Nghiên cứu ảnh hưởng của Chì (Pb) đến một số đặc điểm sinh học của loài ốc cincta Macrochlamys cincta, Moellendorff, 1883

MỤC LỤC

1


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Quá trình phát triển công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ như y tế, du lịch,
thương mại… ở nước ta đã làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt
sự hiện diện của kim loại nặng trong môi trường đất, nước đã và đang là vấn đề môi
trường được cộng đồng quan tâm. Ô nhiễm đất làm ảnh hưởng xấu đến các tính chất
của đất, làm giảm năng suất cây trồng và làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của
con người. Sự tích lũy kim loại nặng trong đất cũng chính là một mối nguy hiểm
lớn.Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất đã và đang diễn ra tại nhiều
nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam.Chính vì vậy, việc đánh giá phát hiện và xử lí
ô nhiễm kim loại nặng trong đất có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình
phát triển của mỗi vùng, mỗi quốc gia. Nguồn kim loại nặng chủ yếu là do con
người tạo ra gồm đốt nhiên liệu , chế tạo kim loại, đúc kim loại, hỏa thiêu rác và sản
xuất xi măng. Kim loại nặng được đưa vào đất thông qua các loại phân bón, thuốc
sát trùng và trong các chất thải được đưa vào làm phân bón trong nông nghiệp.Để
quan trắc ô nhiễm KLN tại các vùng biển, vùng cửa sông phương pháp được sử
dụng phổ biến là phân tích lý hóa trong đất hay bùn. Tuy nhiên, phương pháp này
thường gặp nhiều khó khăn như tần suất thu mẫu cao kéo theo chi phí cao và chỉ
đánh giá được chất lượng môi trường vào thời điểm thu mẫu, không đánh giá được
những tác động tổng hợp và lâu dài của các chất ô nhiễm đối với sinh vật và hệ sinh
thái.
Trong những thập niên gần đây, các loài ốc được nhiều nhà khoa học nghiên
cứu, sử dụng để quan trắc ô nhiễm KLN, do chúng có đời sống tĩnh; khả năng tích
lũy KLN cao trong các bộ phận cơ thể mà không có biểu hiện gây hại cho chúng.
Đây là phương pháp được đánh giá cao bởi nó khắc phục được những hạn chế của
phương pháp phân tích lý hóa và nhận dạng sự có mặt của KLN trong môi trường

ngay ở hàm lượng rất nhỏ mà các phương pháp phân tích thông thường không phát
hiện được (Merlimi, 1965; Ferrington, 1983; Doherty, 1993; Oeatel, 1998; Revera,
2003) [11]; có thể cho biết những tác động trực tiếp của ô nhiễm đến sinh vật và hệ
sinh thái (Thomas, 1975; Samoiloff, 1989),… [10]. Ở Việt Nam, việc sử dụng các
loài thân mềm để chỉ thị KLN được nghiên cứu bởi một số tác giả .Tuy nhiên, việc
ứng dụng phương pháp này vào quan trắc chất lượng môi trường đất còn nhiều hạn
chế.

2


Chúng ta có thể đánh giá sơ bộ sự ô nhiễm kim loại nặng trong đất thông qua
các sinh vật chỉ thị ô nhiễm mà ở đây cụ thể là loài ốc cincta - Macrochlamys
cincta, Moellendorff 1883, như thế vừa nhanh chóng lại tiết kiệm được kinh phí.
Nắm bắt được đặc điểm tập quán, các yếu tố sinh hóa học có liên quan giữa các sinh
vật chỉ thị và môi trường sẽ giúp chúng ta đánh giá được điều kiện của môi trường
sống hiện tại, dự đoán được những thay đổi của môi trường trong tương lai và do đó
sẽ có các biện pháp bảo vệ môi trường hữu hiệu hơn và làm giảm bớt đi phần nào
các ô nhiễm hay những thay đổi bất lợi của môi trường.Vì vâỵ theo sự hướng dẫn
của cô Nguyễn Thị Hoài Thương em xin chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của
Chì (Pb) đến một số đặc điểm sinh học của loài ốc cincta - Macrochlamys cincta,
Moellendorff, 1883” nhằm nghiên cứu và đánh giá về sự tương quan giữa nồng độ
trung bình của hàm lượng Pb trong môi trường đất và đặc điểm sinh thái loài của ốc
cạn Macrochchlamys cincta trên môi trường đó. Qua đó có thể sử dụng ốc
Macrochchlamys cincta làm sinh vật chỉ thị để đánh giá nhanh hàm lượng Pb trong
đất ở nhiều địa điểm khác nhau.
2. Mục tiêu nghiên cứu và ý nghĩa của đề tài nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của Pb đến một số đặc điểm sinh học của ốc cincta
-Macrochlamys cincta, Moellendorff 1883

Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu
- Nhằm xác định ảnh hưởng của kim loại Chì (Pb) đến loài ốc cincta
-Macrochlamys cincta, Moellendorff 1883 sự tương quan giữa hàm lượng Chì (Pb)
trong đất với đặc điểm hình thái, sinh trưởng, dinh dưỡng, hoạt đông của ốc cincta
-Macrochlamys cincta, Moellendorff 1883 để từ đó có thể sử dụng ốc cincta
-Macrochlamys cincta, Moellendorff 1883 như một loài chỉ thị cho hàm lượng Chì
(Pb)trong đất.

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về Chì ( Pb)
1.1.1 Khái niệm, đặc điểm, tính chất
Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn hóa học viết tắt là Pb
(Latin: Plumbum) .Nguyên tố Pb ở nhóm IV Bảng tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự
nguyên tố: 82, trọng lượng nguyên tử: 207,19; là kim loại màu xám phớt xanh,
mềm, dễ dát thành tấm mỏng, có tỷ trọng cao (11,34 g/cm 3 ở 20oC), nhiệt độ nóng
chảy thấp (327oC), nhiệt độ sôi 1755oC. Trong tự nhiên chủ yếu gặp Pb ở dạng hoá
trị +2, rất hiếm khi gặp ở dạng hoá trị 4 (như PbO 2, Pb3O4). Hợp chất chì hoá trị 4 là
chất oxy hoá mạnh.
Trong đới ngoại sinh nguyên tố Pb chủ yếu ở dạng bền vững. Trong điều
kiện bình thường của môi trường tự nhiên Pb thường ở trạng thái bền vững nên
trong nước, thực vật, sinh vật thường có hàm lượng Pb rất thấp. Chỉ trong môi
trường nhất định hoặc do tác nhân nhân tạo thì Pb mới ở dạng linh động.
1.1.2. Sự tồn tại và phát sinh của Chì trong môi trường đất
Đặc trưng môi trường địa hoá, trong đó yếu tố quan trọng nhất là độ pH,
quyết định đến sự di chuyển và phân tán, tập trung của Pb trong môi trường. Khi pH
<5,4, nguyên tố Pb sẽ di chuyển mạnh trong môi trường; nếu pH = 6,0 thì Pb sẽ
trầm đọng

Chì tồn tại trong môi trường bao gồm chì tự nhiên có trong các khoáng của
vỏ Trái Đất và chì phát thải từ các hoạt động của con người. Chì không bị phân hủy
trong môi trường, chì chuyển hóa từ dạng hợp chất này sang dạng hợp chất khác và
được vận chuyển giữa các thành phần trong môi trường theo một chu trình khép kín.
Chì trong môi trường đất tồn tại ở những dạng sau: trong dung dịch đất, bị
hấp thụ trên bề mặt của keo mùn sét, hoặc liên kết với Fe và Mn tạo thành các oxit
thứ cấp, dạng cacbonat và trong mạng tinh thể aluminsilicat. Tuy nhiên, phần quan
trọng nhất là Chì trong dung dịch đất vì đây là nguồn mà thực vật và động vật có thể
hấp thụ Chì một cách trực tiếp.
1.1.3. Ảnh hưởng của Chì đối với môi trường và sinh vật
Ngày nay Chì được sử dụng rộng rãi làm làm cho vấn đề về môi trường ngày
một nghiêm trọng hơn. Ô nhiễm chì tác động đến các đặc điểm sinh học của mỗi
loài sinh vật là khác nhau.
4


Đối với thực vật:
Chì dễ dàng xâm nhập vào thực vật thông qua hệ rễ cùng với các nguyên tố
khác, chì được hấp thụ và tích luỹ trong các bộ rễ của cây. Các loại cây trồng khác
nhau thì có khả năng tích luỹ Chì khác nhau. Sự hấp thụ Pb của thực vật phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như: độ pH, đặc tính của đất, khả năng trao đổi cation trong đất
cũng như các thông số lý, hóa học khác. Khi Pb dư thừa trong đất vượt quá ngưỡng
chịu của cây sẽ gây ra mọt số triệu chứng ngộ độc chì như: phát triển còi cọc, lá úa
vàng, ức chế quá trình quang hợp, rối loạn trao đổi dinh dưỡng khoáng và cân bằng
nước.
Đối với động vật:
Khi được phát thải vào môi trường đất, Chì có thời gian tồn tại lâu dài và khó
phân huỷ. Những hợp chất Chì có khuynh hướng tích luỹ trong đất và trầm tích, làm
ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất và sự phát triển của
các loài sinh vật ở môi trường đất trong thời gian dài.

Chì có thể xâm nhập vào bang nhiều con đường khác nhau như: qua mạng
lưới thức ăn, qua sự tiếp xúc, hay sống trong môi trường nhiễm chì.
Đối với con người
Nguyên tố Pb xâm nhập vào cơ thể theo chuỗi thức ăn. Đối với con người Pb
có khả năng tác động đến tuỷ xương, hình thành huyết cầu tố và thay thế Ca trong
xương. Pb có khả năng tích luỹ trong xương theo thời gian. Các nghiên cứu của thế
giới đã khẳng định: trên 90% lượng Pb đó tập trung chủ yếu trong xương. Hàm
lượng Pb trong xương của người thế kỷ 14 khoảng 1 ppm (Grandiean và Holma,
1973) tăng lên 7 ppm đối với người thế kỷ 18 và đạt 35-85 ppm đối với người hiện
nay. Nhìn chung, dân thành phố và dân gần các đường ô tô có lượng Pb cao trong
cơ thể hơn dân các vùng khác. Khi hàm lượng Pb trong cơ thể vượt khỏi ngưỡng
cho phép (>39 ppm), nồng độ Pb trong máu vượt quá 0,8 ppm thì Pb sẽ có tác hại
đối với con người. Điều này do Pb cản trở quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như
các sắc tố hô hấp cần thiết trong máu như cytochrome. Pb ức chế một số enzym
quan trọng của quá trình tổng hợp máu do sự tích luỹ các hợp chất trung gian trong
quá trình trao đổi chất. Một hợp chất trung gian kiểu này là axit dentaaminolenilinic. Một pha quan trọng của quá trình tổng hợp máu là sự chuyển hoá
axit denta-aminolevulinic thành porphobilinogen. Cuối cùng Pb cản trở việc sử
dụng O2 và glucoza để giải phóng năng lượng cho quá trình sống, điều có thể nhận
thấy khi nồng độ Pb trong máu khoảng 0,3 ppm..
5


Nguy cơ phơi nhiễm của Pb sẽ thể hiện khi hàm lượng của nó tăng cao hơn
mức bình thường trong cơ thể hay trong từng bộ phận. Với các nồng độ cao hơn
trong máu (> 0,8 ppm), Pb có thể gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu
hemoglobin. Khi hàm lượng Pb trong máu nằm trong khoảng (> 0,5-0,8 ppm) thì Pb
gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não. Tác hại nghiêm trọng của Pb
đối với cơ thể con người là làm giảm chức năng thận, giảm chức năng hệ thống sinh
sản, gan, não và hệ thống thần kinh, gây ốm yếu và tử vong. Nhiễm độc Pb từ môi
trường có thể làm cho trẻ em chậm phát triển trí tuệ. Nhiễm độc chì nhẹ gây ra bệnh

thiếu máu (do Pb có khả năng ức chế một số enzym như đã đề cập). Bệnh nhân có
thể đau đầu, đau cơ, cảm thấy mệt mỏi và dễ cáu kỉnh.

Hình 1.1 Tác hại của Chì ảnh hưởng đến con người
1.2 Tổng quan về ốc cạn
1.2.1. Khái niệm và vị trí phân loại
Ốc cạn là một tên gọi chỉ chung cho bất kỳ trong vô số các loài ốc sống trên
đất. Ốc đất là động vật thân mềm bụng có vỏ sống ở trên cạn (những con không có
vỏ được gọi là sên trần). Trong thực tế nhiều trường hợp khó để phân loại vì một số
loài ốc có thể sống được trong hai môi trường cả nước và đất.
1.2.2. Đặc điểm nhận biết
Các loài ốc cạn được phát hiện có thể xác định ngay dựa vào các đặc điểm
hình thái của vỏ, các dấu hiệu được sử dụng nhiều trong mô tả, sự xoắn của vỏ ốc là
tính chất phức tạp trong vỏ ốc. Sự tiến hóa hay thoái hóa của dạng ống đã tạo nên
vỏ xoắn quen gọi là vòng xoắn. Các vòng xoắn chụm lại ở giữa trục (axis), trục này
chạy xuyên suốt trung tâm gọi là trụ giữa (central pillar) của vỏ.
6


Ốc cạn có vỏ cứng bằng đá vôi, tạo thành ống rỗng, cuộn vòng quanh một
trục chính thành các vòng xoắn đặc trưng theo những quy tắc hình học chặt chẽ. Cơ
thể mềm gồm ba phần: chân, thân và đầu có thể co vào giấu kín trong vỏ. Chân là
một khối cơ lớn ở mặt bụng giúp ốc di chuyển.
1.2.3. Giá trị của ốc cạn
Các loài Thân mềm nói chung, trong đó có ốc cạn được con người và khoa
học sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau trong đời sống như làm thực phẩm, thức
ăn trong chăn nuôi, nguyên liệu thủ công mỹ nghệ, làm thuốc, yếu tố chỉ thị môi
trường,...
Về giá trị thực tiễn, ốc cạn có thể coi là một nhóm chỉ thị cho khu hệ động
vật không xương sống, nhiều loài trong số chúng là một khâu trong chuỗi và lưới

thức ăn. Ốc cạn ăn lá cây và bản thân nó là thức ăn của một số loài động vật (chim,
thú, lưỡng cư), là một khâu của chuỗi thức ăn trên cạn. Đối với môi trường và các
hệ sinh thái, ốc cạn được đề xuất là nhóm sinh vật chỉ thị đa dạng động vật đất ở
những sinh cảnh tự nhiên và coi chúng như chỉ số của sự xáo trộn cho lớp phủ thảm
thực vật, những nơi có rừng xanh tốt, độ ẩm cao, tầng thảm mục nhiều sự đa dạng
thành phần loài nhóm ốc Mang trước (Prosobranchia), trong hệ sinh thái núi đá vôi
thường có thành phần loài ốc cạn phong phú hơn so với các hệ sinh thái khác .
Về mặt thực phẩm, ốc sên hoa và nhiều loài ốc núi (Cyclophorus, Camaena,
Megaustenia) là loại thức ăn giàu đạm, có thể chế biến thành các món ăn hàng ngày
bằng nhiều hình thức khác nhau.
Ốc cạn thường được sử dụng để đánh gái ô nhiễm kim loại nặng nặng vì
chúng đã được định loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thước vừa phải, số lượng
nhiều, dễ tích tụ chất ô nhiễm, có đời sống tĩnh tại và có khả năng sống dài. Loài
nhuyễn thể có hai vỏ cứng như trai, trùng trục, ốc…là các loài thích hợp dùng làm
chỉ thị sinh học để phân tích xác định lượng vết các kim loại. Chúng có khả năng
tích tụ các kim loại vết như Cd, Hg, Pb …với hàm lượng lớn hơn so với khả năng
đó ở cá và tảo . Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm lượng cao
hơn gấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy trong môi trường xung quanh. Chúng
phân bố ở các khu vực địa lý rộng, thích ứng được với sự thay đổi nhiệt độ cũng
như các điều kiện môi trường khác. Chúng có đủ loại kích thước, sống cố định và
phù hợp với việc xử lý trong phòng thí nghiệm, cũng có thể nuôi cấy chúng ở các
môi trường khác nhau .Mặc dù các loài này đáp ứng được những tiêu chuẩn khắt
khe ở trên nhưng một số nhân tố sinh học, địa hóa cũng gây ra những biến động về
7


mức ô nhiễm ở ốc, trai, hến. Các yếu tố kích thước, lượng thịt, mùa sinh sản, nhiệt
độ, pH của môi trường là những yêu tố ảnh hưởng tới sự tích tụ chất ô nhiễm trong
cơ thể chúng.
1.3 Đặc điểm của ốc cinta - Macrochlamys cincta, Moellendorff 1883

Loài ốc cincta - Macrochlamys cincta, Moellendorff 1883 là loài dễ tìm, có khả
năng chỉ thị cao, phân bố rộng, thích ứng được ở mọi điều kiện được dùng làm chỉ thị
KLN
Đặc điểm nhận dạng: Ốc cỡ trung bình, dạng xoắn ốc dẹt. Vỏ ốc mỏng, hơi
trong suốt, có màu vàng nâu. Đỉnh vỏ hơi nhô. Xoắn phải với 4 vòng xoắn được
tách nhau bởi các rãnh xoắn không sâu. Vòng xoắn cuối chiếm 4/5 chiều cao vỏ ốc,
có gờ cánh cung vuông góc với trục ốc. Miệng hơi cuộn và hơi mở rộng kéo về phía
dưới, hình ô van, bị ngắt quãng ở bờ trụ. Lỗ rốn rất hẹp, hầu như không có lỗ rốn.
Lỗ miệng không có nắp miệng.
Phân bố: Bắc Cạn ( Việt Nam)

Hình 1.1: Macrochlamys cincta (Möllendorff, 1883)
1.4 Tình hình nghiên cưu liên quan trên thế giới và Việt Nam
1.4.1 Tình hình nghiên cứu liên quan trên thế giới
Lịch sử hiện đại của quan trắc sinh học bắt đầu ở châu Âu v à Bắc Mỹ từ đầu
thế kỷ 20 và phát triển mạnh vào nửa sau của thế kỷ này. Họ đã thiết lập các tiêu
chuẩn về quan trắc sinh học, hầu hết các quốc gia sử dụng động vật thân mềm để
đánh giá chất lượng đất trong hệ thống quan trắc quốc gia. Tuy vẫn chưa còn nhiều
tranh luận xung quanh các ph ương pháp đánh giá dựa vào cấu trúc quần xã và loài
chỉ thị nhưng đã cho thấy nhiều lợi ích và tính hiệu quả khi sử dụng động vật thân
mềm để đánh giá những phản ứng của hệ sinh thái.Ở các quốc gia châu Á như Nhật
8


Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Malaysia,… chủ yếu ứng dụng những nghiên
cứu đã thực hiện ở châu Âu và Bắc Mỹ, nhưng có những thay đổi phù hợp với điều
kiện tự nhiên của từng quốc gia. Hiện nay, họ đang phát triển các chương trình quan
trắc sinh học dựa vào cộng đồng.
Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu về hàm lượng kim loại
nặng trong mô các loài thân mềm có vỏ cứng, các chương trình kiểm tra, đánh giá

môi trường quốc tế đã thiết lập một số tiêu chuẩn lấy mẫu và xử lý mẫu để giảm
thiểu sai số như: mùa lấy mẫu, lấy mẫu theo độ sâu,kích thước của loài được lựa
chọn làm chỉ thị sinh học .
Năm 2006, Kurt Jordaens và cộng sự đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số
kim loại nặng đến hình thái của vỏ ốc. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng
KLN trong đất có ảnh hưởng đến cấu trúc cũng như thành phần các chất trong vỏ
của ốc, những nơi nào có hàm lượng KLN trong đất cao thì vỏ của ốc cạn ở nơi đó
chứa hàm lượng Pb và Zn cao.
Năm 2009, Otitoloju và cộng sự đã nghiên cứu về sự tích luỹ KLN (Cu, Pb)
trong ốc sên khổng lồ (Archachatina marginata). Kết quả nghiên cứu cho thấy sự
tiếp xúc và tích lũy các kim loại nặng gây ra các loại bệnh cho ốc như biến đổi tế
bào gan khi nhiễm Cu, viêm ống gan khi nhiễm Pb. Sự kết hợp các đặc điểm hình
thái, bệnh lý, phân tích sự tích tụ kim loại nặng. Có thể coi là công cụ sử dụng để
cảnh báo sớm các vấn đề ô nhiễm môi trường.
Năm 2012, Nedjoud Grara , Amira Atailia, Mounir Boucenna đã nghiên cứu
về sự ảnh hưởng của kim loại nặng lên ốc sên Helix. Kết quả thí nghiệm thu được
là đánh giá độc tính của KLN trên mức độ phức hợp sắt khi tích lũy. Tổ chức sinh
học và chỉ số sinh học về ô nhiễm Helix aspersa. Các kết quả đầu tiên về sự trao đổi
chất cho thấy bụi kim loại làm tăng đáng kể protein và giảm đáng kể Carbohydrate
và lipids trên mức độ của hai bộ phận được nghiên cứu (tuyến tiêu hóa và thận).
1.4.2 Tình hình nghiên cứu liên quan ở Việt Nam
Ở Việt Nam, quan trắc sinh học đ ã được phát triển trong những năm 90 của
thể kỷ 20. Tuy nhiên, các nghiên cứu hay chương trình quan trắc sinh học gần như
áp dụng các chỉ số được nghiên cứu và sử dụng đánh giá các thủy vực ở châu Âu và
Bắc Mỹ, nơi mà có điều kiện sinh thái khác biệt hoàn toàn so với Việt Nam. Một số
khác đưa ra các kết quả đánh giá dựa vào kinh nghiệm cá nhân mà không quan tâm
nhiều đến cơ sở khoa học. Cho đến nay, quan trắc sinh học chưa được thống nhất
thực hiện trong các chương trình quan trắc môi trường của các tỉnh, thành. Thậm chí
9

nhiều Tỉnh/Thành lớn (bao gồm Tp.HCM) cũng không đưa quan trắc sinh học vào
trong chương trình quan trắc môi trường của địa phương.
Số lượng các nghiên cứu sử dụng các loài thân mềm và chủ yếu là các loài
hai mảnh vỏ để chỉ thị ô nhiễm KLN là không nhiều, đặc biệt chưa có nghiên cứu
về khả năng tích lũy các KLN của nhóm loài Corbicula. Hiện nay, số lượng các
nghiên cứu về tích lũy KLN ở các loài hai mảnh vỏ ở Việt Nam được công bố chưa
nhiều. Theo nghiên cứu của Đào Việt Hà (2002), hàm lượng các KLN trong Vẹm
(Perma viridis) tại đầm Nha Phu (Khánh Hòa): từ 0,03 - 0,21 µg/g (tính theo khối
lượng tươi) đối với Cd; từ 0,14 - 1,13 µg/g đối với Pb; và từ 0,54 - 1,81 µg/g đối với
Cu. [2] Các nghiên cứu của Đặng Thúy Bình và cs, (2006) cho thấy Ốc hương tích
lũy As với hàm lượng từ 0,052 - 2,54 µg/g, Cd từ 0,001 – 0,083 µg/g, Cu từ 0,21 1,99 µg/g; trong Vẹm xanh As tích lũy cao nhất ở nồng độ 1,76 µg/g. [2]
Việc nghiên cứu sử dụng các sinh vật tích tụ để đánh giá ô nhiễm kim loại
nặng ở trong nước là vấn đề có tính thực tiễn cao nhằm xây dựng chỉ thị sinh học
riêng phù hợp với điều kiện nước ta, hạn chế những tác động xấu của kim loại nặng
tới môi trường và sức khỏe cộng đồng

10


CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
- Mối quan hệ giữa đặc điểm sinh thái của ốc cạn và Chì (Pb)
Phạm vi nghiên cứu
Không gian: Vĩnh Phúc và Hà Nội
Thời gian: Từ 03/2017 đến 05/2017
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Theo dõi và đánh giá ảnh hưởng của Chì (Pb) tới đặc điểm hình thái, đặc

điểm sinh thái và đặc điểm dinh dưỡng của loài ốc Macrochlamys cincta,
Moellendorff 1883
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu
- Tìm hiểu các công trình nghiên cứu, tài liệu về chỉ thị của ốc cạn đối với
kim loại nặng, mối quan hệ giứa nồng độ kim loại nặng trong đất với ốc cạn.
- Tham vấn các chuyên gia có những hiểu biết nhất định về loài ốc cạn và
Chì (Pb) để hiểu rõ hơn về đặc điểm loài và có sự đánh giá khách quan về loài ốc
cạn; vai trò, tác hại của Chì đến động thực vật. Tìm hiểu và xin ý kiến những người
đã khảo sát trước.
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã thực hiện về các vấn đề liên quan đến đề
tài như: Mối quan hệ giữa hàm lượng kim loại nặng trong đất với đặc điểm sinh
học của ốc cạn
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực địa
- Quan sát, và chụp ảnh lại môi trường sống, tập tính cũng như hình dạng và
kích thước ban đầu của mẫu.
- Tiến hành thu thậm mẫu ốc và mẫu đất

11


2.3.2.1 Phương pháp lấy mẫu (theo thông tư 33/2011/TT-BTNMT ).
+ Ở một điểm quan trắc: Tiến hành lấy 01 mẫu chính, 04 mẫu phụ ở các địa
điểm xung quanh điểm quan trắc (trên cùng một thửa ruộng, cánh đồng hay vùng
nghiên cứu được xem là đồng nhất):
+ Mẫu chính: Lấy theo phẫu diện ở 2 tầng đất (tùy theo hình thái của phẫu
diện đất, có thể sâu đến 30 cm đối với tầng đất mặt và từ 30-60 cm đối với tầng đất
liền kề) của 05 mẫu đơn trộn đều.
+ Mẫu phụ: Lấy tầng mặt có thể sâu đến 30 cm của mẫu đơn trộn đều.
+ Đối với phẫu diện đất: Việc lấy mẫu đất và miêu tả theo phẫu diện (bao

gồm bản tả và xác định tên đất) bắt buộc phải do chuyên gia ngành khoa học đất
thực hiện, độ sâu của tầng lấy mẫu thay đổi tùy thuộc vào loại đất.
+Đối với vùng đất bạc màu, lấy mẫu ở độ sâu từ 0-15 cm ở tầng mặt và 1540 cm ở tầng 2 căn cứ vào từng điểm quan trắc.
+ Đối với vùng đất bị nhiễm phèn, nhiễm mặn, ô nhiễm kim loại nặng phải
lấy mẫu đất theo chiều sâu phẫu diện để đánh giá và so sánh. Căn cứ theo mục tiêu
quan trắc, chiều sâu lấy mẫu theo phẫu diện dao động từ 0-150 cm. Số lượng tầng
lấy mẫu phụ thuộc vào sự phân tầng cụ thể trong suốt phẫu diện, có thể lấy đến 4-5
tầng trong một phẫu diện.
+ Khối lượng mẫu đất cần lấy ít nhất khoảng 500 g đất để phân tích lý hóa
học. Mẫu làm vật liệu đối chứng hoặc để lưu giữ trong ngân hàng mẫu đất phải có
khối lượng lớn hơn 2000g.
+ Khi lấy mẫu đất chứa nhiều vật liệu cỡ lớn (sỏi, xác hữu cơ, ...) do các điều
kiện đất không đồng nhất hoặc hạt quá to, các vật liệu loại bỏ phải được mô tả, cân
hoặc ước lượng, ghi lại để cho phép đánh giá kết quả phân tích có liên quan tới kết
cấu của mẫu gốc.
2.3.2.2. Phương pháp thu mẫu ốc
+

Thu mẫu ốc định lượng
Mẫu thu định lượng giúp xác định mật độ cá thể ốc cạn trong 1m 2, phân bố
và bổ sung cho mẫu định tính về thành phần loài. Mẫu định lượng được thu lượm
trong một đơn vị diện tích mặt đất có mẫu, diện tích thường được sử dụng là 0,25m 2
đến 1m2.

12


Thiết lập ô mẫu 10x10m.

Hình 2.1 Thiết lập ô mẫu chính và các ô mẫu nhỏ

Thiết lập 5 ô mẫu nhỏ (sub-quadrat) trong ô mẫu: đặt 5 ô mẫu 50x50cm tại 4
góc và 1 tại trung tâm (theo hình). Mỗi khu vực thiết lập 3 ô mẫu lớn.
Thu các mẫu ốc quan sát được trong ô mẫu nhỏ (sub-quadrat): trên cây, tầng
thảm mục. Thu mẫu mùn đất trong ô mẫu nhỏ (1x5x50cm) đựng vào túi nhựa
plastic để tìm ốc nhỏ. Mẫu đất sẽ được rây qua mắc lưới 1x1mm để thu lấy mẫu mà
mắt thường không thể thấy được.
Sau khi thu mẫu trong các ô mẫu nhỏ (sub-quadrat) kết thúc, ta thu mẫu quan
sát và tìm kiếm bổ sung thành phần loài trong ô mẫu lớn (10x10m), các loài ốc cạn
phân bố trên thân, lá cây, tầng thảm mục.
2.3.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Vật liệu nghiên cứu
- 05 chiếc thùng xốp (40x50x40cm).
- Đất mẫu có nồng độ Pb dưới ngưỡng cho phép.
- Pb(NO3)2.
- 01 Bình phun sương.
- Thức ăn cho ốc( Bột ngũ cốc, lá cây mục, bột vỏ trứng…).
- Thuốc kiến, bẫy chuột.
- Vật dụng che mưa, che nắng.
Xử lí mẫu đất để quan sát ốc cạn
Mẫu đất sau khi thu được tại thực địa sẽ được lần lượt xử lý qua các bước như
sau:
13


+ Bước 1: Mẫu đất được sàng lọc qua rây có kích thước 10mm, chải sạch và
loại bỏ các lá cây, thân gỗ mục nằm phía trên rây. Thu nhận các loài ốc có kích
thước lớn nằm ở trên rây.
+ Bước 2: Mẫu đất sau khi rây lần 1 sẽ được rây tiếp tục qua rây có kích
thước mắt lưới 5 mm. Thu nhận các loài ốc có kích thước lớn nằm ở trên rây.
+ Bước 3: mẫu đất sau khi rây lần 2 sẽ được rây tiếp tục qua rây có kích

thước mắt lưới 1 mm. Loại bỏ phần đất qua rây, giữ lại phần còn nằm phía trên rây
cho vào túi ni lông.
+ Bước 4: Dùng kính lúp tìm kiếm mẫu vật có kích thước nhỏ trong phần đất
còn lại ở bước 3.
Bố trí thí nghiệm
Kí hiệu lần lượt vào từng thùng là M1, M2, M3, M4, M5, thêm đất vào
thùng, mỗi thùng chứa một lớp đất dày 15 cm, lớp đất này giữ vai trò như một chất
nền.
Tiến hành trồng các loại cây cỏ vào thùng xốp, chúng vừa là nới trú ẩn, vừa
là nguồn thức ăn cho ốc.
Rải một lớp lá mục bên trên bề mặt đất.
Lựa chọn 50 cá thể ốc khoẻ mạnh, chia đều vào 05 thùng được kí hiệu lần
lượt là: M1, M2, M3, M4, M5, mỗi thùng 10 cá thể. Thùng M1 không tiếp xúc với
Pb(NO3)2 và 04 thùng còn lại tiếp xúc với Pb(NO 3)2 với các nồng với nồng độ tăng
dần.
Công thức thí nghiệm
Các công thức thì nghiệm sau khi thiết lập sẽ được ghi vào bảng sau:
Bảng 2.1: Nồng độ Pb(NO3)2 (mg/kg đất khô) trong 4 bình
M1, M2, M3, M4, M5
Nồng độ Pb(NO3)2 (mg/kg đất khô)

14

CT1

CT2

CT3

CT4

CT5

0

...

...

...

...


Sơ đồ thí nghiệm
Tiến hành bố trí thí nghiệm theo sơ đồ sau:

CT1

CT2
CT5

CT3

CT4

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Đặt 05 thùng xốp cạnh nhau để thuận tiện và dễ theo dõi sự thay đổi của các
mẫu tiếp xúc với Pb(NO3)2 so với mẫu đối chứng.
2.4 Phương pháp phân tích mẫu đất trong phòng thí nghiệm.

-

Xác định hệ số khô kiệt của đất
Chuẩn bị cốc sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi.
Cho cốc vào bình hút ẩm, để ở nhiệt độ phòng (tối thiểu 45 phút).
Cân chính xác khối lượng cốc (mo).
Dùng thìa cân 10g đất khô không khí vào cốc, cân khối lượng cốc và đất (m1).
Cho cốc đựng đất vào tủ sấy ở nhiệt độ 1050C đến khối lượng không đổi.
Lấy cốc đựng mẫu để vào bình hút ẩm (ít nhất 45 phút).Xác định khối lượng (m2).
Công thức tính kết quả:
K=

Chú thích
m0: khối lượng cốc.
m1: khối lượng cốc và khối lượng đất khô không khí.
m2: khối lượng cốc và khối lượng đất khô kiệt.
Phân tích mẫu đất, xác định hàm lượng kim loại Pb theo EPA- 3050b
Dụng cụ
- Cân phân tích.
- Bếp đun.
- Giấy lọc.
- Các dụng PTN

Quy trình tiến hành
15

-

Hóa chất

Dung dịch
Dung dịch

.
30%.


- Cân chính xác 1g mẫu đất khô vào cốc chịu nhiệt.
- Thêm 10ml

1:1 trộn đều và đun mẫu ở nhiệt độ 955̊C trong 10

- 15 phút (chú ý không làm mẫu bắn ra ngoài).
- Để nguội mẫu, thêm tiếp 5ml

đặc, đun đến gần cạn. Lặp lại quá

trình này cho đến khi không còn khí màu nâu thoát ra, đun tiếp cho đến khi dung dịch
gần cạn (<1ml).
- Để nguội mẫu, thêm 2 ml nước và 3ml

30%, đun đến khi không

thấy sủi bọt khí. Lặp lại quá trinh này, cuối cùng đun cạn đến còn khoảng 5ml ở
nhiệt độ 955̊C.
- Lọc mẫu bằng giấy lọc. Chuyển mẫu vào bình định mức 50ml, tráng rửa
cốc và định mức đến vạch.
- Đo dịch lọc trên máy AAS.
Công thức tính toán
(mg/kg đất)

Trong đó:

khối lượng kim loại

: khối lượng đất

K: hệ số khô kiệt
2.5. Phương pháp xử lí số liệu
Hàm lượng KLN được tính theo công thức:

16


Trong đó:
X hàm lượng kim loại nặng, mg/kg đất khô.
Cđo – nồng độ KLN đo được trên máy AAS, mg/l.
Vđm – Thể tích mẫu, lít.
f – hệ số pha loãng mẫu.
m – khối lượng mẫu, kg.
k – hệ số khô kiệt của đất.
k được tính theo công thức:

m1 - m o

k=

m2 – m o

với m1 - khối lượng đất và cốc ban đầu.

mo – khối lượng cốc.
m2 – khối lượng đất sau khi sấy. Đơn vị của mo, m1, m2: g
Kết quả phân tích được đưa vào máy tính để xử lí thông qua Excel và một số
phần mềm ứng dụng khác. Đem dữ liệu đã được xử lí viết báo cáo, rút ra nhận xét
và đánh giá mức độ ô nhiễm, ảnh hưởng của kim loại nặng đến loài ốc cạn.

17


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Kết quả trên phòng thí nghiệm
Sau khi khảo sát và lấy mẫu đất tại 3 địa điểm khác nhau là trước cổng
trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội ( M1), khu đường tàu Phú Diễn
( M2), gần Học viện cảnh sát nhân dân – Cổ Nhuế ( M3). Sau khi phân tích trên
phòng thí nghiệm ta có kết quả:
Chỉ tiêu

Cu

Cd

Zn

Pb

M1

0.048

0.002

0.310

0.023

M2

0.042

0.002

0.297

0.021

M3

0.037

0.002

0.278

0.017

Mẫu

Bảng 3.1 Hàm lượng kim loại nặng ở mẫu đất thu được

Hình 3.1 Biểu đồ hàm lượng kim loại nặng ở mẫu đất thu được
Ở đây ta thấy lượng Chì (Pb) ở 3 mẫu là khác nhau, vậy nên ta chọn M3 làm
mẫu đất để bố trí thí nghiệm, do có ít hàm lượng chì trong đất, không chưa các kim
loại độc hại và có thể lấy được số lượng lớn đất để dùng bố trí thí nghiệm
Hàm lượng Chì trong mẫu đất thứ 3, Pb (M3)=0,017(ppm). Từ đó, ta tính hàm
lượng Chì cần phải thêm vào mỗi thùng xốp. Do Chì không có ở dạng đơn chất nên
ta sử dụng Pb(NO3)2
Pb = 0,017 (ppm) = 0,017 (mg/l)
Trong 1000 (ml)

→ 0,017 (mg) Pb

=>

→ x

50 (ml)

(mg) Pb

Suy ra, x = 0,00085 (mg) Pb
Ta có: 1 (g) đất → 0,00085 (mg) Pb
=> 1000 (g) đất → 0,85
Lượng đất khô kiệt dùng là:

18

(mg) Pb

= 7.896 (kg)

Tính lượng Pb cần thêm vào các thùng bằng cách tính ở thùng 2
(140.7,896) – (0,85.7.896) = 1098,7284 (mg)
Tương tự ở thùng 3,4,5, ta có bảng sau
Bảng 3.2: Hàm lượng Pb cần cho vào các thùng
Thùng 1
( Mẫu trắng)

Thùng 2

Thùng 3

Thùng 4

Thùng 5

QCVN (mg)

140

280

420

560

Lượng Pb
cần cho vào

1098,7284

2204,1684

3309,6084

4415,0484

Số mol Pb ở thùng 2
nPb = 1098,7284 : 207
= 5,30786667(mol)
Suy ra, số gam Pb(NO3)2 là m= 5,30786667.331= 1756,90 (mg)
Tính tương tự như vậy đối với các thùng 3, 4,5 ta được:

Bảng 3.3 Hàm lượng Pb(NO3)2 cần cho vào các thùng
Thùng
Hàm lượng
Pb(NO3)2 (mg)

19

2
1756,90

3
3524,54

4
5592,175

5
7059,81


3.2. Ảnh hưởng của Chì ( Pb ) đến đặc điểm sinh trưởng của loài ốc cincta Macrochlamys cincta, Moellendorff, 1883
3.2.1. Kích thước của ốc
Đo kích thước của Ốc cincta bằng thước kẹp, do ốc Cincta là hình tròn nên ta
sẽ đo từ phần thấp nhất đến điểm cao nhất là miệng vỏ ốc.
Bảng 3.4 Kích thước trung bình từng thùng sau 4 tuần (cm)
Nồng độ
(mg/kg
0

1756,9

3524,54

5592,17
5

7059,81

Tuần 1

2,285

2,495

2,31

2,59

2,405

Tuần 2

2,3275

2,53

2,35

2,65

2,455

Tuần 3

2,335

2,555

2,39

2,695

2,51

Tuần 4

2,345

2,59

2,425

2,735

2,55

đất khô)
Tuần

Để tính được phương sai ảnh hưởng của Pb đến kích thước ốc ta sử dụng
phần mềm SPSS để mã hóa các dữ liệu. Sau khi nhập dữ liệu ta có được bảng “
Kiểm tra về tính đồng nhất của sự chênh lệch”
Bảng 3.5 Bảng thống kê Levene kích thước trung bình của ốc cincta

20

Thồng kê Levene

Phương sai

5,568

0,006


Do Phương sai = 0,006<0,05 nên ta có bảng so sánh

Bảng 3.6: Bảng so sánh giữa các thùng với nhau
Hàm lượng chì

0 (1)

1,756900(2)

3,524540(3)

5,592175(4)

7,059810(5)

Hàm lượng chì so sánh

Phương sai

1,756900(2)

0,002

3,524540(3)

0,974

5,592175(4)

0,007

7,059810(5)

0,097

0

(1)

0,002

3,524540(3)

1,000

5,592175(4)

0,227

7,059810(5)

0,816

0

(1)

0,974

1,756900(2)

1,000

5,592175(4)

0,997

7,059810(5)

1,000

0

(1)

0,007

1,756900(2)

0,227

3,524540(3)

0,997

7,059810(5)

0,067

0

(1)

0,097

1,756900(2)

0,816

3,524540(3)

1,000

5,592175(4)

0,067

Các điểm tô vàng trong hình đều có sig nhỏ hơn 0.05, nên ta kết luận kim
loại chì Pb có sự ảnh hưởng đến kích thước của ốc Cincta.

Hình 3.2 Biểu đồ kích thước trung bình của ốc theo dõi theo tuần
Sử dụng phần mềm SPSS ta có được phương trình hồi quy tuyến tính với
phương trình là 2,415 + 0,025x với R2=0,142

21


Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện phương trình hồi quy tuyến tính của hàm lượng
Pb(NO3)2 với kích thước trung bình của ốc Cincta
3.2.2 Cân nặng của ốc
Cân ốc ta phải tỉ mi, chi tiết, dùng cân điện tử trên phòng thí nghiệm để đo
được chính xác. Tuy nhiên là việc cân ốc không hoàn toàn chính xác do còn phụ

thuộc yếu tố đất đá dính vào thân ốc, ốc ăn no hay đói, ốc có mang trứng trong
người hay không?
Bảng 3.7 Cân nặng trung bình từng thùng sau 4 tuần (cm)
Nồng độ
(mg/kg

0

1756,9

3524,54

5592,17
5

7059,81

Tuần 1

2,02701

2,2749

2,16671

2,7254

2,33196

Tuần 2

2,12122

2,36907

2,22252

2,83181

2,42677

Tuần 3

2,1427

2,43287

2,27512

2,89559

2,48361

Tuần 4

2,2315

2,55763

2,35296

2,98895

2,5484

đất khô)
Tuần

22


Để tính được phương sai ảnh hưởng của Pb đến cân nặng ốc ta sử dụng phần
mềm SPSS để mã hóa các dữ liệu. Sau khi nhập dữ liệu ta có được bảng “ Kiểm tra
về tính đồng nhất của sự chênh lệch”
Bảng 3.8 Bảng thống kê Levene cân nặng trung bình của ốc cincta
Thồng kê Levene

Phương sai

0,253

0,903

Do Phương sai = 0,903>0,05 nên thì phương sai giữa các lựa chọn của biến
định tính ở trên không khác nhau, xem tiếp kết quả ở bảng sau
Bảng 3.9 Bảng ANOVA thể hiện phương sai giữa các thùng
Phương sai
Giữa các thùng

0,000

Bên trong thùng
Tổng
Do phương sai ở bảng trên <0.05 nên ta kết luận có sự ảnh hưởng của Kim
loại chì đến cân nặng của ốc cincta

Hình 3.4 Biểu đồ cân nặng trung bình của ốc theo dõi theo tuần
Sử dụng phần mềm SPSS ta có được phương trình hồi quy tuyến tính với
phương trình là 2,193 + 0,063 x với R2=0,38

23


Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện phương trình hồi quy tuyến tính của hàm lượng
Pb(NO3)2 với cân nặng trung bình của ốc Cincta
3.2 Ảnh hưởng của Chì đến hoạt động dinh dưỡng của ốc cincta
Qua theo dõi ốc, dựa vào tập tính của ốc ta cho 4 loại thức ăn là cám, lá
khoai lang, cà chua, dưa hấu. Nhận thấy ốc cincta ăn nhiều nhất là cà chua. Ta sẽ
dựa vào thức ăn là cà chua để theo dõi hoạt động dinh dưỡng của ốc cincta.
Xu hướng chung là nồng độ Pb(NO3)2 càng tăng thì ốc càng ăn nhiều, đặc
biệt là thùng 5 với nồng độ Pb(NO3)2 là cao nhất.
Tuy nhiên một số con tập trung vào sinh sản nên bỏ ăn, khó quan sát được tỉ
mỉ.
3.3 Ảnh hưởng của Chì đến hoạt động di chuyển của ốc
Qua các tuần theo dõi, nhận thấy ốc di chuyển vào ban đêm, ban ngày chủ
yếu ốc ngủ hoặc đẻ trứng. Hoạt động di chuyển của ốc là rất ít, tuy nhiên ốc di
chuyển hoạt động mạnh ở các thùng có hàm lượng Chì cao như thùng 3,4,5
Tuy nhiên ốc hoạt động vào ban đêm nên khó khăn cho việc theo dõi và ghi
chép

24


25