Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken lên cá Sọc Ngựa 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 CÁ SỌC NGỰA
TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

DIỆP ANH LINH

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 CÁ SỌC NGỰA
TRÊN MẪU NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI

DIỆP ANH LINH
CHUYÊN NGÀNH
MÃ SỐ

: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
: 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THÀNH ĐỒNG

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 Thành Đồng
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 05 tháng 01 năm 2018

i


LỜI CAM ĐOAN
Luận văn là thành quả từ sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân dựa trên cơ sở thực
tế và thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn, không sao chép theo bất kì
tài liệu nào.
Mọi sự tham khảo được sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn và ghi tên
tài liệu, tác giả tại mục tài liệu tham khảo.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trường, tôi xin hoàn toàn
chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày

tháng

Học viên

Diệp Anh Linh

ii

năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Đề tài luận văn “Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của
Niken lên cá Sọc Ngựa trên mẫu nước sông Đồng Nai ” được hoàn thành tại Đại học
Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh. Trong quá trình thực hiện, ngoài sự nỗ
lực phấn đấu của bản thân, học viên thực hiện luận văn đã nhận được sự chỉ bảo, giúp
đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời tri ân tới Tiến sĩ Nguyễn Thành Đồng,
Cán bộ Viện Công Nghệ MT– Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã tận tình hướng
dẫn em trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn tới Ban lãnh đạo Khoa môi trường cùng toàn thể các
thầy cô giáo, tới cán bộ phòng thí nghiệm trường đại học Tài nguyên và Môi trường
TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho em thực hiện thí nghiệm cho đề tài này. Và em
cũng xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến thầy các thầy cô giáo Khoa Môi trường Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo cơ hội cho em thực hiện và
hoàn thành đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn Th.s. Mai Quang Tuấn và ban Lãnh đạo Trung tâm
Tư vấn và Công nghệ Môi trường đã tạo điều kiện tham gia một nhánh của đề tài cấp
bộ số 2015.04.23 (2015 – 2017) củng như hỗ trợ kinh phí thực hiện đề tài.
Cuối cùng, em gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn Phùng Công Hưng, Đỗ Văn

Phương đã giúp đỡ em trong quá trình đi lấy mẫu, phân tích mẫu và đã có những ý
kiến đóng góp cho em hoàn thiện đề tài và tấm lòng của những người thân yêu trong
gia đình, bố mẹ luôn động viên, cổ vũ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong quá
trình học tập!

iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vii
DANH MỤC VIẾT TẮT............................................................................................. viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................4
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ..............................................................................4
1.1.1. Nghiên cứu trên thế giới ........................................................................................4
1.1.2. Nghiên cứu trong nước ..........................................................................................8
1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .........................................................................10
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên sông Đồng Nai ......................................................................10
1.2.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội ....................................................................................12
1.3. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu .......................................................................15
1.3.1. Tổng quan về sinh vật chỉ thị cá Sọc Ngựa .........................................................15
1.3.2. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu Niken .........................................................17
1.3.3. Tổng quan về phần mềm Cetis ............................................................................21
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........25

2.1 Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................................25
2.2 Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................25
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................25
2.4. Thực nghiệm ...........................................................................................................26
2.4.1. Đánh giá chất lượng nước sông Đồng Nai ..........................................................26
2.4.2. Thí nghiệm trên cá sọc ngựa ở các mức Ni khác nhau tại phòng thí nghiệm ....30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................38
3.1. Kết quả phân tích mẫu nước mặt sông Đồng Nai ..................................................38
3.1.1. Kết quả phân tích mẫu nước sông Đồng Nai 2015 - 2016 ..................................38

iv


3.1.2. Kết quả mẫu nước sông Đồng Nai tại 5 vị trí ......................................................40
3.2. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của pH lên độc tính của Niken đến cá Sọc Ngựa trên
mẫu nước sông Đồng Nai ..............................................................................................44
3.2.1. Đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken lên cá Sọc Ngựa trên mẫu
nước sông Đồng Nai vị trí Nam Cát Tiên sau 48h ........................................................48
3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken lên cá Sọc Ngựa trên mẫu
nước sông Đồng Nai vị trí Nam Cát Tiên sau 96h ........................................................53
3.3. Kết quả xác định LC50 của Niken trên cá Sọc Ngựa .............................................59
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .............................................................................................62
1. Kết luận......................................................................................................................62
2. Kiến nghị ...................................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................63

v


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Quy trình đề xuất ngưỡng độc tính cấp ở Mỹ [22] ..........................................5
Hình 1.2. Chỉ tiêu đồng năm 1986 và 2007 của USEPA [23] .........................................6
Hình 1.3. PNEC của Đồng theo DOC ở các mức pH khác nhau ....................................7
Hình 1.4. Lưu vực sông Đồng Nai ................................................................................11
Hình 1.5: Cá sọc Ngựa ..................................................................................................15
Hình 3.1. Biểu đồ hàm lượng DOC ở 20 điểm khảo sát ...............................................38
Hình 3.2. Biểu đồ hàm lượng độ cứng ở 20 điểm khảo sát ...........................................38
Hình 3.3. Biểu đồ hàm lượng độ kiềm ở 20 điểm khảo sát ...........................................39
Hình 3.4. Biều đồ pH ở 20 điểm khảo sát .....................................................................39
Hình 3.5. Biều đồ hàm lượng Ni ở 20 điểm khảo sát ....................................................40
Hình 3.6. Biểu đồ diễn biến pH tại vị trí N1 .................................................................41
Hình 3.7. Biểu đồ diễn biến pH tại vị trí N2 .................................................................41
Hình 3.8. Biểu đồ diễn biến pH tại vị trí N3 .................................................................41
Hình 3.9. Biểu đồ diễn biến pH tại vị trí N4 .................................................................41
Hình 3.10. Biểu đồ diễn biến pH tại vị trí N5 ...............................................................41
Hình 3.11. Biểu đồ diễn biến hàm lượng Ni tại vị trí N1 ..............................................42
Hình 3.12. Biểu đồ diễn biến hàm lượng Ni tại vị trí N2 ..............................................42
Hình 3.13. Biểu đồ diễn biến hàm lượng Ni tại vị trí N3 ..............................................42
Hình 3.14. Biểu đồ diễn biến hàm lượng Ni tại vị trí N4 ..............................................42
Hình 3.15. Biểu đồ diễn biến hàm lượng Ni tại vị trí N5 ..............................................42
Hình 3.16: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 7,0 sau 48h ......................................................48
Hình 3.17: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 6,2 sau 48h ......................................................49
Hình 3.18: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 6,8 sau 48h ......................................................50
Hình 3.19: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 7,3 sau 48h ......................................................51
Hình 3.20: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 7,7 sau 48h ......................................................52
Hình 3.21: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 7,0 sau 96h ......................................................54
Hình 3.22: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 6,2 sau 96h ......................................................55
Hình 3.23: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 6,8 sau 96h ......................................................56
Hình 3.24: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 7,3 sau 96h ......................................................57
Hình 3.26: Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 7,7 sau 96h ......................................................58

Hình 3.27: Diễn biến ảnh hưởng Niken ở pH = 7,3 .....................................................59
Hình 3.28: Diễn biến ảnh hưởng Niken ở pH = 7,7 .....................................................60

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.2. Độ độc của Đồng có ở các mức pH khác nhau ...............................................8
Bảng 2.1. Tọa độ và ký hiệu các vị trí lấy mẫu .............................................................27
Bảng 3.1. Tỉ lệ cá sống sau 48h thí nghiệm trên 05mẫu nước sông Đồng Nai .............43
Bảng 3.2. Chất lượng nước sông Đồng Nai thử nghiệm ...............................................44
Bảng 3.3. Kết quả theo dõi tỉ lệ cá sống ở mẫu nước N5 ở các giá trị pH khác nhau ...45
Bảng 3.4. Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 7,0 (mẫu nước sông) sau 48h ............................48
Bảng 3.5. Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 6,2 sau 48h.........................................................49
Bảng 3.6. Tỷ lệ cá chết tại mức pH = 6,8 sau 48h.........................................................50
Bảng 3.7. Tỷ lệ cá chết tại pH = 7,3 sau 48h.................................................................51
Bảng 3.8. Tỷ lệ cá chết tại pH = 7,7 sau 48h.................................................................52
Bảng 3.9. Tỷ lệ cá chết tại pH = 7,0 (mẫu nước sông), sau 96h ...................................54
Bảng 3.10. Tỷ lệ cá chết tại pH = 6,2 sau 96h...............................................................55
Bảng 3.11. Tỷ lệ cá chết tại pH = 6,8 sau 96h...............................................................56
Bảng 3.12. Tỷ lệ cá chết tại pH = 7,3 sau 96h...............................................................57
Bảng 3.13. Tỷ lệ cá chết tại pH = 7,7, sau 96h..............................................................58
Bảng 3.14. Kết quả xác định LC50 của Ni trên các sọc ngựa tại các giá trị pH
khác nhau .......................................................................................................................60

vii


DANH MỤC VIẾT TẮT

BLM

: Mô hình phối tử sinh học

LCL

: Ngưỡng độc giới hạn dưới

LC50

: Ngưỡng chết 50% của sinh vật

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

OECD 202

: Quy trình thực nghiệm chuẩn

UCL

: Ngưỡng độc giới hạn trên

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

viii

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc, trong đó có 13 hệ thống sông
lớn có diện tích trên 10.000 km2. Tài nguyên nước mặt nước ta tương đối phong
phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới. Tuy
nhiên, nguồn nước mặt ở Việt Nam hiện đang đối mặt với nhiều thách thức,
trong đó đáng lo ngại nhất là tình trạng suy kiệt và ô nhiễm trên diện rộng.
Tại khu vực phía Nam, hệ thống sông Đồng Nai là một trong những hệ
thống sông lớn. Lưu vực sông có diện tích khá rộng (37.885km2) và chảy qua
nhiều địa phương. Toàn lưu vực hệ thống sông Đồng Nai hàng ngày phải tiếp
nhận trên 4.500 điểm xả từ nhiều nguồn nước thải công nghiệp, khai thác
khoáng sản, làng nghề, nước sinh hoạt, nông nghiệp, y tế, chăn nuôi… Trên lưu
vực có hơn 10.100 doanh nghiệp sản xuất công nghiệp đưa ra sông mỗi ngày
hơn 480.000 m3, trong đó có nước thải xả ra từ các khu công nghiệp, khu chế
xuất ở Đồng Nai, TP.HCM, Bình Dương đổ vào khu vực trung lưu và hạ lưu của
sông Đồng Nai, sông Sài Gòn và sông Thị Vải [3,5].
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 [3,5].
Theo báo cáo của Liên hợp quốc, trung bình mỗi năm con người thải
vào môi trường Trái Đất khoảng 1 triệu tấn Niken, trong đó có một lượng
không nhỏ đi vào môi trường nước ở các lưu vực sông, gây ảnh hưởng lớn
đến đời sống động thực vật thủy sinh. Niken có độc tính cao với cá, nồng độ
niken trên 0,03 mg/l gây tác hại cho các cơ thể sống bậc thấp trong nước.
Lưu vực sông Đồng Nai có rất nhiều khu vực nuôi trồng thủy sản của người
dân, do đó việc ô nhiễm Niken sẽ gây ảnh hưởng lớn đến việc nuôi trồng

thủy sản, ảnh hưởng đến kinh tế của người dân trên lưu vực sông [7].
Các ảnh hưởng của kim loại và muối kim loại lên các loài động vật đã cho
thấy là có tương quan với nồng độ của ion tự do của kim loại đó trong môi
trường. Nồng độ ion tự do phụ thuộc vào độ tan của kim loại và khả năng hình
1


thành phức với các ligand hữu cơ và vô cơ. Do đó ảnh hưởng của niken trong
các thử nghiệm độc học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như hợp chất niken sử
dụng (NiCl2, NiSO4, Ni(NO3)2, v.v...), môi trường dùng, pH, độ cứng nước,
nhiệt độ, v.v... tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan [8].
Trên thế giới đã có rất nhiều mô hình đánh giá về ảnh hưởng độc tính
của kim loại nặng đối với sinh vật có trong môi trường nước. Tuy nhiên, sau
một quá trình phát triển, từ kết quả thu được từ phòng thí nghiệm và thực tế
thì mô hình phối tử sinh học (BLM) đã chứng minh được tính ưu việt về độ
chính xác, thời gian và tính kinh tế trong việc đánh giá độc tính của kim loại
nặng trong môi trường nước [7].
Để xác định ngưỡng độc của các kim loại nặng trong nước mặt, theo
phương pháp truyền thống, thì người ta dựa vào kết quả LC50 có được từ
thực nghiệm của kim loại nặng trên sinh vật chỉ thị.
Cá sọc ngựa được coi là một sinh vật chỉ thị liên quan mật thiết tới môi
trường. Các tập quán, đặc điểm sinh, lý, hoá của cá sọc ngựa đều liên quan đến
môi trường. Điều đó giúp con người đánh giá hiện trạng môi trường, dự đoán sự
thay đổi của môi trường và hoạch định các chiến lược bảo vệ môi trường.
Vì các lí do trên nên tôi chọn “Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của
pH đến độc tính của Niken lên cá sọc ngựa trên mẫu nước sông Đồng Nai”
để đưa ra số liệu nghiên cứu về ngưỡng độc của Niken trên mẫu nước sông
Đồng Nai.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá ảnh hưởng của pH đến độ độc của Niken lên cá Sọc Ngựa trong

môi trường nước sông Đồng Nai tại phòng thí nghiệm.
- Nghiên cứu xác định nồng độ gây chết LC50 của Niken đến cá Sọc Ngựa
trong môi trường nước sông Đồng Nai.
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:

2


Nội dung 1: Thu thập số liệu có liên quan về chất lượng nước sông
Đồng Nai
- Lấy mẫu, phân tích mẫu nước sông Đồng Nai (20 vị trí x 16 thông số
x 2 đợt).
- Đánh giá, lựa chọn 5 vị trí lấy mẫu nước đặc trưng trên sông Đồng Nai
có tính chất lý hóa tương đối ổn định và phù hợp với điều kiện thí nghiệm.
- Tiến hành lấy mẫu, phân tích nước sông Đồng Nai tại 5 địa điểm đã được
lựa chọn.
- Đánh giá, lựa chọn 01 vị trí mẫu nước đặc trưng trên sông Đồng Nai
có kết quả tốt nhất, ổn định, phục vụ cho việc đánh giá độc tính kim loại
nặng rồi tiến hành làm thí nghiệm.
Nội dung 2: Tiến hành làm thí nghiệm đối với cá sọc ngựa ở các mức
Niken thay đổi
- Xây dựng quy trình nuôi cá và cho cá đẻ trong phòng thí nghiệm;
- Thí nghiệm trên mẫu thực cá sọc ngựa với nền là 5 mẫu nước sông
Đồng Nai;
- Xây dựng quy trình thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của pH lên độc tính
của Niken cá sọc ngựa
Nội dung 3: Xác định LC50 của Niken lên các Sọc Ngựa
- Xác định ngưỡng độc LC 50 của Niken lên cá Sọc Ngựa dựa trên các

dữ liệu về tỷ lệ sống sót sẽ được phân tích và thống kê.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Nghiên cứu trên thế giới
a. Ở Mỹ
Vào năm 1980, Cục bảo vệ môi trường Mỹ đã bắt đầu xây dựng WQC, cơ
quan này đã công nhận rằng độc tính của kim loại phụ thuộc vào sự tương tác
với các chất khác có mặt trong nước. Các thí nghiệm về độc tính đã được Cục
bảo vệ môi trường Mỹ chấp nhận sử dụng trong việc xây dựng lên WQC, các thí
nghiệm phải được tiến hành với các muối kim loại hòa tan và trong nước tương
đối sạch để giảm thiểu sự liên kết của kim loại.
Tháng 05 năm 1995, hội đồng khoa học của Mỹ đã công nhận rằng tiêu
chuẩn kim loại cho nước xung quanh nên được dựa trên kim loại tương tác sinh
học chứ không phải tổng nồng kim loại trong môi trường nước. Điều này cung
cấp một chuẩn mực mới trong việc xây dựng tiêu chuẩn cho các kim loại có
trong môi trường nước, điều đó liên quan chặt chẽ đến các điều kiện thí nghiệm
mà WQC dựa vào.
Tiếp theo phương pháp dựa vào độ cứng của nước, Cục bảo vệ môi trường
Mỹ sử dụng một phương pháp khác đó là phương pháp Hệ số ảnh hưởng của
nước (WER). Hệ số ảnh hưởng này dựa trên những ảnh hưởng của môi trường
nước thực tế trên môi trường nước thí nghiệm với giá trị LC50.
WER =

Ngưỡng nồng độ độc ở môi trường nước thực tế
Ngưỡng nồng độ độc ở mẫu nước pha trong thí nghiệm

WER = LC50SITE/LC50LAB
WQCSITE = WER X WQC
Tuy nhiên, việc xác định WER liên quan đến một số lượng thí nghiệm
tương đối lớn, và nó chỉ được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt. Tuy nhiên,
khi được áp dụng vào thực tế, thì việc sử dụng WER để thiết lập WQC cho
những khu vực cụ thể là không khả thi.
Cục bảo vệ môi trường Mỹ xem các mô hình độc học như là một giải pháp
thích hợp cho các vấn đề liên quan đến việc đánh giá WQC đối với kim loại.
Các mô hình độc học đã kế thừa những vấn đề nhất định từ khi bình thường hóa
độ cứng thực nghiệm và các phương pháp WER. Tuy nhiên, các kết quả kiểm tra

4


từ cấp tính để áp dụng cho các WQC mãn tính vẫn cần thông qua một tỷ lệ mãn
tính cấp tính.
Các thí
nghiệm về
độc tính
cấp

LC50s
Thí nghiệm với pH, DOC,
Ca2+…

Các tính toán biệt hóa cho BLM

(Các thông số để thiết lập cho Cu-BLM)

Các giá trị tích lũy

gây chết (LA50s)

Mẫu nước
thí nghiệm
chuẩn

Các tính toán độc tính cho BLM

Thực
hiện
một lần
hiệu
chỉnh

LC50s thông dụng
(SMAV và GMAV)

Các độ nhạy khác nhau

Mẫu nước thí
nghiệm
chuẩn

FAV
(CMC và CCC)

Các tính toán biệt hóa choBLM

Giả định: LA50 không thay đổi
với tính chất hóa học của nước

Mẫu nước
thực tế

LA50 ở FAV

Tính toán độc tính cho BLM

Trường hợp đặc biệt của
FAV
(CMC và CCC)

Thực
hiện
cho từng
khu vực
riêng
biệt

Hình 1.1. Quy trình đề xuất ngưỡng độc tính cấp ở Mỹ [22]
5


Năm 2007, cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) đã hướng dẫn
việc áp dụng mô hình độc học BLM để tính toán đề ra tiêu chuẩn của Đồng
trong môi trường nước mặt, cho từng khu vực có đặc điểm nước mặt khác
nhau ở Mỹ. Căn cứ vào kết quả từ mô hình các bang của Mỹ sẽ đề ra tiêu
chuẩn về hàm lượng kim loại nặng Đồng trong nước ngọt đối với từng khu
vực sông đặc trưng của mình [22,23].

Hình 1.2. Chỉ tiêu đồng năm 1986 và 2007 của USEPA [23]
USEPA khuyến khích các cơ quan, tổ chức ứng dụng mô hình độc học
để tính toán đưa ra ngưỡng nồng độ độc hại của kim loại nặng có trong nước
ngọt. Mô hình BLM mà UESPA dùng để tính toán, dựa trên các thông số
hóa học của nước. Thông số này gồm có: nhiệt độ, pH, DOC, ion kim loại
có ảnh hưởng lớn (Ca, Mg, Na, K), ion phi kim có ảnh hưởng lớn (SO42-,
Cl-), kiềm (CO32-, H2CO3, HCO3-) và sufit.
b. Châu Âu và các quốc gia khác
Tiếp theo Mỹ là các nước thuộc liên minh Châu Âu, Canada, Nhật Bản,
Thái Lan ... cũng đã và đang nghiên cứu áp dụng mô hình độc học để đánh
giá ngưỡng hàm lượng độc hại của kim loại nặng (Cu, Zn, Ni....) trong môi
6


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. Các mô hình độc học được sử dụng rất nhiều ở Châu Âu.
Châu Âu đã nghiên cứu độc tính của kim loại trong môi trường thông qua
các phương pháp đánh giá rủi ro, trừ một số kim loại được phân loại là chất độc
hại. Các hướng dẫn kỹ thuật để thực hiện đánh giá độc tính của kim loại trong
môi trường nước, đã được Ủy ban châu Âu thông qua và công bố trong các tài
liệu kỹ thuật về thí nghiệm với sinh vật chỉ thị vào năm 1996.
Các căn cứ khoa học cũng như pháp lý đã công nhận rằng, việc đánh giá
chính xác các phần kim loại tương tác sinh học là rất quan trọng, trong việc đánh
giá độc tính của kim loại. Ảnh hưởng của kim loại, thì chủ yếu căn cứ vào
lượng các kim loại hòa tan có tính khả dụng sinh học [7,21].

Hình 1.3. PNEC của Đồng theo DOC ở các mức pH khác nhau
Dữ liệu độc tính sinh thái đã được thu thập theo những thái cực của điều
kiện pH bao gồm các thí nghiệm với tảo ở pH thấp và thí nghiệm trên động vật

không xương sống ở pH cao. Những thí nghiệm này pH từ 5,5 đến 9.

7


Bảng 1.2. Độ độc của Đồng có ở các mức pH khác nhau
Loài

NOEC

Nguồn

pH

DOC (mg/l)

5,5

10,3

404,1

Ceriodaphnia
dubia

9

2 và 2,9

20 và 10

Belanger và Cherry,
1990

Daphnia pulex

8,5 - 8,7

0,1 - 0,475

4 - 40

Winner, 1985

Chlorella
vulgaris

(mg/l)

De Schamphelaere và
các cộng sự, 2006

Các mô hình độc học đã được phát triển để tính toán ngưỡng độc hại của
kim loại trong môi trường nước và khả năng gây ảnh hưởng trong các sinh vật
sống. Chúng được phát triển ban đầu được dự đoán (ngắn hạn) độc tính cấp tính
đối với cá, nhưng gần đây đã được điều chỉnh để dự đoán tác động lâu dài đến
sự phát triển và sinh sản cho sinh vật dưới của nhiều bậc dinh dưỡng khác nhau.
Các quốc gia khác như Nhật, Australia, Thái Lan... cũng đang có các
nghiên cứu, áp dụng mô hình độc học để đưa ra các tiêu chuẩn, quy chuẩn,
hay các khuyến cáo về ngưỡng nồng độ kim loại nặng vào điều kiện môi

trường cụ thể ở quốc gia mình.
1.1.2. Nghiên cứu trong nước
Tháng 3 năm 2013, tại hội thảo quốc tế về ứng dụng mô hình BLM
đánh giá độc tính kim loại nặng trong môi trường nước, tổ chức tại Hà Nội,
đại diện các cơ quan nghiên cứu, quản lý môi trường trong và ngoài nước
đến thống nhất tính khoa học và sự cần thiết nghiên cứu, ứng dụng mô hình
BLM trong quản lý môi trường nước tại Việt Nam.
Ngày 15/04/2014 Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt Nam
Nguyễn Minh Quang tiếp bà Gina McCarthy – Giám đốc Cơ quan Bảo vệ
Môi trường Hoa Kỳ (EPA). Bộ trưởng Nguyễn Minh Quang đã đề nghị Cơ
quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ hợp tác, tạo điều kiện cho phía Việt Nam
triển khai áp dụng mô hình độc học BLM.

8


Hiện nay, các mô hình độc học được giới thiệu tại một số cuộc hội thảo
ở Việt Nam nhưng chưa được vào nghiên cứu và ứng dụng chính thức ở Việt
Nam [7].
Tháng 3/2017 tại Quy Nhơn Bộ khoa học Công nghệ, Bộ Tài nguyên và
Môi trường, Hội gặp gỡ Việt Nam, UBND tỉnh Bình Định tổ chức “Hội
thảo Quốc tế lần thứ 3 về ô nhiễm môi trường, biện pháp phục hồi và quản
lý” ngoài đưa ra các vấn đề về quản lý và phục hồi Hội thảo củng là các
công bố về nghiên cứu khoa học về độc học của các nhà khoa học Việt Nam
và Quốc tế. Đặc biệt là các chuỗi nghiên cứu BLM tại sông Mekong của các
nhà khoa học Tham Hoang - Loyola University Chicago; Khiet Bui Vietnam National University Ho Chi Minh, Lan Chi Do - Vietnam National
University Ho Chi Minh; Son Dao - Vietnam National University Ho Chi
Minh; Chuleemas Boonthai IWAI - Integrated Water Resource Management
Research and Development Center in Northeast Thailand Khon Kaen
University, Thailand; Robert Santore - Windward Environmental, LLC,

U.S.A [6,7].
Việc xác định ngưỡng độc của các kim loại nặng ở Việt Nam hiện nay
vẫn theo phương pháp truyền thống là xác định LC50 thông qua các thí
nghiệm đối với từng đối tượng cụ thể. Tuy kết quả thu được từ thực nghiệm
có độ chính xác cao và áp dụng được với mọi đối tượng khác nhau, nhưng
điều này đòi hỏi rất nhiều thời gian, cũng như chi phí.
Theo kinh nghiệm của Mỹ, Châu Âu và khuyến cáo của tổ chức môi
trường liên hợp quốc về việc xây dựng quy chuẩn, tiêu chuẩn đều phải dựa
vào tác động của các yếu tố đến sinh vật, đến con người và môi trường. Việc
này cần phải có thời gian và rất nhiều kinh phí. Việc áp dụng mô hình độc
học hay các mô hình tính toán ngưỡng độc LC50 sẽ giúp cho việc rút ngắn
thời gian và tích kiệm chi phí hơn so với những phương pháp truyền thống
về đánh giá ngưỡng độc của kim loại nặng.
Hiện nay, với sự đầu tư của đảng, nhà nước, đã có rất nhiều phòng thí
nghiệm ở Việt Nam đã được đầu tư những trang thiết bị máy móc hiện đại,
với độ chính xác cao. Việc phân tích chất lượng nước mặt, bởi những trang
thiết bị trên cho độ chính xác cao, điều này rất thuận lợi cho việc nghiên
cứu, ứng dụng mô hình để đánh giá ngưỡng độc của kim loại nặng.
9


Việc nghiên cứu này sẽ là tiền đề để phát triển mô hình độc học đánh
giá ngưỡng độc của Niken đối với nhiều sinh vật bản địa khác, cũng như ảnh
hưởng của các kim loại nặng khác đến sinh vật bản địa trên các vùng khí hậu
khác nhau. Để từ đó giúp các nhà quản lý, nhà khoa học có căn cứ hoạch
định những chính sách về kim loại nặng trong nước mặt ở từng vùng cho
phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam [6,7].
Để ứng dụng, phát triển được mô hình về độc học phù hợp với điều
kiện môi trường nước mặt ở Việt Nam thì ta cần phải xác định các thông số
của nước mặt qua thực nghiệm cụ thể sau:

Nhóm thông số vật lý, hóa học của nước mặt đặc trưng ở sông ngòi
Việt Nam
- Nhiệt độ, pH
- DOC (cacbon hữu cơ hòa tan)
- Các ion có ảnh hưởng lớn đến độc tính của kim loại nặng:
+ Cation: Ca, Mg, K, Na
+ Anion: SO42-, Cl+ Kiềm tổng
1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên sông Đồng Nai
a. Vị trí địa lý
Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt
nam. Lưu vực này trải dài qua qua các tỉnh Lâm Đồng, Đăk Nông, Bình
Phước, Đồng Nai, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh với diện tích lưu vực
38.600 km².
Sông Đồng Nai ở thượng nguồn còn gọi là sông Đa Dâng. Sông xuất phát
từ cao nguyên Lâm Viên, uốn khúc theo chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam
vượt khỏi miền núi ra đến bình nguyên ở Tà Lài (huyện Tân Phú, tỉnh Đồng
Nai). Sông Đồng Nai 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.
Sau khi gặp sông Bé, sông Đồng Nai thành ranh giới tự nhiên giữa Đồng
Nai (Vĩnh Cửu) ở tả ngạn - phía đông và Bình Dương (Tân Uyên) ở hữu ngạn 10


phía tây. Đến thị trấn Uyên Hưng huyện Tân Uyên tỉnh Bình Dương thì sông
Đồng Nai chảy theo hướng Bắc - Nam ôm lấy cù lao Tân Uyên và Cù Lao Phố.
Sông Đồng Nai chảy qua thành phố Biên Hòa, rồi chảy dọc theo ranh giới
giữa Đồng Nai (Long Thành, Nhơn Trạch) và thành phố Hồ Chí Minh (quận
9, Nhà Bè, Cần Giờ), giữa Bà Rịa - Vũng Tàu (Tân Thành) và Thành phố Hồ
Chí Minh (Cần Giờ). 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 [3,5].

Hình 1.4. Lưu vực sông Đồng Nai
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 6-7
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. 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
11


lũ trên sông Đồng Nai không lớn: lượng nước mùa lũ trung bình khoảng 68%
tổng lượng nước cả năm
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 [3,5].
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.
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 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

12


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…[3,5].
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 Đắc Nông, Lâm Đồng, Bình Phước, Bình 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.

13


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 [3,5].
Có thể kể ra một số ví dụ điển hình về ô nhiễm môi trường được phát
hiện trên lưu vực sông Đồng Nai
- Giữa tháng 3.2009, Sở TN-MT tỉnh Đồng Nai qua kiểm tra đã phát
hiện chất độc xyanua tại suối Siệp chảy ra sông Đồng Nai. Kết quả phân tích
nguồn nước suối Siệp cho thấy hàng loạt kim loại nặng như niken vượt 2,4
lần, sắt vượt 2,4 lần, phát hiện nhiều dầu mỡ loang...
- Đầu tháng 6.2010, Sở TN-MT Đồng Nai xác định 2 vị trí có dấu hiệu
của việc gây ra ô nhiễm là khu vực tiếp nước thải từ Nhà máy giấy Tân Mai
và khu vực bến đò An Hảo - nơi tiếp nhận nước thải từ các công ty trong
KCN Biên Hòa.
- Đầu tháng 8.2011, Cục Cảnh sát phòng chống tội phạm về môi trường
(C49) Bộ Công an bắt quả tang Nhà máy xử lý nước thải tập trung Sonadezi
(KCN Long Thành, Đồng Nai) đang xả nước thải không đạt tiêu chuẩn ra
rạch Bà Chèo đổ ra sông Đồng Nai [3,4].
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.

14

1.3. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu
1.3.1. Tổng quan về sinh vật chỉ thị cá Sọc Ngựa
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 dối tượng sinh vật đó.
Sinh vật chỉ thị liên quan mật thiết tới môi trường. Các tập quán, đặc điểm
sinh, lý, hoá của sinh vật chỉ thị đều liên quan đến môi trường, đặc điểm đó của
sinh vật chỉ thị giúp con người đánh giá hiện trạng môi trường, dự đoán sự thay
đổi của môi trường và hoạch định các chiến lược bảo vệ môi trường [1,6].
*. Đặc điểm của cá sọc ngựa
Cá sọc ngựa (Zebrafihs) là loài cá nước ngọt nhiệt đới thuộc họ cá tuế. Có
nguồn gốc ở khu vực Himalaya, nó là một loài cá cảnh phổ biến, thường được
gọi là cá sọc ngựa, hay cá ngựa vằn. Cá sọc ngựa là một loài sinh vật có xương
sống quan trọng, nó được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và là một
trong những vật có xương sống đầu tiên được nhân bản vô tính (ếch được nhân
bản vô tính thập kỷ trước đó)

Hình 1.5: Cá sọc Ngựa
15