Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken lên sinh vật Daphnia Lumholtzi trên mẫu nước sông Đồng Nai (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
==================

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH
ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN SINH VẬT
DAPHNIA LUMHOLTZI TRÊN MẪU NƯỚC
SÔNG ĐỒNG NAI

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

ĐỖ VĂN PHƯƠNG

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
==================

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH
ĐẾN ĐỘC TÍNH CỦA NIKEN LÊN SINH VẬT
DAPHNIA LUMHOLTZI TRÊN MẪU NƯỚC
SÔNG ĐỒNG NAI

ĐỖ VĂN PHƯƠNG
CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ : 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THU HUYỀN

HÀ NỘI, NĂM 2017


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Nguyễn Thu Huyền
Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Thảo

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Trần Quốc Trọng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày

tháng

năm 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng 12 năm 2017

Tác giả luận văn

Đỗ Văn Phương


ii

LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành gửi tới TS.
Nguyễn Thu Huyền đã tận tình hướng dẫn, góp ý cho em trong quá trình thực
hiện luận văn, đồng thời tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để em sớm hoàn
thành luận văn tốt nghiệp này.
Gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Mai Quang Tuấn đã tạo điều kiện để
em có thể tham gia một nhánh trong đề tài cấp bộ số 2015.04.23 (2015 –
2017), “Nghiên cứu, ứng dụng mô hình phối tử sinh học, xác định ngưỡng
độc của kim loại nặng trong môi trường nước mặt, thử nghiệm ở sông Đồng
Nai”.
Lời cảm ơn sâu sắc tôi xin gửi đến ban Lãnh đạo khoa Môi trường –
Trường ĐH Tài Nguyên và Môi Trường Thành Phố HCM đã giúp đỡ và tạo
điều kiện thuận lợi nhất để em có thể hoàn thành chương trình học tập trong
thời gian làm thí nghiệm tại đây. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban
giám hiệu nhà trường cùng toàn thể các Thầy giáo, Cô giáo trong Khoa Môi
trường - Trường ĐH Tài Nguyên và Môi Hà Nội, đã tận tình giảng dạy, trao
đổi kiến thức và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu khoa học
đạt kết quả tốt nhất. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu
sắc đối với gia đình, nguồn động lực chính để em có sức mạnh vượt qua mọi
khó khăn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Các anh, chị,

em, bạn bè thân hữu đã luôn động viên, khuyến khích và giúp đỡ em trong
suốt quá trình học tập. Dù đã rất cố gắng hoàn thành ln văn bằng tất cả lòng
nhiệt tình và tâm huyết, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em
mong nhận được sự góp ý chân thành từ quý Thầy, Cô giáo.
Hà Nội, ngày….tháng 12 năm 2017
Học viên

Đỗ Văn Phương


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................v
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1.Tính cấp thiết của đề tài ...........................................................................................1
2.Mục tiêu và ý nghĩa luận văn ...................................................................................3
1.1.Mục tiêu ................................................................................................................3
1.2.Ý nghĩa ..................................................................................................................3
3.Nội dung nghiên cứu ................................................................................................4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .....................................................................................5
1.1.Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến luận văn ......................................5
1.1.1.Nghiên cứu trong nước.......................................................................................5
1.1.2.Nghiên cứu quốc tế ............................................................................................6
1.2.Tổng quan khu vực nghiên cứu .............................................................................6
1.2.1.Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Đồng Nai .......................................................6

1.2.2.Đặc điểm Kinh tế - Xã Hội ................................................................................9
1.3.Tổng quan đối tượng nghiên cứu ........................................................................12
1.3.1.Tổng quan về sinh vật chỉ thị Daphnia Lumholtzi ...........................................12
1.3.2.Tổng quan về Niken (Ni) .................................................................................15
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
...................................................................................................................................16
2.1.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................16
2.1.1.Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................16
2.1.2.Phạm vi nghiên cứu ..........................................................................................20
2.2.Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................21
2.2.1.Phương pháp thu thập, phân tích tài liệu, kế thứa ............................................21


iv

2.2.2.Phương pháp lấy và bảo quản mẫu ..................................................................22
2.2.3.Phương pháp thực nghiệm ...............................................................................29
2.2.4.Phương pháp xử lý số liệu bằng phần mềm Comprehensive Environmental
Toxicity Information System (CETIS) .....................................................................40
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................43
3.1.Kết quả phân tích mẫu nước mặt sông Đồng Nai ...............................................43
3.1.1.Kết quả phân tích mấu nước sông 2015 và 2016 .............................................43
3.1.2.Kết quả Phân tích mẫu nước sông tại 05 vị trí năm 2017 ................................46
3.2.Kết quả thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của Ni lên Daphnia
Lumholtzi ..................................................................................................................47
3.2.1.Kết quả xác định giá trị LC50 tại các mức pH .................................................47
3.2.2.Ảnh hưởng của pH đến đến tính gây độc của Ni .............................................55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................60
PHỤ LỤC

v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hệ thống sông Đồng Nai .............................................................................7
Hình 1.2. Khu vực cửa sông Đồng Nai tại huyện Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh ...........8
Hình 2.1. Dị ứng do nhiễm độc Ni ............................................................................17
Hình 2.2. Một số loại cá thể Daphnia .......................................................................18
Hình 2.3. Sinh vật Daphnia Lumholtzi .....................................................................19
Hình 2.4: Vị trí lấy mẫu trên hệ thống sông Đồng Nai năm 2015 và 2016. .............24
Hình 2.5. Vị trí lấy mẫu trên hệ thống sông Đồng Nai năm 2017 ............................25
Hình 2.6. Sơ đồ mô tả phương pháp lấy mẫu............................................................26
Hình 2.7. Quy trình tiến hành thí nghiệm .................................................................29
Hình 2.8. Hũ làm thí nghiệm. ...................................................................................36
Hình 2.9. Lấy mẫu và bảo quản mẫu tại hiện trường ...............................................37
Hình 2.10. Quá trình lọc mẫu bằng bơm hút chân không .........................................37
Hình 2.11. Quá trình thực nghiệm ............................................................................40
Hinh 2.12. Giao diện phần mềm CETIS ...........................................................................41
Hình 2.13. Bảng giá trị kết quả xác định LC50 của phần mêm CETIS .....................42
Hình 3.1. Kết quả xác định hàm lượng Ni trong nước sông Đồng Nai ....................43
Hình 3.2. Kết quả xác định hàm lượng Cu trong nước sông Đồng Nai....................44
Hình 3.3. Kết quả xác định hàm lượng Pb trong nước sông Đồng Nai ....................44
Hình 3.4. Kết quả xác định hàm lượng Ca trong nước sông Đồng Nai ....................44
Hình 3.5. Diễn biến pH tại các điểm lấy mẫu năm 2015 và năm 2016 ....................45
Hình 3.6. Kết quả xác định hàm lượng Ni trong nước sông Đồng Nai ....................46
Hình 3.7. Kết quả đo pH trong nước sông Đồng Nai ...............................................46
Hình 3.8. Mối tương quan giữa nồng độ và tính gây độc của Ni tại pH = 7,0 ........48
Hình 3.9. Mối tương quan giữa nồng độ và tính gây độc của Ni tại pH = 5,9 ........49
Hình 3.10. Mối tương quan giữa nồng độ và tính gây độc của Ni tại pH = 6,5 .......51

Hình 3.11. Mối tương quan giữa nồng độ và tính gây độc Ni ở mức pH = 7,5 ........52
Hình 3.12. Mối tương quan giữa nồng độ và tính gây độc Ni ở mức pH = 8,0 ........54
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến LC50 của Ni ......................................................56


vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Tổng hợp vị trí lấy mẫu 2015 và 2016 [14] ..............................................23
Bảng 2.2. Tổng hợp các vị trí lấy mẫu 2017[15] ......................................................24
Bảng 2.3. Phương pháp bảo quản mẫu......................................................................27
Bảng 2.4. Dung cụ lấy mẫu nước hiện trường ..........................................................28
Bảng 2.5. Điều kiện nuôi Daphnia Lumholtzi ..........................................................31
Bảng 2.6. Môi trường COMBO nuôi Daphnia [17] ..................................................32
Bảng 3.1. Kết quả tỷ lệ sống sót của Daphnia Lumholtzi sau 48h phơi nhiễm, tại
mức pH = 7,0 .............................................................................................................47
Bảng 3.2. Kết quả tỷ lệ sống sót của Daphnia Lumholtzi sau 48h phơi nhiễm, tại
mức pH = 5,9 .............................................................................................................49
Bảng 3.3. Kết quả tỷ lệ sống sót của Daphnia Lumholtzi sau 48h phơi nhiễm, tại
mức pH = 6,5 .............................................................................................................50
Bảng 3.4. Kết quả tỷ lệ sống sót của Daphnia Lumholtzi sau 48h phơi nhiễm, tại
mức pH = 7,5 .............................................................................................................52
Bảng 3.5. Kết quả tỷ lệ sống sót của Daphnia Lumholtzi sau 48h phơi nhiễm, tại
mức pH = 8,0 ............................................................................................................54
Bảng 3.6. Kết quả giá trị LC50 của Ni tại các mức pH ............................................55


vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CETIS

: Comprehensive Environmental Toxicity System

COMBO

: Môi trường nước nuôi

LCL

: Lower control line

LC50

: Nồng độ gây chết 50% sinh vật thí nghiệm

N/A

: Upper control line

OECD

: Quy trình chuẩn của Mỹ

QCCP

: Quy chuẩn cho phép

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

UCL

: Upper control line

YTC

: Yeast, Cerophyll, Trout chow


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự phát triển kinh tế, xã hội và môi trường luôn có quan hệ chặt chẽ với
nhau. Môi trường được hiểu là các yếu tố tự nhiên và xã hội bao quanh con
người có ảnh hưởng tới con người và tác động qua lại với các hoạt động sống
của con người như sinh vật, không khí, đất, nước, ... Trong đó, nước là một
phần không thể thiếu của môi trường và cũng là ngôi nhà chung của nhiều
loài sinh vật mà sự tồn tại của con người cũng phụ thuộc vào ngôi nhà chung
đó. Phát triển kinh tế - xã hội phải gắn với khả năng nguồn nước, với việc bảo
vệ và phát triển tài nguyên nước. Khai thác, sử dụng tài nguyên nước phải
mang tính tổng hợp, đa mục tiêu, kết hợp hài hoà lợi ích của từng ngành, từng
địa phương và cộng đồng trong mối quan hệ tổng thể giữa thượng lưu và hạ

lưu, giữa các vùng, khu vực, bảo đảm tính cân đối, có trọng điểm nhằm đạt
hiệu quả KT - XH cao và bảo vệ môi trường
Trong những năm vừa qua, Việt Nam đã có những bước tiến mạnh mẽ
về kinh tế, đạt được nhiều thành tựu to lớn, nhiều khu đô thị mới, khu công
nghiệp đã mọc lên, mức sống của người dân đã được cải thiện rõ rệt. Cùng
với sự phát triển về kinh tế, xã hội thì những vấn đề môi trường cũng đã nảy
sinh. Chất lượng môi trường nước, không khí có hiện tượng suy thoái ở nhiều
nơi, đặc biệt là các khu vực có hoạt động sản xuất nông nghiệp và công
nghiệp cường độ cao. Ngoài ra, việc phát triển mạnh mẽ các khu đô thị, khu
công nghiệp, dân cư cũng là một trong những nguyên nhân khiến môi trường
thiên nhiên, hệ thống thủy văn và nước ngầm bị xáo trộn. Sự suy giảm về môi
trường không khí, nước, cùng với việc khai thác không hợp lý cũng dẫn dến
sự suy giảm về tài nguyên sinh vật.
Cùng với tốc độ tăng trưởng nhanh về kinh tế của cả nước, Vùng Đông
Nam bộ có 5 địa phương là: Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình


2

Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Phước và Tây Ninh. Đây là vùng kinh tế
trọng điểm dẫn đầu cả nước, đóng góp hơn 2/3 thu ngân sách hàng năm. Song
song với sự phát triển kinh tế vượt bậc đó Đông Nam bộ đang phải đối mặt
với vấn đề ô nhiễm nguồn nước mặt, do sự gia tăng lượng nước thải lớn từ
các khu công nghiệp, sinh hoạt, y tế, làng nghề, nông nghiệp và các tác động
từ hoạt động phát triển thủy lợi, thủy điện.
Riêng tỉnh Đồng Nai, với hệ thống sông Đồng Nai là nơi có vai trò đặc
biệt quan trọng đối với quá trình phát triển kinh tế - xã hội vùng kinh tế trọng
điểm vùng Đông Nam bộ, hiện tổng lượng nước thải phát sinh từ các khu
công nghiệp trên địa bàn khoảng hơn 179 nghìn m3/ngày. Trong đó các chỉ số
ô nhiễm trong nước thải từ các khu công nghiệp trên địa bàn tỉnh này hiện ở

mức cao nhất trong vùng. Hiện trên toàn bộ lưu vực sông Đồng Nai có 114
khu công nghiệp, với 57 nghìn cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công
nghiệp, trong đó mới chỉ có 79 khu công nghiệp có hệ thống xử lý nước thải,
còn lại các khu công nghiệp đều xả nước thải trực tiếp ra sông Đồng Nai [1]..
Chính vì vậy, tình trạng ô nhiễm nguồn nước sông Đồng Nai đang ở mức
báo động, trung bình mỗi tháng có khoảng trên dưới 30 tấn chất thải gây ô
nhiễm như dầu mỡ, chất thải hữu cơ, kim loại nặng đổ ra sông này. Bên cạnh
những nguồn nước thải từ khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt từ các khu đô
thị cũng đang đe dọa trực tiếp cuộc sống của người dân nơi đây.
Trong đó nồng độ kim loại Niken (Ni) trong nước mặt có ảnh hưởng rất
lớn đến sức khỏe của con người cũng như sinh vật. Việc tiếp xúc lâu dài với
Ni gây ra hiện tượng viêm da và có thể xuất hiện dị ứng ở một số người. Ngộ
độc Ni qua đường hô hấp gây khó chịu và buồn nôn, đau đầu, nếu kéo dài sẽ
ảnh hưởng tới phổi, hệ thần kinh trung ương, gan và thận. Ni có độc tính cao
với cá, nồng độ Ni trên 0,03 mg/l gây tác hại cho các cơ thể sống bậc thấp
trong nước [2]. Lưu vực sông Đồng Nai có rất nhiều khu vực nuôi trồng thủy


3

sản của người dân, do đó việc ô nhiễm Ni sẽ gây ảnh hưởng lớn đến việc nuôi
trồng thủy sản, ảnh hưởng đến kinh tế của người dân trên lưu vực sông.
Ngoài các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của kim loại nói chung và Ni
nói riêng như độ cứng, độ kiềm, Ca... thì pH là yếu tố có ảnh hưởng mạnh mẽ
nhất đến độc tính của kim loại này. Ảnh hưởng của pH đã được chứng minh
trong một số nghiên cứu cấp tính. Thông thường pH giảm thì tính linh động
của kim loại nặng tăng lên, cùng với nó là độc tính của kim loại tăng lên và
ngược lại. Tuy nhiên đối với Ni thì diễn biến độc tính lại thay đổi hoàn toàn
khác ở các khoảng pH khác nhau. [2] [3]
Nhận thức rõ tầm quan trọng và tính cấp thiết của việc nghiên cứu này,

tác giả đã lựa chọn luận văn với đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng
của pH đến độc tính của Niken lên sinh vật Daphnia Lumholtzi trên mẫu
nước sông Đồng Nai” .
2. Mục tiêu và ý nghĩa luận văn
1.1. Mục tiêu
- Nghiên cứu xác định nồng độ gây chết 50% sinh vật (LC50) của Ni đến
sinh vật Daphnia lumholtzi trong môi trường nước sông Đồng Nai trong
khoảng thời gian 48 giờ.
- Đánh giá ảnh hưởng của pH ở các mức khác nhau đến tính gây độc của
Ni lên Daphnia lumholtzi trong môi trường nước sông Đồng Nai.
1.2. Ý nghĩa
Kết quả nghiên cứu của luận văn cho ta thấy được sự thay đổi tính gây
độc của Ni khi chúng ta thay các mức pH khác nhau, từ đó là cơ sở khoa học
cho các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về sau. Kết quả đề tài cũng là tiền đề
cho các nhà quản lý môi trường xây dựng hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn phù
hợp với hiện trạng môi trường của Việt Nam.


4

3. Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đề tài tập trung thực hiện
các nội dung nghiên cứu cụ thể như sau:
 Nội dung 1: Thu thập số liệu có liên quan về chất lượng nước sông
Đồng Nai.
 Nội dung 2: Tiến hành làm thí nghiệm đối với Daphnia lumholtzi.
 Nội dung 3: Xác định giá trị LC50 của Ni lên Daphnia lumholtzi bằng
phần mềm CETIS.
 Nội dung 4: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến tính gây độc Ni.

5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến luận văn
1.1.1. Nghiên cứu trong nước
Trong những năm gần đây ở Việt Nam những đề tài nghiên cứu về độc
tính của kim loại nặng trong nước mặt mới được quan tâm. Các nghiên cứu
chủ yếu tập trung vào đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước
và độc tính của kim loại nặng cũng như những ảnh hưởng đến sinh vật có thể
kể đến như: Nghiên cứu của Bùi Lê Thanh Khiết và cộng sự năm 2016, ghi
nhận giá trị 48h- LC50 đối với Cu từ 6,15 – 8,61 µg/L, và từ 5,77 – 7,23 µg/L
theo thứ tự cho hai loài vi giáp xác nhiệt đới D. lumholtzi và Ceriodaphnia
cornuta đối với nghiên cứu ảnh hưởng của Đồng đến hai loài giáp xác trên
nước sông Mekong[4] [5].
Ngoài ra nghiên cứu của tác giả Đào Thanh Sơn và cộng sự năm 2016,
nhóm tác giả đã tiến hành thí nghiệm cấp tính và mãn tính Daphnia lumholtzi
đối với Ni được thêm vào trong nước sông Sài Gòn sau khi đã lọc các vật chất
lơ lửng với màng lọc 0,45µm (Sartorius, Đức). Trước khi tiến hành thí
nghiệm, nhóm tác giả cũng đã tiến hành phân tích các thông số vật lý và hóa
học của nước sông dự kiến tiến hành thí nghiệm. Trong thí nghiệm cấp tính,
Daphnia lumholtzi được phơi nhiễm với Ni tại nồng độ từ 50-1000 µg/L.
Trong thí nghiệm mãn tính, sinh vật được nuôi trong lô đối chứng (nước sông
đã lọc) hoặc nước sông đã lọc cho thêm Ni (với nồng độ 5, 12 và 196 µg/L)
sau 14 ngày[5] [6].
Qua đây chúng ta cũng có thể thấy, những đề tài nghiên cứu về độc tính
của kim loại nặng trong nước mặt là khá mới mẻ ở nước ta. Tất cả các tài liệu
mà tác giả thu thập được hầu hết chỉ ở mực độ cở bản, sơ khai.

6

1.1.2. Nghiên cứu quốc tế
Nghiên cứu về độc học trên thế giới được tiến hành từ khá sớm từ
những năm 80 của thế kỷ XX rất nhiều các nhà khoa học trên thế giới đặc biệt
là Châu Âu đã tìm hiểu và nghiên cứu về độc học môi trường. Tuy nhiên mãi
đến những năm gần đây thì độc tính của kim loại mới được phát hiện và được
tiến hành nghiên cứu nhằm giảm thiểu các ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe
con người cũng như sinh vật. Điển hình như nghiên cứu của tác giả Vardia và
cộng sự năm 1998, kết quả thí nghiệm cấp tính của D. lumholtzi phơi nhiễm
với Cu (pH 7 – 9, DOC 2 – 4 mg/L, độ kiềm và độ cứng lần lượt đạt 180 và
200 mgCaCO3/L) có giá trị 48h- LC50 đạt 54,6 µg Cu/L. Trong thí nghiệm
này, độ cứng và độ kiềm cao cùng với tuổi của D. lumholtzi cao dẫn đến độ
nhạy của sinh vật thấp. Ngoài ra nghiên cứu của Chishty và cộng sự (2012)
dùng một số vi giáp xác như D. lumholtzi, Moina, and Ceriodaphnia để thí
nghiệm độc cấp tính của Zn, Pb và Cd hòa tan trong môi trường nước tự nhiên
(pH = 7,9; độ kiềm và độ cứng lần lượt là 512 và 582 mg CaCO3 /L). Trong
nghiên cứu này, giá trị 48h- LC50 đạt 2300 µgZn/L (đối với D. lumholtzi) [5].
Các nước thuộc liên minh Châu Âu, Canada, Nhật Bản, Thái Lan ... cũng
đã và đang nghiên cứu nhằm đánh giá ngưỡng hàm lượng độc hại của kim
loại nặng (Cu, Zn, Ni....) trong môi trường nước mặt ở những lưu vực khác
nhau về đặc điểm nguồn nước, để từ đó đề ra các tiêu chuẩn về hàm lượng
kim loại nặng đối với từng khu vực khác nhau.
1.2. Tổng quan khu vực nghiên cứu
1.2.1. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Đồng Nai
a. Vị trí địa lý
Hệ thống sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt
nam. Sông Đồng Nai chảy qua các tỉnh Lâm Đồng, Đăk Nông, Bình
Phước, Đồng Nai, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh với chiều dài trên

7

437 km và lưu vực 38.600 km², nếu tính từ đầu nguồn sông Đa Dâng thì dài
586 km còn nếu tính từ điểm hợp lưu với sông Đa Nhim phía dưới thác
Pongour thì dài 487 km. Sông Đồng Nai đổ vào biển Đông tại khu vực
huyện Cần Giờ [1] [7].
Dòng chính sông Đồng Nai ở hạ lưu, đoạn từ chỗ sông Sài Gòn hợp lưu
đến chỗ phân lưu thành Soài Rạp và Lòng Tàu, thường gọi là sông Nhà Bè.
Sách xưa gọi sông này là "Phước Bình".

Hình 1.1. Hệ thống sông Đồng Nai


8

Hình 1.2. Khu vực cửa sông Đồng Nai tại huyện Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh

b. Chế độ thủy văn
Sông Đồng Nai có lượng nước phong phú, do lưu vực sông nằm ở sườn
đón gió mùa Tây – Nam, đồng thời chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông - Bắc,
nên lượng mưa ở đây khá lớn có thể tới 2.300mm/năm và mùa mưa kéo dài 67 tháng trong năm từ tháng từ tháng 9 – 10 dương lịch. Lưu lượng nước trên
sông Đồng Nai mỗi năm đổ ra biển (không kể đến sông Sài Gòn và sông Vàm
Cỏ) khoảng 22 tỉ m3 nước/năm. Mođul dòng chảy bình quân của sông Đồng
Nai là 40,6 l/s-km2 tức là lớn hơn modul dòng chảy bình quân của các sông
trên cả nước. Sông Đồng Nai có chế độ nước chảy khá đơn giản, trong mùa
mưa thường có dạng hai đỉnh. Trong năm thủy văn chỉ có một mùa lũ và một
mùa cạn kế tiếp nhau. Ngoài mùa lũ chính thức còn có mùa lũ tiểu mãn ngắn,
đặc điểm này này do tác động điều tiết tự nhiên của lưu vực, nhất là vai trò
của lớp thổ nhưỡng dày. Cũng do tác động điều tiết của tự nhiên nên cường

độ lũ trên sông Đồng Nai không lớn: lượng nước mùa lũ trung bình khoảng
68% tổng lượng nước cả năm [5].


9

Thời gian lũ của Sông Đồng Nai bắt đầu khá muộn so với mùa mưa.
Một số nơi có mùa lũ xảy ra trong các tháng 8 - 10 dương lịch, thường thì lũ xảy
ra chậm hơn mùa mưa khoảng 2 - 4 tháng, tháng đỉnh lũ thường xảy ra ở tháng
8-9 và đây cũng là tháng có lượng mưa tập trung lớn nhất. Theo niên sử Đồng
Nai, sông Đồng Nai ít lũ và phần lớn là lũ nhỏ, tuy nhiên vào năm 1952 ( năm
nhâm Thìn) sông Đồng Nai xuất hiện lũ lịch sử làm ngập TP Biên Hòa trên 3m
(khu vực chợ Biên Hòa), cao trình đỉnh lũ đối với cơn lũ này khoảng +8.00 m.
Nhiệt độ nước bình quân nhiều năm của sông Đồng Nai là 27,5oC [5].
1.2.2. Đặc điểm Kinh tế - Xã Hội
a. Đặc điểm kinh tế
Lưu vực sông Đồng Nai là vùng có tiềm năng phát triển kinh tế to lớn
của đất nước. Số liệu thống kê cho thấy, lưu vực hệ thống sông Đồng Nai đã
đóng góp khoảng hơn 63% GDP công nghiệp, 41% GDP dịch vụ và 28%
GDP nông nghiệp của cả nước. Ngoài ra, đây là vùng có nhiều tỉnh thành có
đóng góp cho ngân sách quốc gia nhất cả nước (TP. Hồ Chí Minh, Đồng Nai,
Bà Rịa Vũng Tàu, Bình Dương). Điều này một lần nữa khẳng định rằng tiềm
năng phát triển kinh tế của lưu vực sông Đồng Nai có vai trò rất quan trọng
trong sự nghiệp phát triển kinh tế chung của quốc gia [8].
Lưu vực hệ thống sông Đồng Nai có tiềm năng đất đai phong phú, có
khả năng phát triển nhiều loại cây công nghiệp, nông nghiệp có giá trị xuất
khẩu cao như cao su, cà phê, tiêu, điều, cây ăn quả,… và có thể hình thành
các vùng chuyên canh nông nghiệp cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp
chế biến.
Tiềm năng rừng trên lưu vực cũng rất lớn, song do việc mở rộng diện

tích canh tác và khai thác bừa bãi, đặc biệt trong những thập niên 80, 90 nên
diện tích rừng bị thu hẹp đáng kể. Tính đến năm 2005, rừng trên lưu vực
Đồng Nai chỉ chiếm khoảng 35,5% tổng diện tích tự nhiên. Ngoài rừng tự


10

nhiên, rừng trồng cũng có diện tích lớn chủ yếu là các loại cây lâm nghiệp
làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu có giá trị. Nhìn
chung, rừng trên lưu vực bị tàn phá nặng nề, nhiều nơi chỉ còn đồi trọc, nên
một số nơi tình trạng môi trường bị xuống cấp nghiêm trọng và hậu quả là đất
bị xói mòn rửa trôi, đặc biệt để xảy ra lũ quét ảnh hưởng đến tính mạng và tài
sản của người dân.
Sông Đồng Nai là nguồn cung cấp nước chính cho phát triển nông
nghiệp trong lưu vực và các vùng liên quan với tổng diện tích cần tưới khoảng
1,85 triệu ha. Đây còn là nguồn cung cấp nước chính cho phát triển công
nghiệp và dân sinh với tổng lượng khoảng hơn 2 triệu m3/ngày. Các nhu cầu
nước này sẽ còn tăng lên nhiều trong tương lai.
Các sông suối thuộc hệ thống sông Đồng Nai có tiềm năng phát triển
thuỷ điện to lớn. Tổng lượng điện cung cấp cho khu vực hơn 5.000
GWh/năm. Hiện tại cũng như tương lai hệ thống thuỷ điện trên lưu vực là
nguồn cung cấp năng lượng lớn cho khu vực.
Hạ lưu Đồng Nai - Sài Gòn có mạng lưới giao thông thuỷ đóng vai trò
quan trọng trong phát triển kinh tế của vùng nối liền với vùng đồng bằng sông
Cửu Long cũng như khu vực và quốc tế. Ngoài ra, hệ thống sông Đồng Nai,
đặc biệt là vùng hạ lưu cùng với hệ thống các hồ chứa lớn, vừa và nhỏ trong
lưu vực có tiềm năng lớn để phát triển thuỷ sản nội địa.
b. Đặc điểm xã hội
Lưu vực hệ thống sông Đồng Nai là một lưu vực sông “nội địa” có vai
trò rất quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội khu vực phía Nam nói riêng

trong đó có vùng kinh tế trọng điểm phía Nam và kinh tế quốc gia nói chung.
Các vấn đề liên quan đến phát triển, quản lý tài nguyên nước trong lưu vực
sông đang ngày càng trở nên nóng bỏng, Lưu vực sông Đồng Nai nằm trên
vùng đất liên quan đến các tỉnh Đắk Nông, Lâm Đồng, Bình Phước, Bình


11

Dương, Đồng Nai, Tây Ninh, TP. Hồ Chí Minh và một phần thuộc các tỉnh
Bình Thuận, Long An với tổng diện tích lưu vực khoảng 43.681,78 km2 (diện
tích thuộc lãnh thổ Việt Nam là 36.481,21 km2) và có dân số tính đến năm
2005 khoảng 13.702.397 người, trong đó thành thị 7.263.826 người chiếm
53% và nông thôn 6.438.552 người chiếm 47% tổng dân số. Đây là vùng có
tốc độ đô thị hoá nhanh và dân số thành thị chiếm tỷ lệ cao hơn nhiều so với
trung bình của cả nước. Xét về mặt sử dụng nước, vùng ven biển bao gồm các
tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu luôn có mối quan hệ chặt chẽ
với nguồn nước ở lưu vực sông này, đặc biệt là các công trình chuyển nước
đã, đang và dự kiến xây dựng, do đó khi nghiên cứu tài nguyên nước lưu vực
sông Đồng Nai cần phải xem xét đến cả khu vực ven biển bao gồm các lưu
vực sông nhỏ có liên quan đến nguồn nước ở trên phạm vi của 11
tỉnh thành [1].
Tóm tại, lưu vực sông Đồng Nai là một vùng rộng lớn, giàu tiềm năng
phát triển kinh tế, liên quan đến nhiều tỉnh, có vị trí quan trọng trong chiến
lược phát triển kinh tế - xã hội của miền Đông Nam bộ, khu vực phía Nam nói
riêng và cả nước nói chung. Đây là lưu vực có vùng kinh tế trọng điểm phía
Nam - là đầu tàu, cầu nối của các vùng kinh tế có quy mô và tốc độ phát triển
kinh tế - xã hội mạnh nhất cả nước. Sự phát triển mạnh của khu vực đặc biệt
là công nghiệp và đô thị đã kéo theo các hệ quả về nhu cầu sử dụng nước
trong khu vực tăng nhanh, bên cạnh đó do việc kiểm soát xử lý về việc xả thải
các chất thải thiếu kiểm soát đã làm cho môi trường khu vực, đặc biệt là môi

trường nước đang ở trong tình trạng báo động. Một quy hoạch mà ở đó không
chỉ nhằm mục đích khai thác sử dụng đáp ứng các nhu cầu trước mắt, lâu dài
mà còn phải nhằm bảo đảm môi trường trong sạch, ổn định cho phát triển
trong tương lai là một trong những vấn đề hết sức cần thiết, và rất cấp bách.


12

1.3. Tổng quan đối tượng nghiên cứu
1.3.1. Tổng quan về sinh vật chỉ thị Daphnia Lumholtzi
a) Sinh vật chỉ thị
Sinh vật chỉ thị là những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều
kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy, cũng như
khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi
trường sống và do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều
kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng
chống chịu của đối tượng sinh vật đó.
Đối tượng sinh vật chỉ thị có thể là các loài (loài chỉ thị) hoặc các tập
hợp loài (nhóm chỉ thị). Các điều kiện sinh thái chủ yếu là các yếu tố vô sinh
như hàm lượng các chất dinh dưỡng, nhu cầu oxy, chất độc (kim loại nặng,
thuốc trừ sâu, diệt cỏ, dầu, các chất oxy hóa quang hóa, chất phóng xạ…) và
các chất gây ô nhiễm khác. Chúng có thể chỉ thị về độ sạch, độ nhiễm bẩn của
thủy vực (gắn liền với độ giàu, nghèo dinh dưỡng) chỉ thị về chất lượng nước:
nước cứng, nước mềm, nồng độ muối, độ nhiễm phèn, nhiễm độc[9] [10].
 Phân loại sinh vật chỉ thị:
- Mẫn cảm: chỉ thị đặc trưng cho các điều kiện môi trường không điển
hình, dùng để dự đoán môi trường
- Các công cụ thăm dò: các loài xuất hiện tự nhiên trong môi trường
dùng để đo sự phản ứng của loài với sự biến đổi môi trường (biến động nhóm
tuổi, sinh sản, kích thước quần thể, tập tính…)

- Các công cụ khai thác: các loài chỉ thị cho sự xáo trộn hay ô nhiễm
môi trường
- Các công cụ tích luỹ sinh học: các loài tích luỹ các chất hoá học trong mô
- Các sinh vật thử nghiệm: các sinh vật chọn lọc để xác định sự hiện diện
hay nồng độ các chất ô nhiễm.


13

 Một số nguyên tắc khi sử dụng sinh vật chỉ thị
Khi sử dụng sinh vật chỉ thị, người ta cần căn cứ vào các đặc điểm sau:
- Sinh vật chỉ thị dễ dàng định loại (readily identified), dễ thu mẫu.
- Tính thích nghi cao của loài sinh vật đó. Ví dụ, cây năng (Eleocharis
Dulcis) chịu được môi trường có độ phèn rất cao, pH có thể ở 2,5 hay là Ecoli
có thể sống tốt trong môi trường nước ô nhiễm hữu cơ cao.
- Có khả năng tích trữ chất ô nhiễm, đặc biệt là phản ánh mức độ môi
trường vì sự phân bố của chúng liên quan đến mức độ ô nhiễm môi trường.
- Dễ dàng nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, có tính biến dị thấp về mặt
di truyền cũng như vai trò của chúng trong quần xã sinh vật.
- Tính nhạy cảm với điều kiện môi trường thay đổi bất lợi hay có lợi cho
sinh vật. Ví dụ, con tôm rất nhạy cảm khi điều kiện môi trường đất nước bị ô
nhiễm phèn hay độ phú dưỡng quá cao; khi ấy hoặc tôm sẽ chết hàng loạt
hoặc bỏ đi nơi khác. Hoặc là khi môi trường thuận lợi thì sếu cổ đỏ bay về
sinh sống ở Tràm Chim, Đồng Tháp. Nhưng có thời kì trước đây, sếu đã bay
đi nơi khác bởi vì điều kiện môi trường không thích hợp.
- Các loài sinh vật có độ thích ứng hẹp thường là vật chỉ thị tốt hơn loài
thích ứng rộng. Các loài này không nhiều trong hệ sinh thái quần xã. Ví dụ,
cây đước phát triển tốt ở môi trường rừng ngập mặn, nó chỉ thị cho mối
trường ngập mặn. Ngược lại, đối với cây cỏ hôi, độ rộng muối lớn, thì không
có khả năng làm chỉ thị cho môi trường ngập mặn.

- Các loài có cơ thể lớn thường có khả năng làm chỉ thị tốt hơn những
loài có cơ thể nhỏ. Bởi vì trong một dòng năng lượng nào đó, sinh khối lớn
hay năng suất toàn phần được duy trì tốt hơn nếu sinh khối đó thuộc về sinh
vật lớn. Tốc độ vòng đời các sinh vật nhỏ có thể rất cao. Vì vậy từng loài có
mặt trong thời điểm nghiên cứu có thể không phải là sinh vật chỉ thị tối ưu.


14

- Trước khi tách một loài ra khỏi loài kia hoặc sử dụng một loài nào đó
làm sinh vật chỉ thị, cần phải xem xét các dấu hiệu thực nghiệm và tính chất
từng yếu tố giới hạn.
- Tỷ lệ số lượng của các loài và cả quần xã cũng cần chú ý trong khi xác
định sinh vật chỉ thị. Thường thì số lượng của chúng phát triển nó phản ánh
đầy đủ tính thích ứng của sinh vật đối với môi trường. Ví dụ, ở vùng nào cây
mua phát triển mạnh, mọc đầy các đồi núi, ta biết ngay rằng ở môi trường đó
đất hơi chua hoặc chua (pH = 4 - 5).
- Khi lựa chọn sinh vật chỉ thị chúng ta cần tìm hiểu ảnh hưởng của sự
phát triển sinh vật có lợi hay có hại cho môi trường sống của con người và
môi trường sinh thái.
b) Lý do lựa chọn Daphnia Lumholtzi
Daphnia Lumholtzi là loài giáp xác đầu tiên đã giải mã trình tự bộ gen
của nó. Daphnia Lumholtzi có nhà sinh học thích thú trong nhiều thế kỷ vì
tầm quan trọng của nó trong hệ sinh thái thủy sinh, amenability của mình cho
cả hai lĩnh vực nghiên cứu và phòng thí nghiệm, và bởi vì khả năng vượt trội
của nó và tính linh hoạt để đối phó với những thách thức môi trường. Những
dữ liệu về gen mới sẽ tăng cường nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực mà sử dụng
các Daphnia Lumholtzi cho nghiên cứu - bao gồm cả giáp xác sinh học, sinh
thái học, sinh lý học, độc tính, di truyền học dân số, và sự tiến hóa và sẽ thúc
đẩy hiểu biết hơn về sự tương tác phức tạp giữa cấu trúc gen, biểu hiện gen,

thể dục cá nhân, và phản ứng dân cấp để thay đổi môi trường. Tính sẵn có của
một Daphnia Lumholtzi trình tự bộ gen sẽ giúp tạo ra một hệ thống mô hình
mới cho gen sinh thái và tiến hóa.
Có rất nhiều lý do tại sao Daphnia Lumholtzi được chọn để nghiên cứu.
 Daphnia Lumholtzi là loài chủ chốt ở cả ao hồ, thức ăn của chúng chủ
yếu là các loại tảo và là thức ăn chủ yếu của cá. Do vị trí quan trọng của


15

chúng trong chuỗi thức ăn, nên chúng được sử dụng rộng rãi như một loài chỉ
thị để đánh giá phản ứng của các hệ sinh thái khi môi trường thay đổi.
 Daphnia Lumholtzi đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ như một
sinh vật tiêu chuẩn để thử nghiệm độc tính và phản ứng độc hại của các chất ô
nhiễm môi trường được đặc trưng tốt. Trong số gần 500.000 bản ghi trong cơ
sở dữ liệu ECOTOX, waterfleas đại diện cho 8% của tất cả các dữ liệu thực
nghiệm cho sinh vật dưới nước - chỉ đứng sau cá hồi cầu vồng.
 Chu kỳ sinh sản của Daphnia Lumholtzi là lý tưởng cho di truyền học
thực nghiệm. Thời gian thế hệ trong phòng thí nghiệm nằm trong khoảng 5-10
ngày, làm cho nó có thể kiểm tra bộ gen thay đổi pháp lý trong suốt ontogeny
của nó.
 Daphnia Lumholtzi là sinh vật rất sẵn có ở môi trường nhiệt đới trong
đó có Việt Nam.
1.3.2. Tổng quan về Niken (Ni)
Trong bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, nguyên tố Ni nằm ở ô số 28,
nhóm VIIIB, chu kỳ 4. Cấu hình electron của Ni: 3d8 4s2 . Là kim loại màu
trắng bạc, có ánh kim, dễ rèn, dễ dát mỏng và dễ đánh bóng. Ni đơn chất có
tính từ, bị nam châm hút như sắt, nhiệt độ nóng chảy cao (145oC) và nhiệt độ
sôi cao (3185oC), là kim loại có hoạt tính hoá học trung bình [13].
Nguồn phát sinh Ni được phân bố chủ yếu trong các khoáng vật và có

mặt trong các tế bào động thực vật. Nguồn Ni lớn nhất do con người tạo ra là
việc đốt cháy nhiên liệu và dầu ăn thừa, thải ra 26700 tấn Ni/năm trên toàn
thế giới. Ni tập trung trong khói thải của động cơ điezen là 500 ÷ 1000 mg/lít.
Ni có trong nước thải của một số nhà máy luyện kim và hoá chất có sử dụng
Ni, đặc biệt là trong nước thải của các cơ sở mạ điện và sản xuất thép. Trong
tự nhiên cũng có các nguồn phát sinh Ni như: hoạt động của núi lửa, cháy
rừng, bụi sao băng.