần theo thứ tự cá trắm
cỏ, cá chép, cá trôi ấn, cá mè trắng hoa nam, cá rô phi vằn.

25