Phân tích dạng một số kim loại trong trầm tích và đánh giá khả năng tích lũy đồng và chì trong Nghêu (Meretrix lyrata) nuôi ở vùng cửa sông Tiền

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HOÀNG THỊ QUỲNH DIỆU

TÊN ĐỀ TÀI

PH N T
TR

T

H D NG

H VÀ Đ NH GI

TS

I

O I TRONG

H N NG T

H

Đ NG VÀ H TRONG NGHÊU (Meretrix lyrata NU I Ở
V NG Ử S NG TIỀN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HUẾ - NĂM 2018


Ụ
Ụ

Ụ

Ụ .................................................................................................................. I

D NH

Ụ H NH ................................................................................................ III

D NH

Ụ B NG ................................................................................................. V

D NH

Ụ TỪ VIẾT TẮT.............................................................................. VIII

Ở Đ U ....................................................................................................................1
HƢƠNG 1. TỔNG QU N .....................................................................................4
1.1. Nguồn phát sinh các kim loại độc trong môi trường ...........................................4
1.2. Các dạng tồn tại của các kim loại độc trong môi trường .....................................5
1.3. Độc tính của kim loại độc ....................................................................................7
1.4. Sự tích lũy kim loại độc vào cơ thể sinh vật, chỉ thị sinh học cho sự ô nhiễm
kim loại độc và các nghiên cứu liên quan ................................................................10
1.5. Giới thiệu về Sông Tiền, vùng cửa sông Tiền và Nghêu (Meretrix lyrata) .......15

1.6. Các phương pháp phân tích lượng vết các kim loại độc ....................................17
1.7. Phương pháp phân tích dạng kim loại độc trong trầm tích và các nghiên cứu
liên quan ....................................................................................................................24
1.8. Đánh giá mức tích lũy kim loại độc trong trầm tích và trong sinh vật ..............28
HƢƠNG 2. N I DUNG VÀ PHƢƠNG PH P NGHIÊN ỨU ......................32
2.1. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................32
2.2. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................32
HƢƠNG 3.

ẾT QU VÀ TH O UẬN .........................................................48

3.1. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị ICP-MS ........48
3.2. Kiểm soát chất lượng phương pháp phân tích ...................................................53
3.3. Hàm lượng các kim loại độc trong nước sông Tiền ...........................................61
3.4. Hàm lượng các kim loại độc trong nước vùng cửa sông Tiền ...........................61
3.5. Hàm lượng kim loại độc trong trầm tích và Nghêu ở vùng cửa sông Tiền .......65
3.6. Hàm lượng các dạng kim loại độc trong trầm tích và mức tích lũy các dạng
chúng trong Nghêu ở vùng cửa sông Tiền ................................................................75
I


3.7. Tích lũy sinh học Cu và Pb trong Nghêu (Meretrix lyrata) – thí nghiệm phơi
nhiễm trong môi trường nước vùng cửa sông Tiền ...................................................87
3.8. Tích lũy Cu và Pb trong Nghêu (Meretrix lyrata) - Thí nghiệm phơi nhiễm
trong môi trường nước – trầm tích vùng cửa sông Tiền ...........................................93
ẾT UẬN ..............................................................................................................99
D NH

Ụ

NG TR NH

NG B

ẾT QU NGHIÊN ỨU Ủ

UẬN N ...............................................................................................................100
TÀI IỆU TH

H O ....................................................................................101

PHỤ Ụ .................................................................................................................. A

II


D NH

Ụ H NH

Hình 1.1. Ảnh chụp mặt ngoài và mặt trong của Nghêu (Meretrix lyrata) ..............17
Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống ICP–MS ...........................................................................20
Hình 1.3. Phổ đồ từ 50 amu đến 84 amu của nền mẫu chứa hỗn hợp HNO3, HCl,
H2SO4, butanol, Ca và Na .........................................................................................23
Hình 1.4. Sơ đồ chiết dạng các kim loại độc trong trầm tích ....................................26
Hình 2.1. Các vị trí lấy mẫu trên sông Tiền ..............................................................33
Hình 2.2. Vùng cửa sông Tiền và các vị trí lấy mẫu nước, trầm tích và Nghêu .......35
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nuôi Nghêu ..........................................................45
Hình 3.1. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 59Co vào tốc độ khí mang ........49
Hình 3.2. Sự phụ thuộc tỷ lệ CeO/Ce vào tốc độ khí mang ......................................49

Hình 3.3. Sự phụ thuộc tỷ lệ S/N vào tốc độ khí He .................................................51
Hình 3.4. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 75As vào tốc độ khí He .............51
Hình 3.5. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu vào thời gian phân tích ..........................52
Hình 3.6. Sự phụ thuộc độ ổn định của tín hiệu đo vào thời gian phân tích .............52
Hình 3.7. Sự phụ thuộc tín hiệu nền vào thời gian rửa .............................................53
Hình 3.8. Biến động hàm lượng Ni, Cr, As, Pb, Cu và Zn trong 3 đợt khảo sát ......62
Hình 3.9. Hàm lượng As, Cu và Pb trong trầm tích ở các vị trí khảo sát .................66
Hình 3.10. Hàm lượng Cd, Zn, Ni và Cr trong trầm tích ở các vị trí khảo sát .........68
Hình 3.11. Igeo đối với các kim loại độc trong trầm tích ở vùng cửa sông Tiền .......70
Hình 3.12. EF đối với các kim loại độc trong trầm tích ở vùng cửa sông Tiền ........70
Hình 3.13. Phân bố các dạng kim loại độc trong trầm tích (%) ................................78
Hình 3.14. Các giá trị BSAF trung bình đối với các dạng kim loại độc ...................82
Hình 3.15. Hàm lượng Cu trung bình tích lũy trong Nghêu M.lyrata (µg/kg ướt)
theo thời gian phơi nhiễm .........................................................................................88
III


Hình 3.16. Hàm lượng Pb trung bình tích lũy trong Nghêu M.lyrata theo thời gian
phơi nhiễm.................................................................................................................88
Hình 3.17. Hàm lượng Cu tích lũy trong Nghêu theo thời gian phơi nhiễm ............95
Hình 3.18. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghêu theo thời gian phơi nhiễm.............96

IV


D NH

Ụ B NG

Bảng 1.1. Dạng tồn tại của Cu, Pb trong nước ...........................................................6

Bảng 1.2. Liệt kê các nghiên cứu phơi nhiễm của ĐVHMV với Cu, Pb ..................13
Bảng 1.3. Năng lực phân tích của các phương pháp phân tích vết các kim loại độc –
Các phương pháp phổ nguyên tử ..............................................................................18
Bảng 1.4. Một số hợp chất đa nguyên tử gây nhiễu khối đối với những nguyên tố
cần phân tích trong luận án .......................................................................................22
Bảng 1.5. Liệt kê một số nghiên cứu chính về phân tích các dạng KLĐ trong trầm
tích vùng cửa sông trên thế giới và ở Việt nam ........................................................27
Bảng 1.6. Hàm lượng nền các kim loại trong vỏ Trái đất ........................................29
Bảng 2.1. Các phương pháp (PP) phân tích các mẫu nước, trầm tích và Nghêu ......36
Bảng 2.2. Giá trị cần đạt được sau khi thiết bị ICP-MS tự động tối ưu ....................37
Bảng 2.3. Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ......................................................46
Bảng 2.4. Các chất chuẩn, nội chuẩn dùng trong phân tích các KLĐ bằng phương
pháp ICP-MS .............................................................................................................46
Bảng 3.1. Kết quả hiệu chỉnh thiết bị ICP-MS sau khi tối ưu các thông số cơ bản ..48
Bảng 3.2. Các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị ICP-MS ................................53
Bảng 3.3. Các đồng vị của những kim loại độc được lựa chọn để phân tích ............54
Bảng 3.4. Phương trình đường chuẩn xác định các nguyên tố .................................54
Bảng 3.5. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị ICP-MS ..............55
Bảng 3.6. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp phân tích...55
Bảng 3.7. Kết quả xác định độ lặp lại và độ đúng của phương pháp phân tích nước
sông Tiền ...................................................................................................................58
Bảng 3.8. Kết quả xác định độ lặp lại và độ đúng của phương pháp phân tích nước
vùng cửa sông Tiền ...................................................................................................59

V


Bảng 3.9. Kết quả xác định độ lặp lại và độ đúng của phương pháp phân tích khi
phân tích mẫu vật liệu so sánh ..................................................................................60
Bảng 3.10. So sánh hai phương pháp - phân tích dạng kim loại và tổng kim loại

trong mẫu trầm tích S2-2...........................................................................................60
Bảng 3.11. Kết quả phân tích các kim loại độc trong nước sông Tiền .....................63
Bảng 3.12. Kết quả phân tích các kim loại độc trong nước vùng cửa sông Tiền .....64
Bảng 3.13. Hàm lượng kim loại độc trong trầm tích vùng cửa sông Tiền ...............67
Bảng 3.14. Hệ số tương quan giữa hàm lượng các kim loại độc trong trầm tích .....68
Bảng 3.15. Igeo đối với các kim loại độc trong trầm tích ở vùng cửa sông Tiền .......69
Bảng 3.16. EF đối với các kim loại độc trong trầm tích ở vùng cửa sông Tiền .......69
Bảng 3.17. Hàm lượng tổng kim loại độc trong trầm tích vùng cửa sông Tiền và một
số vùng cửa sông khác ..............................................................................................71
Bảng 3.18. Hàm lượng các kim loại độc trong Nghêu..............................................73
Bảng 3.19. Hàm lượng các kim loại độc trong Nghêu (Meretrix lyrata và Meretrix
meretrix) ở các vùng cửa sông .................................................................................74
Bảng 3.20. Hàm lượng các dạng kim loại độc trong trầm tích .................................79
Bảng 3.21. Thứ tự hàm lượng các dạng kim loại độc trong trầm tích ......................77
Bảng 3.22. Hệ số tích lũy sinh học-trầm tích đối với các dạng kim loại độc ..........81
Bảng 3.23. Tương quan giữa hàm lượng kim loại độc trong Nghêu Meretrix lyrata
và hàm lượng các dạng kim loại trong trầm tích.......................................................84
Bảng 3.24. Hàm lượng các dạng kim loại độc trong trầm tích (% so với tổng các
dạng KLĐ) ở các vùng cửa sông ...............................................................................85
Bảng 3.25. Kết quả xét tương quan tuyến tính giữa hàm lượng Cu, Pb trong Nghêu
và mức kim loại trong nước bể thí nghiệm, và thời gian phơi nhiễm ......................90
Bảng 3.26. Tốc độ tích lũy Cu và Pb trong Nghêu ..................................................91
Bảng 3.27. Hàm lượng Cu, Pb hòa tan trong nước bể nuôi với các mức kim loại
VI


thêm vào khác nhau ...................................................................................................94
Bảng 3.28. Kết quả xét tương quan tuyến tính giữa hàm lượng Cu, Pb trong Nghêu
và hàm lượng kim loại thêm vào bể nuôi, và thời gian phơi nhiễm ........................96
Bảng 3.29. Kết quả xác định tốc độ tích lũy Cu và Pb trong Nghêu trong 28 ngày

phơi nhiễm.................................................................................................................98

VII


D NH
ASTM:

Ụ TỪ VIẾT TẮT

American Society for Testing and Materials – Hiệp hội vật liệu và thử

nghiệm Hoa Kỳ
ANOVA: Analysis of variance – Phân tích phương sai
BSAF:
tích

Biota–Sediment Accumulation Factor – Hệ số tích lũy sinh học – trầm

BTNMT: Bộ Tài Nguyên và Môi Trường
CLTT:

Chất lượng trầm tích

ĐVHMV: Động vật hai mảnh vỏ
EF:

Enrichment Factor – Hệ số làm giàu

US–EPA: United States Environmental Protection Agency – Cơ quan Bảo vệ Môi

trường Hoa Kỳ
F–AAS: Flame Atomic absorption spectroscopy – Phương pháp phổ hấp thu
nguyên tử / nguyên tử hóa bằng ngọn lửa
GF–AAS: Graphite Furnace Atomic Absorption Spectroscopy – Phương pháp phổ
hấp thu nguyên tử / nguyên tử hóa bằng ống than chì
KED:

Kinetic energy discrimination – Kỹ thuật phân biệt khối bằng động lượng

ICP–AES: Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry – Phương
pháp quang phổ phát xạ nguyên tử nguồn plasma ghép cặp cảm ứng cao tần
ICP–MS: Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy – Phương pháp quang
phổ nguồn plasma ghép cặp cảm ứng cao tần kết nối khối phổ
Igeo:

Geoaccumulation Index – Chỉ số tích lũy địa chất

ISO:
The International Organization for Standardization – Tổ chức Quốc tế về
Tiêu chuẩn hóa
KLĐ:

Kim loại độc

QCVN:

Quy Chuẩn Việt Nam

ORS:

Octopole Reaction System – Hệ thống phản ứng bát cực

RAC:

Risk Assessment Code – Chỉ số đánh giá rủi ro

RMA:

Rate of Metal Accumulation – Tốc độ tích lũy kim loại

SMEWW: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater – Các
phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải
TDS:

Total Dissolved Solids – Tổng chất rắn hòa tan

TSS:

Total Suspended Solids – Tổng chất rắn lơ lửng

VIII


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

ỞĐ U
Các kim loại nặng nói chung và các kim loại độc (KLĐ) nói riêng được phát
thải vào môi trường từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo (hoạt động công nghiệp,

nông nghiệp, đô thị…). Trong môi trường, các KLĐ (Hg, Cd, Ni, As, Cr, Pb, Cu và
Zn) phân bố trong nước, trầm tích và tích lũy vào sinh vật. Theo chuỗi thức ăn, cuối
cùng các KLĐ đi vào cơ thể người và gây độc [42].
Nhiều nghiên cứu cho rằng, vùng cửa sông là một vùng rất đặc biệt, nó
được xem là kho tồn trữ của KLĐ vì hầu như tất cả các dạng phát thải của KLĐ từ
trong lục địa đều theo dòng chảy của sông và tích tụ tại vùng cửa sông [50]. Mặt
khác vùng cửa sông lại là nơi có đa dạng sinh học cao, là môi trường sống của rất
nhiều sinh vật, do đó vùng cửa sông là một trong những đối tượng thu hút nhiều nhà
khoa học tập trung nghiên cứu. Các nghiên cứu về vùng cửa sông chủ yếu tập trung
vào việc xác định hàm lượng các KLĐ và các dạng tồn tại của chúng trong nước và
trầm tích [48], [70], [81], [131], [136], [137], [139], [142], [152], [172], ngoài ra
còn có một số nghiên cứu về sự tích lũy KLĐ trong các sinh vật sống ở vùng cửa
sông và khả năng sử dụng các sinh vật này làm chỉ thị sinh học cho sự ô nhiễm
KLĐ [71], [76], [95], [97], [99], [161].
Vùng cửa sông Tiền thuộc xã Tân Thành, huyện Gò Công Đông, tỉnh Tiền
Giang là một trong những vùng trọng điểm nuôi Nghêu (Meretrix lyrata) ở miền
Nam nước ta với diện tích khoảng 2.300 ha và có thể mở rộng thêm nữa trong thời
gian tới [11]. Hàng năm, khoảng 20.000 tấn Nghêu được thu hoạch từ vùng nuôi ở
cửa sông Tiền để phục vụ cho tiêu thụ nội địa. Hiện nay tỉnh Tiền Giang đang quy
hoạch và phát triển vùng này hơn nữa nhằm phát triển kinh tế - xã hội ở địa phương,
tăng năng suất và chất lượng Nghêu để phục vụ xuất khẩu [11].
Mặc dù vùng cửa sông Tiền đóng vai trò quan trọng trong kế hoạch phát
triển kinh tế - xã hội của địa phương như vậy, nhưng cho đến nay, hầu như chưa có
nghiên cứu chi tiết nào về hiện trạng môi trường vùng cửa sông Tiền, đặc biệt là sự
tích lũy các KLĐ trong trầm tích và trong Nghêu; các dạng KLĐ trong trầm tích và
khả năng gây độc của chúng đối với môi trường; khả năng sử dụng Nghêu (Meretrix
1


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

lyrata) làm chỉ thị cho sự ô nhiễm các KLĐ trong môi trường. Mặt khác, trong
nhiều năm qua, Trung tâm Quan trắc và Kỹ thuật Môi trường của các tỉnh liên quan
(trong đó có tỉnh Tiền Giang) đã tiến hành quan trắc chất lượng nước (CLN) sông
Tiền – đoạn đi qua từng địa phương, nhưng còn thiếu các số liệu về hàm lượng
KLĐ nên chưa xác định được mức độ ô nhiễm KLĐ trong nước sông Tiền và khả
năng ảnh hưởng của sự ô nhiễm này đến hàm lượng KLĐ trong nước vùng cửa sông
Tiền.
Xuất phát từ các vấn đề trên, đề tài luận án được thực hiện nhằm mục đích
đưa ra thông tin về hàm lượng các KLĐ trong nước, trầm tích và Nghêu, các dạng
KLĐ trong trầm tích vùng cửa sông Tiền thuộc xã Tân Thành, huyện Gò Công
Đông, tỉnh Tiền Giang, đồng thời tìm hiểu khả năng sử dụng Nghêu làm chỉ thị sinh
học cho sự ô nhiễm các KLĐ trong môi trường vùng cửa sông Tiền.
Nội dung nghiên cứu chính của luận án:
1) Phân tích và đánh giá hàm lượng các KLĐ trong nước sông Tiền và nước
vùng cửa sông Tiền;
2) Phân tích và đánh giá hàm lượng các KLĐ và các dạng tồn tại của chúng
trong trầm tích vùng cửa sông Tiền;
3) Phân tích và đánh giá hàm lượng các KLĐ trong Nghêu (Meretrix lyrata) ở
vùng cửa sông Tiền;
4) Nuôi Nghêu (Meretrix lyrata) trong môi trường có chứa Cu, Pb ở các mức
nồng độ tăng dần để tìm hiểu khả năng sử dụng Nghêu (Meretrix lyrata) làm chỉ thị
sinh học cho sự ô nhiễm Cu, Pb trong môi trường vùng cửa sông Tiền.
Ý nghĩa khoa học thực tiễn của luận án:
1) Cung cấp các số liệu quan trắc về hàm lượng các kim loại độc (bao gồm
dạng hòa tan và dạng hấp phụ lên hạt rắn lơ lửng) trong nước sông Tiền và nước
vùng cửa sông Tiền;
2) Cung cấp thông tin về kết quả hàm lượng các kim loại độc có trong trầm

tích và các dạng tồn tại của chúng. Do chưa từng có nghiên cứu nào về dạng kim
loại trong trầm tích tại khu vực cửa sông Tiền nên kết quả nghiên cứu của đề tài
2


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm và khả năng tích lũy
sinh học của các kim loại độc có trong trầm tích vùng cửa sông Tiền, cũng như góp
phần tạo nên số liệu nền hỗ trợ cho các nghiên cứu tiếp theo về dạng kim loại độc
trong trầm tích vùng cửa sông;
3) Cung cấp thông tin về hàm lượng kim loại độc có trong Nghêu được nuôi
tại vùng cửa sông Tiền;
4) Chứng minh khả năng sử dụng Nghêu làm sinh vật chỉ thị hỗ trợ Chương
trình quan trắc sinh học ở địa phương (biomonitoring program), hay nói cách khác
là sử dụng nghêu làm biomonitor đối với kim loại độc (Cu, Pb) ở vùng cửa sông
Tiền;
5) Kết quả nghiên cứu của luận án còn góp phần làm cơ sở khoa học cho các
nghiên cứu tiếp theo về phân tích dạng kim loại độc trong trầm tích và tích lũy kim
loại độc trong các loài ĐVHMV tại vùng cửa sông nhằm đưa ra những công cụ chỉ
thị sinh học hay cảnh báo về mối nguy ô nhiễm kim loại độc trong môi trường và
chuỗi thức ăn.

3


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

HƢƠNG 1. TỔNG QU N
1.1. Nguồn phát sinh các kim loại độc trong môi trƣờng
Kim loại độc (KLĐ) là một phân nhóm thuộc nhóm các kim loại nặng, bao
gồm những kim loại có độc tính mạnh đối với sinh vật như Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni,
Cd, As, Co, Sn,…; thuật ngữ này từ lâu đã trở nên thông dụng trong các lĩnh vực
hóa học và môi trường. Bên cạnh đó các kim loại trong 2 phân nhóm còn lại của
nhóm kim loại nặng bao gồm kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…) và kim loại
phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…) cũng có khả năng gây độc ở những ngưỡng hàm
lượng nhất định [52]. Do đó cho đến nay vẫn chưa có một định nghĩa thống nhất về
thuật ngữ KLĐ, và tùy theo từng trường hợp mà thuật ngữ này sẽ có những ý nghĩa
khác nhau [6], [49]. Trong phạm vi của luận án, thuật ngữ KLĐ sẽ được dùng để đề
cập đến các kim loại bao gồm thủy ngân [Hg], cadmi [Cd], niken [Ni], crom [Cr],
arsen [As], chì [Pb], đồng [Cu] và kẽm [Zn].
KLĐ được phát tán từ nhiều nguồn khác nhau vào môi trường, có thể là từ
các hoạt động tự nhiên cũng như nhân tạo. Nguồn tự nhiên phát tán các KLĐ bao
gồm: hoạt động của núi lửa, sự xói mòn các lớp đá trầm tích hoặc các mỏ kim
loại,… Trong khi đó, KLĐ có nguồn gốc nhân tạo được phát tán từ những hoạt
động như: hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và dân sinh thường là nguyên nhân
chính làm ô nhiễm môi trường [145]. Thông thường, có năm nguồn phát thải kim
loại độc có nguồn gốc từ hoạt động của con người, bao gồm [119]:
 Khai thác khoáng sản và luyện kim (As, Cd, Pb và Hg);
 Công nghiệp (As, Cd, Cr, Co, Cu, Hg, Ni và Zn);
 Tích tụ từ khí thải (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg và U);
 Nông nghiệp (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg và Zn);
 Nước thải (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg và Zn).
Trong các nguồn phát thải KLĐ nêu trên thì nước thải từ các hoạt động
nhân tạo sẽ dễ dàng hòa vào nguồn nước tự nhiên và gây nguy hại cho sức khỏe của
con người cũng như các sinh vật thủy sinh. Ở Việt Nam, Bộ Tài Nguyên và Môi

Trường đã ban hành danh sách cụ thể những ngành sản xuất, chế biến có nước thải
4


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

chứa KLĐ (Thông tư số 06/2013/TT-BTNMT ngày 7 tháng 5 năm 2013), bao gồm:
Thuộc da, Tái chế da; Khai thác than; Khai thác và chế biến khoáng sản kim loại;
Nhuộm vải, sợi; Sản xuất hóa chất….Đối với các KLĐ được đề cập trong phạm vi
của nghiên cứu, chúng có thể phát sinh từ những nguồn như [128]: Thành phần
trong nhiều loại hợp kim; Xi mạ bề mặt; Chất chống ăn mòn; Điện cực của các loại
pin; Thuốc trừ sâu; Thuốc diệt cỏ…
Sự ô nhiễm môi trường nước bởi các chất thải chứa KLĐ sẽ ảnh hưởng tiêu
cực đến đời sống của nhiều loài sinh vật thủy sinh, tiếp theo đó là những ảnh hưởng
gián tiếp đến các sinh vật ở những môi trường khác thông qua sự tích lũy độc chất
trong chuỗi thức ăn. Sinh vật khi tích lũy một lượng lớn các KLĐ sẽ dần thoái hoá
hoặc biến dị làm ảnh hưởng đến sự tồn tại của giống loài. Con người có vị trí cuối
cùng trong chuỗi thức ăn sẽ không thể tránh khỏi những nguy cơ về sức khỏe từ sự
ô nhiễm do chính mình gây ra [42]. Do đó, để bảo vệ môi trường cũng như sức khỏe
của con người, cần thiết phải giám sát chặt chẽ hàm lượng các KLĐ trong nước
nhằm phát hiện và ngăn chặn kịp thời các vấn đề về ô nhiễm môi trường.
1.2.

ác dạng tồn tại của các kim loại độc trong môi trƣờng

1.2.1. Dạng tồn tại của kim loại độc trong nước
Trong nước, KLĐ có hàm lượng thấp và tồn tại ở nhiều dạng hòa tan có tính
chất lý – hóa khác nhau, và được tách ra làm 2 nhóm: Các dạng kém bền (labile

form), đây là những phức kém bền được tạo thành giữa ion kim loại và các phối tử
vô cơ (cacbonat, clorua, sunphat,…); Các dạng bền, đây là dạng phức bền của ion
kim loại với các phối tử hữu cơ tự nhiên hoặc nhân tạo (humic, fulvic, EDTA,
DTPA,…) [154]. Tuy nhiên, không phải tất cả các dạng KLĐ hòa tan trong nước
đều có khả năng tích lũy vào sinh vật, chỉ những dạng kém bền mới có tính linh
động cao và do đó dễ dàng được hấp thu bởi sinh vật [47], [149], [170]. Đối với
những nghiên cứu liên quan đến sinh vật thủy sinh, chẳng hạn như các loài Động
vật hai mảnh vỏ có tập tính ăn lọc (lọc các hạt lơ lửng trong nước làm thức ăn) thì
hàm lượng KLĐ ở dạng dễ trao đổi (dạng kém bền và dạng hấp phụ lên chất rắn lơ
lửng) được quan tâm nghiên cứu.

5


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu
Bảng 1.1. Dạng tồn tại của Cu, Pb trong nước
Dạng

TLTK

Pb2+

Kém bền

[140]

Cu2+

Kém bền

[72]

Ion cặp

PbHCO3+

Kém bền

[140]

Kim loại trong chất hữu cơ bị phân
hủy

Pb trong các chất hữu cơ
rắn

Bền

Phức với các chất ô nhiễm hữu cơ

Pb2+/EDTA

Bền

[140]

Ion bị hấp phụ trên bề mặt hạt lơ
lửng

Pb2+/Fe(OH)3

Kém bền
Bền

[140]

Ion rắn

Pb2+ trong đất sét

Bền

[140]

Pb2+/axit fulvic

Bền
Bền

[140]

Dạng tồn tại
Ion tự do

Phức với các axit tự nhiên

Ví dụ

2+

Cu /axit humic/Fe2O3

2+

Cu /axit fulvic

[140]

[72]

[72]

1.2.2. Dạng kim loại độc trong trầm tích
Trong trầm tích, các KLĐ ở dạng linh động sẽ dễ dàng được giải phóng vào
môi trường xung quanh dẫn đến làm tăng sự tích lũy vào cơ thể sinh vật từ đó đi
vào cơ thể con người thông qua chuỗi thức ăn. Trong khi đó các KLĐ tồn tại ở dạng
cặn dư rất khó tan vào nước nên rất ít ảnh hưởng đến sức khỏe con người [73]. Theo
Tessier [162], trong trầm tích và đất, KLĐ tồn tại 5 dạng như sau:
 Dạng trao đổi (Exchangeable – F1): KLĐ ở dạng này liên kết yếu với các
hạt keo (sét, hydrat của oxit sắt và oxit mangan, axit humic) bằng lực hấp phụ.
Những thay đổi về lực ion của nước làm ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hoặc giải
hấp các kim loại này dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại bề mặt tiếp
xúc của nước và trầm tích. Do đó, kim loại ở dạng này rất linh động có thể dễ dàng
giải phóng từ trầm tích hoặc đất vào môi trường nước và ngược lại;
 Dạng liên kết với cacbonat (Carbonate bound – F2): Kim loại ở dạng này
liên kết với cacbonat tạo thành muối khó tan. Lúc này, kim loại rất nhạy cảm với sự
thay đổi pH của môi trường xung quanh, khi pH giảm các kim loại ở dạng này sẽ
được giải phóng;

 Dạng liên kết với Fe–Mn oxit (Fe and Mn oxides bound – F3): Trong
dạng này, kim loại được hấp phụ trên bề mặt của Fe–Mn oxit và kém bền trong môi
6


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

trường khử. Nguyên nhân do trong điều kiện khử, trạng thái oxi hóa của sắt và
mangan sẽ bị thay đổi, làm cho các kim loại được giải phóng vào pha nước;
 Dạng liên kết với sunfua-chất hữu cơ (Organic matter bound – F4): Các
kim loại liên kết với chất hữu cơ không bền trong môi trường oxi hóa. Khi bị oxi
hóa, các chất hữu cơ bị phân hủy và kim loại được giải phóng vào pha nước;
 Dạng cặn dư (Residual – F5): Kim loại ở dạng này nằm trong mạng tinh
thể của các khoáng chất bền vững tồn tại trong tự nhiên, hoặc một số kết tủa bền
khó tan của các kim loại như PbS, HgS... Do vậy, khi kim loại tồn tại trong dạng
này sẽ không thể hòa tan vào nước ở những điều kiện thông thường.
Trong nghiên cứu này, thuật ngữ ―dạng kim loại linh động‖ (hay còn gọi là
dạng dễ tích lũy sinh học hay dạng dễ trao đổi) được hiểu là tổng của các dạng trao
đổi và dạng liên kết với cacbonat (F1+ F2), ―dạng phi cặn dư‖ là tổng của các dạng
trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với Fe–Mn oxit và dạng liên kết
với sunfua-chất hữu cơ (F1+ F2 + F3 + F4)
1.3. Độc tính của kim loại độc
Khi KLĐ đi vào cơ thể sinh vật, chúng sẽ đi vào máu và từ đó tích lũy vào
các mô và gây độc. Tuy nhiên, mức độ gây độc cũng như cơ chế gây độc của các
KLĐ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Do đó, để có thể đánh giá chính xác
khả năng gây độc của các KLĐ cần phải xem xét toàn diện những yếu tố môi trường
– sinh học của các đối tượng được nghiên cứu.
Dưới đây là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độc tính của KLĐ đối

với sinh vật thủy sinh [49]:
 Dạng tồn tại của KLĐ: KLĐ có thể tồn tại ở dạng linh động, hay liên kết
trong các hợp chất cơ kim hoặc kết tủa. KLĐ có tính độc cao khi tồn tại ở dạng linh
động, dạng phức của các KLĐ có tính độc thấp hơn và dạng kết tủa của KLĐ có
tính độc rất thấp do KLĐ bị cố định trong pha rắn dẫn đến khó có thể tích lũy vào
cơ thể sinh vật;
 Hiệu ứng về tác động của của các chất độc đối với môi trường và cơ thể
sinh vật, người: Hiệu ứng cộng tác động (synergism) và giảm tác động
(antagonism). Đối với hiệu ứng cộng tác động, đây là hiện tượng các chất độc tương
7


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

hợp với nhau và do đó tăng cường tính độc. Trong khi đó, hiện tượng giảm tác động
khiến các chất độc đối kháng lẫn nhau và do đó làm suy giảm tính độc;
 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ, độ pH, độ mặn và oxy hòa tan là những
thông số ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động sinh lý và trao đổi chất của các loài
thủy sinh; từ đó tác động đến khả năng hấp thu, khả năng chống chịu với độc tính
của KLĐ, hay nói cách khác, điều kiện môi trường tác động đến mức độ nhạy cảm
của sinh vật thủy sinh đối với các KLĐ;
 Điều kiện sinh lý của sinh vật nghiên cứu: Độ nhạy của sinh vật đối với
KLĐ thay đổi theo các yếu tố như độ tuổi, giới tính, tình trạng dinh dưỡng, quá
trình sinh sản, …;
 Sự thích nghi của cơ thể sinh vật đối với các KLĐ trong môi trường: Sinh
vật thủy sinh có nhiều cơ chế giải độc giúp cơ thể chống chịu với độc tính của các
KLĐ. Ví dụ lưu giữ kim loại tại các tế bào riêng biệt, chẳng hạn như tế bào bạch
cầu của hàu biển có khả năng lưu trữ đồng và kẽm; KLĐ tạo phức với các phân tử

protein dạng thio có trọng lượng thấp (còn gọi là metallothionein) có trong sinh vật,
quá trình này xảy ra khi các loài động vật giáp xác, thân mềm tiếp xúc với những
kim loại như B, Cu, Ag, Au, Zn, Cd và Hg. Những cơ chế này đều có cùng một mục
đích là hạn chế những tác độc cấp tính của các KLĐ đối với sinh vật.
Tóm lại, KLĐ có độc tính cao nhất khi chúng tồn tại ở dạng linh động (hay
dạng dễ trao đổi) trong môi trường. Khi đi vào cơ thể người, mỗi KLĐ sẽ có những
tác động khác nhau tới sức khỏe con người [67], [125], [128], [145]:
 Thủy ngân: Những triệu chứng nhiễm độc thủy ngân trong các loài động
vật có vú, con người là: sự yếu dần của các chi, mất khả năng phối hợp các hoạt
động cơ bắp, thương tổn hệ thống thần kinh. Thông thường, các hợp chất cơ kim
của thủy ngân độc hơn và tích góp dễ dàng hơn so với các hợp chất thủy ngân vô
cơ, chúng thường có nhiều trong thực phẩm và xâm nhập chủ yếu qua đường tiêu
hóa. Trong khi, thủy ngân và hợp chất thủy ngân vô cơ xâm nhập chủ yếu qua
đường hô hấp và thấm qua da;
 Cadmi: cadmi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua đường tiêu
hóa, khi sử dụng các thức ăn nhiễm cadmi. Bên cạnh đó, cadmi trong bụi, khí còn
8


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

có khả năng xâm nhập qua hệ hô hấp và gây ra các tổn thương cho phổi, đồng thời
cadmi từ phổi sẽ thấm vào máu và phân tán khắp các cơ quan. Khi xâm nhập vào cơ
thể, phần lớn cadmi được đào thải thông qua thận, chỉ một phần nhỏ (khoảng 1%)
được lưu chuyển và tích lũy trong các mô. Khi lượng cadmi tồn lưu tăng lên sẽ gây
ra quá trình thay thế ion Zn(II) trong các enzym thiết yếu cho sự sống và gây ra quá
trình rối loạn tiêu hóa, rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, gây tổn
thương tủy sống, gây ung thư;

 Niken: Tiếp xúc lâu dài với niken (thường có trong lớp xi mạ trang sức)
sẽ gây viêm da và có thể gây sốc phản vệ. Khi niken xâm nhập cơ thể qua đường hô
hấp sẽ gây buồn nôn, nếu quá trình phơi nhiễm kéo dài sẽ làm tổn thương phổi, hệ
thần kinh trung ương, gan, thận. Trong số các hợp chất của niken thì khí
Nikencacbonyl có tính độc rất mạnh, cao gấp 100 lần so với CO;
 Crom: Crom xâm nhập vào cơ thể qua các con đường như hô hấp, tiêu
hóa và tiếp xúc trên da. Khi vào cơ thể, crom sẽ thấm qua màng tế bào vào máu và
gây các chứng bệnh như thủng và loét vách ngăn phổi, viêm phế quản, suy giảm
chức năng phổi, viêm phổi, tổn thương giác mạc, gây ung thư. Bên cạnh đó, khả
năng gây độc của crom còn phụ thuộc vào dạng tồn tại hóa trị, theo đó Cr(III) có
độc tính thấp hơn so với Cr(VI) do khả năng xâm nhập qua màng tế bào của Cr(III)
kém hơn;
 Asen: Trong số các hợp chất của asen thì As(III) vô cơ có tính độc cao
nhất, tiếp theo đó là As(V), các dạng asen hữu cơ có tính độc kém hơn hẳn 2 dạng
asen vô cơ này. Asen có tính độc do khả năng tấn công vào các nhóm hoạt động SH của enzym làm vô hiệu hoá chức năng của enzym gây biến đổi gen, ung thư, các
bệnh tim mạch, bệnh ngoài da, rối loạn hệ thần kinh, bệnh tiểu đường, gan và các
vấn đề liên quan đến hệ tiêu hoá;
 Chì: Chì là một chất độc không đặc hiệu, có khả năng ức chế hoạt tính của
nhiều loại enzym. Cách thức mà chì xâm nhập vào cơ thể phụ thuộc vào hình thức
hóa học và vật lý của nó. Chì vô cơ được hấp thu chủ yếu theo đường hô hấp và tiêu
hóa mà không trải qua sự chuyển đổi sinh học, trong khi chì hữu cơ như tetraethyl
Pb (được sử dụng làm chất tăng hệ số chống kích nổ trong xăng) đi vào cơ thể chủ
yếu là do tiếp xúc với da và đường hô hấp, sau đó được chuyển hóa ở gan. Các triệu
9


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

chứng điển hình của nhiễm độc chì bao gồm mệt mỏi nói chung, run, nhức đầu,
buồn nôn, động kinh, xuất hiện các đường màu xanh - đen trên mô nướu và đau
bụng. Chì cũng cản trở tổng hợp hemoglobin và nghiêm trọng nhất là làm cản trở
chức năng của thận. Chì còn ảnh hưởng đến khả năng tồn tại và sự phát triển của
bào thai;
 Đồng: Tác hại phổ biến nhất của đồng đến sức khỏe con người là gây đau
dạ dày. Khi cơ thể hấp thu một lượng đồng cao thông qua hệ tiêu hóa sẽ gây ra các
triệu chứng như đau bụng, chóng mặt, nôn mửa và tiêu chảy. Tiếp xúc với bụi đồng
trong thời gian dài sẽ gây kích ứng đường hô hấp, ho, hắt hơi, chảy nước mũi, xơ
hóa phổi và tăng tưới máu niêm mạc mũi gây ra bệnh chảy máu mũi. Nặng hơn, có
thể bị ngộ độc mãn tính đồng dẫn tới mắc bệnh Wilson với các biểu hiện đặc trưng
như: xơ gan, tổn thương não, suy thận và lắng đọng đồng trong giác mạc;
 Kẽm: Kẽm là nguyên tố vi lượng thiết yếu đối với cơ thể, việc thiếu hụt
kẽm sẽ gây ra các tác động tiêu cực đối với sức khỏe. Tuy nhiên, quá trình hấp thu
một lượng kẽm quá mức cần thiết sẽ làm giảm chức năng của Fe và gây rối loạn quá
trình chuyển hóa Cu, gây suy giảm hệ miễn dịch, buồn nôn, loét dạ dày.
1.4. Sự tích lũy kim loại độc vào cơ thể sinh vật, chỉ thị sinh học cho sự ô nhiễm
kim loại độc và các nghiên cứu liên quan
1.4.1. Sự tích lũy các kim loại độc vào cơ thể sinh vật
Tích lũy sinh học (bioaccumulation) là thuật ngữ đề cập tới khả năng tích
lũy các KLĐ có trong thức ăn và môi trường xung quanh vào sinh vật. Đó chính là
sự luân chuyển các KLĐ trong chuỗi thức ăn thủy sản thông qua quá trình trao đổi
chất dinh dưỡng [66], [90], [100]. Tích lũy sinh học là tập hợp của quá trình tập
trung

(tích

tụ)

sinh

học

(bioconcentration)

và

khuếch

đại

sinh

học

(biomagnification) [60], [58], [114]:
 Tập trung sinh học (bioconcentration) là quá trình hấp thu trực tiếp KLĐ
bởi sinh vật trong môi trường (nước hoặc khí) qua da, mang, hoặc phổi. Trong khi
đó tích lũy sinh học đề cập đến sự hấp thu từ tất cả các nguồn kết hợp như đất,
nước, không khí, từ thức ăn;
 Khuếch đại sinh học (Biomagnification) đề cập đến sự tích tụ và tăng dần
10


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

các KLĐ qua các bậc dinh dưỡng trong chuỗi thức ăn. Kết quả của quá trình này là
sự gia tăng dần nồng độ của các KLĐ trong cơ thể những loài sinh vật bậc cao hơn

của chuỗi thức ăn.
Quá trình tích lũy sinh học của KLĐ vào thủy sản thường trải qua hai giai
đoạn, trong đó giai đoạn đầu tiên là quá trình hấp thu nhanh chóng hoặc gắn vào các
bề mặt tiếp xúc của cơ thể, tiếp theo là quá trình luân chuyển vào các nội tế bào
[65]. Trong đó, quá trình xảy ra trong nội tế bào diễn ra chậm hơn đóng vai trò
quyết định tốc độ tích lũy của toàn quá trình [74]. Bên cạnh đó, quá trình vận
chuyển kim loại vào khoang nội tế bào có thể được tăng cường nhờ quá trình
khuếch tán ion kim loại trên màng tế bào hoặc vận chuyển bởi protein mang [125].
1.4.2. Chỉ thị sinh học cho sự ô nhiễm kim loại độc và các nghiên cứu liên quan
Theo Franklin và cộng sự (2010) [75], dạng kim loại liên kết yếu với các vật
chất trong môi trường sẽ được sinh vật hấp thu, ngược lại, dạng kim loại liên kết
bền vững trong tinh thể của các hạt rắn hay trầm tích hoàn toàn không có khả năng
tích lũy vào cơ thể sinh vật. Trong số các dạng kim loại dễ hấp thu bởi sinh vật,
dạng kim loại inh động (dạng kim loại dễ trao đổi) có khả năng tích lũy cao nhất và
do đó có tính độc cao, đồng thời đóng vai trò quan trọng giúp đánh giá mức độ ô
nhiễm KLĐ, mặc dù hàm lượng của dạng này luôn thấp hơn tất cả các dạng còn lại
và chiếm một phần khá nhỏ so với hàm lượng tổng [148].
Các chất ô nhiễm tồn tại trong môi trường ở nhiều dạng khác nhau và không
phải tất cả các dạng này đều có khả năng tích lũy sinh học vào sinh vật; Để xác định
phần chất ô nhiễm có khả năng tích lũy sinh học trong môi trường các nhà nghiên
cứu thường phân tích hàm lượng của chúng trong cơ thể các loài sinh vật sống trong
môi trường đó. Những sinh vật này được gọi là chỉ thị sinh học (bioindicator) có vai
trò làm sinh vật tích lũy (bioaccumulator) [14], [77]. Như vậy chỉ thị sinh học theo
kiểu sinh vật tích lũy là những loài sinh vật có khả năng tích lũy các chất ô nhiễm
(KLĐ, các chất hữu cơ bền,…) trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần
so với môi trường. Qua đó, việc định lượng các chất ô nhiễm trong sinh vật dễ dàng
hơn so với phương pháp phân tích trong môi trường và còn phản ánh được hàm
lượng, mức độ tác động của các chất này trong môi trường xung quanh nơi sinh vật
11

Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

đang sinh sống, hay nói cách khác, hàm lượng chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật tỉ
lệ thuận với hàm lượng chất ô nhiễm (dạng dễ hấp thu) trong môi trường sống của
chúng [113], [135], [179].
Để thích hợp làm chỉ thị sinh học, sinh vật cần phải đạt được một số yêu cầu
như sau [178]:
 Tích lũy một lượng lớn các chất ô nhiễm mà không tử vong;
 Có số lượng lớn, phân bố rộng khắp vùng nghiên cứu và các vùng lân cận,
với đặc tính này, sẽ rất thuận tiện cho việc lấy mẫu đại diện và mẫu so sánh;
 Vòng đời đủ dài đủ để thực hiện so sánh giữa các chu kỳ phát triển khác
nhau;
 Có số lượng mô hoặc tế bào đủ để phân tích nhiều lần và lưu trữ mẫu cho
những nghiên cứu sau này;
 Dễ dàng lấy mẫu tại hiện trường và dễ nuôi trong phòng thí nghiệm;
 Thể hiện rõ mối tương quan giữa liều – đáp ứng.
Schwacke và cộng sự (2013) [147] đã nhấn mạnh rằng, sinh vật đáp ứng
càng nhiều các yêu cầu nêu trên thì chúng càng có khả năng phản ánh rõ ràng hiện
trạng của môi trường và cung cấp một dữ liệu chính xác giúp các nhà quản lý môi
trường đề ra những biện pháp phù hợp. Tuy nhiên, việc một loài sinh vật có khả
năng đáp ứng hoàn toàn tất cả các tiêu chí trên là điều khó có thể xảy ra trong thực
tế, do đó sinh vật được sử dụng làm chỉ thị sinh học thường chỉ cần đáp ứng một số
yêu cầu vừa nêu. Ở vùng cửa sông, ĐVHMV là loài sinh vật phù hợp nhất được lựa
chọn làm chỉ thị cho sự ô nhiễm các KLĐ vì chúng đáp ứng hầu hết các yêu cầu đối
với một chỉ thị sinh học. Tuy nhiên, khả năng tích lũy KLĐ là đặc trưng cho từng
loài ĐVHMV ở từng vị trí địa lý cụ thể, do đó việc nghiên cứu về vấn đề này cũng
mang tính đặc trưng, hay nói cách khác, không thể so sánh khả năng tích lũy KLĐ

giữa các loài ĐVHMV với nhau, hoặc của cùng một loài ĐVHMV nhưng ở những
địa điểm khác nhau [113].
Đã có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới về sử dụng ĐVHMV làm chỉ thị
cho sự ô nhiễm KLĐ: Cd, Pb, Zn, Mn và Fe trong loài Pinna nobilis ở Tunisia [95];
Cd, Cu và Zn trong loài Oncorhynchus mykiss ở Đài Loan [97]; U trong loài
12


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

Corbicula fluminea ở Pháp [151]; Cd trong loài Cerastoderma edule ở Pháp
[133];… Trong số các nghiên cứu đã được thực hiện, có rất ít nghiên cứu về việc sử
dụng Nghêu (Meretrix lyrata) làm chỉ thị sinh học cho sự ô nhiễm hai kim loại Cu
và Pb, thống kê một số nghiên cứu liên quan được trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Liệt kê các nghiên cứu phơi nhiễm của ĐVHMV với Cu, Pb
Thời gian
Môi
(*) phơi nhiễm
trường
(ngày)
NB nhân
21
tạo
NB nhân
21
tạo
TT bão
hòa KL

10

NB tự
nhiên

21

TT bão
hòa KL

10

Hàm lượng kim loại
µg/L
Cu: 50–100
Pb: 100–200
Pb: 5.000–
10.000

Perna viridis
Cảng Tolo – Hong Kong
Corbicula fluminea
Clarke county – Georgia
Macomona liliana và
Cu: 20–60; Pb:
Austrovenus stutchburyi
30–90 (mg/kg)
Puhoi – New Zealand
Crassostrea gigas và

Cu: 20–1000
Mytilus edulis
Vịnh Bourgneuf - Pháp
Cu: 1.300; Pb: 1.000 Tellina deltoidalis
(mg/kg)
Sydney – Úc
Anadara granosa;
Meretrix casta và
Cu: 20–80
Crassostrea madrasensis
Vellar – Ấn Độ
Corbicula fluminea
Pb: 2.500
Bordeaux – Pháp

NB nhân
tạo

4

NB tự
nhiên

28

NB tự
nhiên

28

63

49

Cu: 10–50

90

Cu: 50

28

Pb: 100–300
mg/kg

NB tự
nhiên
NB tự
nhiên
TT bão
hòa KL
(*)

Loài ĐVHMV
Vùng – Quốc gia

Cu: 1–2

Tác giả (năm)
Chan (1988) [59]

Conners (1999)
[62]
Fukunaga và
Anderson
(2011)[76]
Geret và cộng sự
(2002)[79]
King và cộng sự
(2010)[99]
Kumaraguru và
Ramamoorthi
(1979)[102]

Labrot và cộng
sự (1999)[103]
Mikolaczyk và
Crassostrea gigas
cộng sự (2016)
Cantabria – Tây Ban Nha
[116]
Crassostrea cucullata
Silva và Qasim
Chapora – Ấn Độ
(1979)[150]
Perna viridis
Sze và Lee
Cảng Tolo – Hong Kong (2000)[158]
Tellina deltoidalis
Taylor và Maher
Tabourie – Úc

(2014)[161]

NB: nước biển; TT: trầm tích

Các nghiên cứu trên thế giới đều cho thấy loài ĐVHMV có khả năng sống
sót trong điều kiện ô nhiễm kim loại hàm lượng cao và đồng thời tích lũy một lượng
đáng kể các kim loại đó. Kết quả này một lần nữa chứng minh được khả năng làm
chỉ thị sinh học của ĐVHMV. Tuy nhiên các kết quả cũng cho thấy sự biến động
13


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

lớn về hàm lượng kim loại tích lũy giữa các loài. Như vậy có thể kết luận rằng: Tùy
thuộc vào cơ chế sinh – hóa của từng loài mà khả năng tích lũy các KLĐ của chúng
sẽ khác nhau. Do đó, cần thiết phải có những nghiên cứu chuyên biệt cho từng loài
ĐVHMV ở các khu vực khác nhau trên thế giới.
Ở Việt Nam, những nghiên cứu về sử dụng ĐVHMV làm chỉ thị sinh học
cho sự ô nhiễm KLĐ còn khá hạn chế. Trong những năm gần đây, ở Việt Nam đã
có nhiều nhà khoa học thực hiện các đề tài nghiên cứu về đánh giá hàm lượng KLĐ
và khả năng hấp thu KLĐ của loài Nghêu (M.lyrata).
Phạm Kim Phượng (2008) [10] đã tiến hành nghiên cứu khả năng hấp thu,
đào thải và sự chuyển đổi dạng hóa học sau khi hấp thu của các kim loại As, Cd, Pb
trên loài Nghêu (M.lyrata). Công trình nghiên cứu đã làm sáng tỏ được mức độ hấp
thu và đào thải của Nghêu đối với từng kim loại (khả năng hấp thu: Cd > Pb > As;
khả năng đào thải: As > Pb > Cd), khả năng hấp thu của Cd khi tồn tại ở các dạng
phức khác nhau như CdCl2, Cd–EDTA, Cd–Humic (khả năng hấp thu: CdCl2 > Cd–
Humic > Cd–EDTA). Bên cạnh đó, các dạng tồn tại của kim loại sau khi được

Nghêu hấp thu vào cơ thể cũng được tác giả xác định (các hợp chất methyl arsen,
metalloothionein–Cd và chì phosphat).
Lê Xuân Sinh (2013) [153] sau các khảo sát về mối tương quan giữa hàm
lượng các dạng Hg (Hg vô cơ, Methyl–Hg) trong nước, trầm tích và mô thịt Nghêu
(Meretrix lyrata) nuôi ở vùng cửa sông Bạch Đằng – Hải Phòng, tác giả đã kết luận
rằng Nghêu chủ yếu hấp thu các dạng Hg liên kết với các hạt rắn lơ lửng trong
nước. Khả năng tích tụ các dạng Hg trong Nghêu còn tỷ lệ thuận với tuổi của
Nghêu, các cá thể có thời gian sống càng lâu sẽ hấp thu càng nhiều kim loại.
Ngoài các nghiên cứu trên, còn nhiều nghiên cứu đánh giá hàm lượng các
KLĐ tích lũy trong các loài ĐVHMV khác nhau và đánh giá rủi ro của các KLĐ
trong ĐVHMV đến sức khỏe người tiêu thụ. Song, chưa có bất kì nghiên cứu nào
về việc sử dụng Nghêu (Meretrix lyrata) cho sự ô nhiễm một số KLĐ tại vùng cửa
sông Tiền.

14


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

1.5. Giới thiệu về Sông Tiền, vùng cửa sông Tiền và Nghêu Meretrix lyrata)
1.5.1. Sông Tiền
Sông Tiền là một nhánh của Sông Mêkông (bắt nguồn từ Tây Tạng) có
chiều dài 4.200 km chảy qua các nước Trung Quốc, Miến Điện, Lào, Thái Lan,
Campuchia và Việt Nam. Khi chảy qua Phnôm Pênh – Campuchia, sông chia làm 2
nhánh là sông Bassac (sông Hậu) và sông Mêkông (sông Tiền). Nhánh sông Tiền
chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, đi vào Việt Nam qua các tỉnh An Giang,
Đồng Tháp, Tiền Giang, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre rồi đổ ra biển Đông với
chiều dài tổng cộng khoảng 230 km [64], [171]. Trên địa phận tỉnh Tiền Giang,

sông Tiền gặp Biển Đông tại cửa Tiểu thuộc xã Tân Thành, huyện Gò Công Đông,
tỉnh Tiền Giang. Sông Tiền chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều,
trong 1 ngày có 2 lần triều cao (với một đỉnh cao và một đỉnh thấp hơn) và 2 lần
triều thấp (với một chân thấp và một chân cao hơn) [56], [127]. Sông Tiền có vai trò
rất quan trọng đối với phát triển kinh tế – xã hội của nhiều tỉnh/thành phía Nam,
trong đó có tỉnh Tiền Giang. Trong nhiều năm qua, sông Tiền không chỉ là tuyến
giao thông đường thủy huyết mạch, mà còn là nguồn nước cấp cho mọi hoạt động
như: sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, du lịch, dịch vụ…,
đồng thời bồi đắp phù sa cho vùng hạ lưu, cũng như đem về nguồn lợi thủy sản
đáng kể cho các địa phương mà sông Tiền đi qua.
Tuy nhiên, sông Tiền cũng là nơi phải tiếp nhận nhiều chất thải (rắn, lỏng)
từ các hoạt động của con người như: Sinh hoạt đô thị và khu dân cư, các hoạt động
công nghiệp, đặc biệt là các khu công nghiệp dọc hai bên bờ sông (các khu công
nghiệp Sa Đéc, Trần Quốc Toản, Bình Minh, Hòa Phú, Mỹ Tho, Tân Hương, An
Hiệp,…), các hoạt động nông nghiệp, du lịch và dịch vụ, giao thông thủy,… và do
vậy, gây lo lắng về ô nhiễm môi trường nước sông và vùng cửa sông Tiền.
1.5.2. Cửa sông Tiền – Vùng nuôi Nghêu
Vùng cửa sông Tiền thuộc địa bàn xã Tân Thành, huyện Gò Công Đông,
tỉnh Tiền Giang, là vùng cửa sông tiếp nhận nước từ biển và sông Tiền – một nhánh
thuộc hạ lưu của sông Mêkông. Vùng này nằm trong khu vực có chế độ thuỷ triều
bán nhật triều không đều, mỗi ngày có 2 lần nước lớn và 2 lần nước ròng. Thời gian
15


Luận án Tiến sĩ

Hoàng Thị Quỳnh Diệu

triều lên khoảng 5 giờ, thời gian triều xuống khoảng 6 đến 7 giờ. Chu kỳ một con
triều khoảng 12,3 giờ. Đỉnh triều và chân triều không đều nhau, đỉnh triều của 2 lần

nước lớn (kế tiếp nhau) chênh lệch nhau từ 0,2 – 0,4 m, chân triều của 2 lần nước
ròng (kế tiếp nhau) chênh lệch từ 1 – 2,5 m. Biên độ triều dao động từ 2,9 – 3,4 m.
Vùng cửa sông Tiền có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, đây cũng là khí hậu
đặc trưng của vùng đồng bằng sông Cửu Long. Thời tiết trong năm được chia làm 2
mùa rõ rệt và có sự tương phản khá lớn: Mùa mưa bắt đầu từ khoảng tháng 7 và kết
thúc vào khoảng tháng 12, mùa nắng bắt đầu từ khoảng tháng 12 đến tháng khoảng
tháng 6 năm sau [11].
Tại vùng cửa sông Tiền, nghề khai thác Nghêu có từ sớm (1987 – 1989) so
với các địa phương khác trong khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long và phát triển rất
mạnh. Diện tích có khả năng phát triển sản xuất Nghêu thương phẩm liên tục tăng
qua các năm và tương đối ổn định, diện tích những năm gần đây đạt khoảng 2.300
ha với sản lượng Nghêu thương phẩm thu hoạch hàng năm khá cao (khoảng 12.000
– 20.000 tấn/ năm) và tương đối ổn định [11]. Với diện tích tiềm năng cho khai thác
Nghêu rất lớn (khoảng 5000 ha), Ủy Ban nhân dân tỉnh Tiền Giang đang quan tâm
đầu tư để phát triển vùng này thành vùng nuôi Nghêu phục vụ cho xuất khẩu [11].
Do đó những hiểu biết về hiện trạng môi trường vùng cửa sông Tiền (đặc biệt là sự
ô nhiễm các KLĐ) là rất quan trọng.
1.5.3. Đặc điểm loài Nghêu (Meretrix lyrata)
Nghêu hay còn gọi là Nghêu Bến Tre (Sowerby, 1851), có tên khoa học là
Meretrix lyrata, và còn có tên gọi khác là Lyrate Asiatic, phân bố phía Tây Thái
Bình Dương, từ Đài Loan đến Việt Nam [9]. Meretrix lyrata là loài động vật thân
mềm nhiệt đới, sinh sống ở vùng nước biển có độ muối từ (1% – 3,4%) và nhiệt độ
từ (15 – 32) oC. Chúng phân bố tự nhiên ở tầng đáy vùng triều, từ vùng triều cao
đến vùng triều thấp tại nơi nền đáy là cát pha bùn (20% bùn và 80% cát). Ở Việt
Nam, Nghêu thường phân bố nhiều ở vùng ven biển phía Nam, bao gồm các tỉnh:
Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cà Mau [9].
Nghêu có dạng hình tam giác với hai vỏ đều nhau, bản lề nằm ở mặt lưng,
vỏ mở ở mặt bụng. Gờ tăng trưởng phía trước vỏ thô và sâu, ở phía sau vỏ mịn hơn.
16