Khảo sát ô nhiễm chất kháng sinh tại các trang trại nuôi tôm thâm canh huyện cần giờ, tp hcm và huyện tân trụ, tỉnh long an từ đó đề xuất giải pháp giám sát và giảm thiểu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.33 MB, 77 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
LÊ NGUYỄN THIÊN KIM
KHẢO SÁT Ô NHIỄM CHẤT KHÁNG SINH
TẠI CÁC TRANG TRẠI NUÔI TÔM THÂM CANH
HUYỆN CẦN GIỜ, TP.HCM VÀ HUYỆN TÂN TRỤ
TỈNH LONG AN TỪ ĐÓ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÁP
GIÁM SÁT VÀ GIẢM THIỂU
Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG
Mã số: 60 85 01 01
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016
Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa - ĐHQG - Tp.
HCM
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS. Đinh Quốc Túc ............................
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Phạm Hồng Nhật ..........................
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Đào Thanh Sơn ....................................
Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày
tháng 08 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS Phùng Chí Sỹ..................
2. PGS.TS Phạm Hồng Nhật.............
3. TS. Đào Thanh Sơn.......................
4. TS. Đặng Vũ Bích Hạnh................
5. TS. Hà Dƣơng Xuân Bảo...............
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
Phùng Chí Sỹ
TRƢỞNG KHOA
Nguyễn Phƣớc Dân
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Lê Nguyễn Thiên Kim .................................... MSHV: 7140487.............
Ngày, tháng, năm sinh: 19/12/1991 ........................................... Nơi sinh: Bến Tre ...........
Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên & Môi trƣờng ................... Mã số : 60.85.01.01.......
I. TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát ô nhiễm chất kháng sinh tại các trang trại nuôi tôm thâm
canh huyện Cần Giờ, Tp.HCM và huyện Tân Trụ, tỉnh Long An từ đó đề xuất giải
pháp giám sát và giảm thiểu ............................................................................................
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: .....................................................................................
-
Nghiên cứu sự biến động và so sánh hàm lƣợng chất kháng sinh trong môi
trƣờng nƣớc và trầm tích trong một chu kì ni tại mơ hình ni tơm thâm canh. .
-
Đề xuất giải pháp giám sát và giảm thiểu ô nhiễm chất kháng sinh từ các trang
trại nuôi tôm thâm canh. ..........................................................................................
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/07/2015..................................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/07/2016 ..................................................
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS. Đinh Quốc Túc ......
Tp. HCM, ngày 15 tháng 07 năm 2016
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
Đinh Quốc Túc
Lê Văn Khoa
TRƢỞNG KHOA KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
Nguyễn Phƣớc Dân
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện Luận Văn Tốt Nghiệp, em đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp
đỡ. Em xin chân thành cám ơn thầy Đinh Quốc Túc đã ln giúp đỡ tận tình, chỉ bảo
định hƣớng nghiên cứu trong giai đoạn làm luận văn của em.
Cảm ơn gia đình đã ln bên cạnh hỗ trợ động viên con trong những khó khăn và quan
trọng của giai đoạn làm luận văn tốt nghiệp.
Cảm ơn bạn Lê Thị Loan Vy, học viên cao học; em Nguyễn Trƣờng An sinh viên đại
học Bách Khoa Tp.HCM và bạn Clément Levasseur; học viên cao học của EPFL
(École Polytechnique Fédérale de Lausanne) đã cùng tham gia trong các đợt lấy mẫu
và quá trình phân tích trong phịng thí nghiệm cũng nhƣ cùng có nhiều thời gian san sẻ
những khó khăn vui buồn trong những ngày làm luận văn.
Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trƣờng, cùng tồn thể q thầy,
cơ trong khoa Môi Trƣờng thuộc trƣờng Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
đã dạy dỗ và truyền đạt cho em nhiều bài học bổ ích và quí báu trong suốt q trình
học tập.
Xin chân thành cảm ơn!
Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016
Lê Nguyễn Thiên Kim
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Việt Nam là một trong các quốc gia xuất khẩu tơm hàng đầu của thế giới vì có nhiều
điều kiện thuận lợi để phát triển ngành này. Trong vịng một thập niên trở lại, nghề
ni tơm phát triển nhanh chóng kéo theo việc ơ nhiễm nguồn nƣớc do chúng mang lại.
Đề tài nghiên cứu ô nhiễm chất kháng sinh trong các trang trại nuôi tôm thâm canh ở
Long An và TP.HCM trong một chu kì ni để theo dõi diễn biến các chất này trong
môi trƣờng nƣớc và trầm tích bằng hai phƣơng pháp lấy mẫu thụ động và lấy mẫu tức
thời. Đề tài thực hiện năm đợt lấy mẫu, mỗi đợt kéo dài hai tuần đã đƣợc tiến hành
trong hai trang trại nuôi tôm khác nhau để định lƣợng nồng độ của mƣời loại kháng
sinh. Các mẫu đã đƣợc phân tích bằng cách sử dụng sắc ký lỏng kết hợp với đầu dò
khối phổ kép (LC-MS/MS). Việc giám sát các trang trại này cho thấy đã có hiện tƣợng
sử dụng sulfamethoxazole, trimethoprim trong trang trại đầu tiên, với nồng độ dƣới 1
μg/L. Tƣơng tự, trang trại thứ hai có sử dụng ciprofloxacine, sulfamethoxazole và
trimethoprim đặc biệt là ciprofloxacine đƣợc phát hiện với nồng độ khá cao, có thời
điểm lên đến hơn 3 μg/L. Bên cạnh đó, sự xuất hiện của một số thuốc kháng sinh với
nồng độ cao trong các kênh dẫn của các trang trại ni tơm có thể dẫn đến sự phát triển
của chủng vi sinh vật kháng kháng sinh.
ABSTRACT
Shrimp farming is one of Viet Nam's leading export - related activities due to the
favorable natural conditions there. The development of shrimp aquaculture in Vietnam
has been impressive during the last decade, so these contaminants are inevitably
detected in aquatic systems. Research topic about antibiotics in intensive shrimp farms
in Long An and HCM city in a breeding cycle for monitoring the evolution of these
substances in water and sediment sampling by two methods: passive and instantaneous
sampling. Five sampling campaigns in a period of two weeks each have been
conducted in two different shrimp farms. Samples have been analyzed using
liquid chromatography combine with mass spectrometry (LC-MS/MS). The monitoring
of these farms shows the use of sulfamethoxazole and the probable use of trimethoprim
in the first farm, at concentrations below 1 μg/L. Similarly, the second one used
sulfamethoxazole ciprofloxacine and trimethoprim, ciprofloxacine particularly was
detected with relatively high concentrations (sometimes be reached to 3 μg /L ).
Moreover, the concentration of some antibiotics in the canals could lead to the
development of antibiotic resistant strains of bacteria.
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Tôi xin cam đoan luận văn sau đây là cơng trình của bản thân. Các số liệu có nguồn
gốc rõ ràng và tuân thủ đúng nguyên tắc. Kết quả trình bày trong luận văn được thu
thập được trong quá trình nghiên cứu là trung thực.
Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016
Tác giả luận văn
Lê Nguyễn Thiên Kim
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1.
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
2.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.................................................................................. 2
3.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................. 2
4.
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................................... 2
5.
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 3
6.
5.1.
Phƣơng pháp luận ........................................................................................... 3
5.2.
Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 5
Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU .................................................................................... 6
6.1.
Ý nghĩa khoa học ............................................................................................ 6
6.2.
Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................ 6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................... 7
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT KHÁNG SINH ........................................................... 8
1.1.1. Định nghĩa ...................................................................................................... 8
1.1.2. Đặc tính lý hóa ................................................................................................ 8
1.1.3. Sự chuyển hóa trong mơi trƣờng .................................................................. 10
1.1.4. Khả năng tích lũy trong môi trƣờng ............................................................. 12
1.1.5. Tác động lên con ngƣời và mơi trƣờng ........................................................ 13
1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC VÀ NGỒI
NƢỚC ......................................................................................................................... 14
1.2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc ................................................ 14
1.2.2. Tổng quan tình hình trong nƣớc ................................................................... 15
1.3. TỔNG QUAN CÁC MƠ HÌNH NI TƠM..................................................... 18
1.3.1. Mơ hình ni tơm quảng canh ...................... Error! Bookmark not defined.
1.3.2. Mơ hình ni tơm quảng canh cải tiến ......... Error! Bookmark not defined.
1.3.3. Mơ hình ni tơm thâm canh ........................................................................ 18
i
1.3.4. Mơ hình ni tơm bán thâm canh ................................................................. 19
1.4. Tổng quan hoạt động nuôi tôm khu vực nghiên cứu .......................................... 19
1.4.1. Khu vực huyện Cần Giờ, TP.HCM .............................................................. 19
1.4.2. Khu vực huyện Tân Trụ, Long An ............................................................... 19
1.5. Tổng quan phƣơng pháp Passive sampling (Lấy mẫu thụ động) ........................ 20
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN .......................................................... 22
2.1. KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................ 23
2.1.1. Khu vực nghiên cứu Cần Giờ, TP.HCM ...................................................... 23
2.1.2. Khu vực nghiên cứu Tân Trụ, Long An ....................................................... 24
2.2. CHẤT KHÁNG SINH NGHIÊN CỨU .............................................................. 25
2.3. QUÁ TRÌNH ĐẶT MẪU POCIS VÀ LẤY MẪU BÙN ................................... 27
2.3.1. Quá trình đặt mẫu POCIS ............................................................................. 27
2.3.2. Quá trình lấy mẫu bùn .................................................................................. 28
2.4. QUÁ TRÌNH THU HỒI VÀ XỬ LÝ MẪU ....................................................... 30
2.4.1. Mẫu POCIS ................................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Mẫu bùn ........................................................ Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THU ĐƢỢC ....................................................................... 34
3.1. KHU VỰC CẦN GIỜ ......................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Chất kháng sinh trong nƣớc .......................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Chất kháng sinh trong bùn ............................ Error! Bookmark not defined.
3.2. KHU VỰC TÂN TRỤ ........................................ Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Chất kháng sinh trong nƣớc .......................... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Chất kháng sinh trong bùn ............................ Error! Bookmark not defined.
3.3. NHẬN XÉT VÀ SO SÁNH NỒNG ĐỘ CHẤT KHÁNG SINH TẠI TÂN TRỤ
VÀ CẦN GIỜ…. ........................................................................................................ 39
CHƢƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU VÀ GIÁM SÁT .................. 41
4.1. GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM CHẤT KHÁNG SINH TRONG NUÔI
TÔM THÂM CANH .................................................................................................. 45
ii
4.2. ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG POCIS GIÁM SÁT
HÀM LƢỢNG CHẤT KHÁNG SINH TRONG NUÔI TÔM .................................. 42
iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BCF
Bioconcentration factor – Chỉ số tích tụ sinh học
GARP
Global Antibiotic Resistance Partnership - Hợp tác toàn cầu về kháng
kháng sinh
HLB
Hydrophilic-lipophilic balance - Độ cân bằng ƣa-kị nƣớc
LC-MS/MS
Liquid chromatography-tandem mass spectrometry – Sắc ký lỏng ghép
đầu dò khối phổ
PES
Polyethersulfone
POCIS
Polar Organic Chemical Integrative Samplers – Lấy mẫu thụ động tích
hợp các chất hữu cơ phân cực.
PRC
Performance Reference Compound
SPE
Solid phase extraction – Trích ly pha rắn
TD50
Toxic dose 50 – Liều gây ra các phản ứng ảnh hƣởng đến các cơ quan
hoặc gây hơn mê cho 50% thú thí nghiệm
TP.HCM
Thành phố Hồ Chí Minh
TWA
Time Weighted Average – Thời gian tính trung bình
iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Đặc tính lý hóa của một vài chất kháng sinh tiêu biểu và tính bền vững của
chúng trong môi trƣờng................................................................................................... 9
Bảng 1.2: Sự phân hủy của các chất kháng sinh trong điều kiện rừng ngập mặn Việt
Nam .............................................................................................................................. 11
Bảng 1.3: Những chất kháng sinh đƣợc sử dụng phổ biến tại huyện Cần Giờ, Tp.HCM
và huyện Cần Đƣớc, Long An ...................................................................................... 16
Bảng 2.1: Các chất kháng sinh nghiên cứu ................................................................... 24
Bảng 4.1: Phân tích SWOT đối với mơ hình ni tơm sinh thái .................................. 38
v
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 0.1: Sơ đồ phƣơng pháp luận ................................................................................. 4
Hình 1.1: Cấu trúc của một POCIS ............................................................................... 20
Hình 2.1: Khu vực nghiên cứu Cần Giờ, TP.HCM ...................................................... 23
Hình 2.2: Khu vực nghiên cứu Tân Trụ, Long An........................................................ 24
Hình 2.3: Qúa trình đặt mẫu POCIS ............................................................................. 26
Hình 2.4: Qúa trình lấy mẫu bùn ................................................................................... 27
Hình 2.5: Qúa trình xử lý và phân tích chất kháng sinh trong mẫu POCIS.................. 27
Hình 2.6: Qúa trình xử lý và phân tích chất kháng sinh trong mẫu bùn ....................... 28
Hình 3.1: Thơng số lý hóa trong ao tơm khu vực Cần Giờ, TP.HCM ......................... 30
Hình 3.2: Thơng số lý hóa trong kênh dẫn nƣớc khu vực Cần Giờ, TP.HCM ............. 30
Hình 3.3: Nồng độ các chất kháng sinh trong nƣớc tại khu vực Cần Giờ .................... 31
Hình 3.4: Nồng độ các chất kháng sinh trong bùn tại khu vực Cần Giờ ...................... 32
Hình 3.5: Thơng số lý hóa trong ao tơm khu vực Tân Trụ, Long An ........................... 33
Hình 3.6: Thơng số lý hóa trong kênh thốt nƣớc khu vực Tân Trụ, Long An ............ 34
Hình 3.7: Nồng độ các chất kháng sinh trong nƣớc tại khu vực Tân Trụ ..................... 35
Hình 3.8: Vỏ thuốc Ciprofloxacin tìm thấy tại ao tơm Tân Trụ ................................... 37
Hình 3.9: Nồng độ các chất kháng sinh trong tại khu vực Tân Trụ .............................. 38
vi
MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một trong những nƣớc xuất khẩu thủy hải sản hàng đầu trên thế giới,
đứng thứ ba thế giới sau Trung Quốc và Ấn Độ. Trong đó, hoạt động ni tơm là một
trong những hoạt động ngƣ nghiệp đƣợc phát triển nhất hiện nay. Điều này đóng phần
khơng nhỏ trong việc thu về ngoại tệ cho nền kinh tế nƣớc nhà. Tuy nhiên, bên cạnh
việc nâng cao chất lƣợng cuộc sống ngƣời dân nuôi tơm và phát triển kinh tế, trong q
trình của hoạt động nuôi tôm sử dụng rất nhiều chất kháng sinh. Chất kháng sinh chiếm
70% thuốc sử dụng trên động vật. Chất kháng sinh cũng đƣợc phát hiện trong nhiều
mặt hàng thủy sản xuất khẩu từ Việt Nam (Nguyen Quoc An, 2009).
Nhƣng ngày nay, nhiều chất kháng sinh đƣợc coi là chất ơ nhiễm nổi bật vì những
nguy hại tiềm ẩn cao đối với môi trƣờng. Nhiều nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất
kháng sinh ảnh hƣởng có hại đối với hệ sinh thái (Halling-Sorensen et al., 1999) và tác
động đến sức khỏe con ngƣời. Sự hiện diện của dƣ lƣợng kháng sinh trong thực phẩm
có thể gây hại cho ngƣời tiêu dùng và sức khỏe cộng đồng, chẳng hạn nhƣ độc tính trực
tiếp hoặc nguy cơ bị nhiễm vi khuẩn đề kháng với thuốc kháng sinh (Reig and Toldra.,
2008).
Đa số các trang trại ni tơm ở Việt Nam có hình thức ni thâm canh để gia tăng
sản lƣợng thu hoạch. Nghiên cứu cho thấy rất nhiều nông dân tại đồng bằng sơng
Mekong bị hấp dẫn bởi hình thức ni thâm canh vì sản lƣợng cao và nguồn lợi nhuận
khổng lồ. Tuy nhiên, điều quan trọng là tại các trang trại nuôi tôm thâm canh theo thời
gian sản lƣợng sẽ giảm đi vì mật độ của từng cá thể quá nhỏ dẫn đến sự lây lan bệnh
nhanh chóng nếu có bệnh dịch xảy ra (Nguyen Van Kinh, 2010). Đứng trƣớc vấn đề
đó, ngƣời dân ni tơm sử dụng một lƣợng lớn chất kháng sinh để phòng và trị bệnh
cũng nhƣ để vệ sinh, diệt tạp trong ao tôm.
Hiện nay, hoạt động nuôi tôm đang rất phát triển tại 2 khu vực nghiên cứu: huyện
Cần Giờ, TP.HCM và huyện Tân Trụ, tỉnh Long An. Trong những năm gần đây, nghề
nuôi tôm đã và đang trở thành “Ngành kinh tế mũi nhọn” của cả hai khu vực. Với điều
1
kiện thuận lợi, lợi nhuận cao và chính sách hỗ trợ của địa phƣơng, hàng ngàn hộ dân đã
mạnh dạn đầu tƣ cho con tơm, chủ yếu là theo hình thức thâm canh. Theo số liệu thống
kê diện tích ni tôm sú tại tỉnh Long An là 6.000 ha năm 2005, đến năm 2020 huyện
Cần Giờ sẽ có hơn 6.000 ha diện tích chun ni tơm. Tuy nhiên, theo thời gian suy
thối mơi trƣờng từ các khu vực ni tơm bắt đầu xuất hiện trong đó có sự có mặt của
chất kháng sinh.
Chính vì tính cấp thiết nhƣ vậy, mà đề tài nghiên cứu “Khảo sát ô nhiễm chất
kháng sinh tại các trang trại nuôi tôm thâm canh huyện Cần Giờ, TP.HCM và huyện
Tân Trụ, tỉnh Long An từ đó đề xuất giải pháp giảm thiểu và giám sát” không những
giúp ích việc quản lý nguồn ơ nhiễm chất kháng sinh đƣợc sử dụng trong nghề ni
tơm mà cịn giúp hoạt động ni tơm nói riêng và nền ngƣ nghiệp Việt Nam nói chung
phát triển bền vững, thân thiện với môi trƣờng.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là:
1. Nghiên cứu sự biến động và so sánh hàm lƣợng chất kháng sinh trong môi
trƣờng nƣớc và trầm tích trong một chu kỳ ni tại mơ hình nuôi tôm thâm canh.
2. Đề xuất giải pháp giám sát và giảm thiểu ô nhiễm chất kháng sinh từ các trang
trại nuôi tôm thâm canh.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Để đạt đƣợc mục tiêu nghiên cứu cần thực hiện các nội dung sau:
(1) Lựa chọn khu vực, chất kháng sinh nghiên cứu.
(2) Nghiên cứu sự biến động và so sánh hàm lƣợng chất kháng sinh trong mơi
trƣờng nƣớc và trầm tích tại hai trang trại nuôi tôm thâm canh.
(3) Đề xuất giải pháp giảm thiểu và giám sát ô nhiễm chất kháng sinh trong các trang
trại nuôi tôm thâm canh.
4. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
2
Các chất kháng sinh trong môi trƣờng nƣớc mặt và bùn từ các trại nuôi tôm thâm
canh ở Tân Trụ và Cần Giờ.
5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
5.1. Phƣơng pháp luận
Trình tự quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn đƣợc minh họa bởi sơ đồ sau:
3
Chọn lựa khu vực
nghiên cứu
Chọn lựa
chất kháng sinh
Chọn
n
Chọn
n
- Huyện Cần Giờ, TP.HCM
- Huyện Tân Trụ, Long An
- 10 chất kháng sinh
Lấy mẫu
- Phƣơng pháp lấy mẫu chủ động (Grab sampling)
- Phƣơng pháp lấy mẫu thụ động (Passive sampling)
Phân tích
- Phƣơng pháp phân tích HPLC-MS/MS
Xử lý số liệu
Giải pháp giảm thiểu,
giám sát ơ nhiễm
Hình 0.1: Sơ đồ phƣơng pháp luận
Nghiên cứu về ô nhiễm chất kháng sinh tại các trang trại nuôi tôm thâm canh ở hai
khu vực Cần Giờ và Tân Trụ là nghiên cứu về sự hiện diện và biến đổi của chất kháng
sinh trong môi trƣờng theo thời gian trong một chu kì ni tơm tại hai khu vực nghiên
cứu. Thơng qua q trình lấy mẫu chủ động và tổng quan tài liệu để xác định những
chất kháng sinh cần nghiên cứu, theo dõi sự biến đổi nồng độ chất trong nƣớc, trầm
tích theo thời gian bằng phƣơng pháp lấy mẫu thụ động. Từ đó đƣa ra kết quả, so sánh
hàm lƣợng những chất nghiên cứu, đề xuất những biện pháp thích hợp nhằm giảm
thiểu sử dụng thuốc kháng sinh trong hoạt động nuôi tôm ở hai khu vực nghiên cứu nói
riêng và Việt Nam nói chung.
4
5.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong luận văn thực hiện đồng thời các phƣơng pháp nghiên cứu sau đây:
a) Phương pháp thu thập thông tin, tài liệu liên quan:
-
Các thông tin thu thập bao gồm: số liệu, tài liệu liên quan đến các chất kháng
sinh đƣợc sử dụng nhiều trong nuôi tơm, đặc tính lý hóa, tính bền vững và độc
tính của chúng trong mơi trƣờng nƣớc, trầm tích trên thế giới cũng nhƣ tại Việt
Nam. Nguồn sƣu tầm thông tin từ các tài liệu đã đƣợc công bố, các bài luận, tài
liệu nghiên cứu, internet,…
-
Khảo sát thực tế nhằm thu thập các thơng tin về khu vực có nhiều hoạt động
nuôi tôm cũng nhƣ các chất kháng sinh mà các đại lý thuốc thƣờng phân phối
cho các trang trại nuôi tôm thâm canh ở Long An và Cần Giờ để thực hiện nội
dung (1) “Lựa chọn khu vực và chất kháng sinh nghiên cứu”.
b) Phương pháp lấy mẫu và phân tích
Phương pháp lấy mẫu nước
-
Vị trí đặt mẫu: trong ao tôm, kênh và sông xung quanh ao tôm.
-
Áp dụng phƣơng pháp lấy mẫu tức thời (Grab sampling) và phƣơng pháp lấy
mẫu thụ động (Passive sampling).
-
Thời gian đặt mẫu POCIS: từ lúc chuẩn bị ao nuôi tôm cho đến khi thu hoạch (3
tháng). Trong đó mỗi POCIS đƣợc thu hồi sau 14 ngày để tiếp tục đặt POCIS
mới.
-
Mẫu POCIS sau khi lấy về đƣợc trữ lạnh ở nhiệt độ -180C cho đến khi phân tích.
Phương pháp lấy mẫu trầm tích
-
Vị trí lấy mẫu: trong ao tơm, kênh xung quanh ao tôm.
-
Mẫu bùn đƣợc lấy là lớp bùn mặt (bề dày khoảng 0 - 10cm), lấy 200g bùn.
-
Thời gian lấy mẫu: 1 lần/tháng trong 3 tháng.
-
Mẫu bùn sau khi lấy về đƣợc trữ lạnh ở nhiệt độ -180C cho đến khi phân tích.
5
Phương pháp phân tích
Phân tích các chỉ tiêu bằng máy Sắc ký lỏng ghép đầu dò khối phổ LCMS/MS
-
(tại EPFL-Thụy Sĩ và tại Phịng thí nghiệm trọng điểm ĐHQG Tp.HCM Cơng
nghệ Hóa học và Dầu khí thuộc trƣờng Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM).
c) Phương pháp xử lý số liệu:
-
Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng trong nội dung (2) “Nghiên cứu sự biến động và
so sánh hàm lƣợng chất kháng sinh trong mơi trƣờng nƣớc và trầm tích tại hai
trang trại nuôi tôm thâm canh”
-
Các số liệu sau khi phân tích đƣợc xử lý bằng phần mềm Excel. Các kết quả
đƣợc biểu diễn dƣới dạng bảng biểu, đồ thị giúp minh họa các đánh giá và kết
luận.
6. Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU
6.1. Ý nghĩa khoa học
Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu về sự hiện diện và hiện trạng ô nhiễm của
một số chất kháng sinh trong môi trƣờng nƣớc và trầm tích tại các trang trại ni tôm
thuộc khu vực huyện Cần Giờ và huyện Tân Trụ. Bằng cách áp dụng phƣơng pháp lấy
mẫu thụ động cho kết quả về hàm lƣợng chất kháng sinh chính xác hơn, cung cấp
những thông tin cần thiết để đánh giá tác động môi trƣờng từ các chất kháng sinh của
trang trại ni tơm tại Việt Nam. Ngồi ra, đây cịn là nguồn tài liệu cho việc phát triển
vấn đề nghiên cứu về chất kháng sinh tích lũy trong chuỗi sinh thái tại hai khu vực
nghiên cứu.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Luận văn ứng dụng các phƣơng pháp nghiên cứu, khảo sát và phân tích xem xét để
biết đƣợc sự hiện diện, biến đổi của các chất kháng sinh tại khu vực ni tơm Cần Giờ
và Tân Trụ từ đó đƣa ra các giải pháp quản lý giám sát và giảm thiểu tác động đến môi
trƣờng từ nƣớc thải nuôi tôm cũng nhƣ đề xuất quy trình ni tơm hạn chế sử dụng
thuốc kháng sinh nhằm bảo vệ nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm và tài nguyên đất.
6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
7
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT KHÁNG SINH
1.1.1. Định nghĩa
Kháng sinh (Antibiotics) là chất hóa học nguồn gốc vi sinh (nấm hoặc vi khuẩn),
có khả năng ức chế, thậm chí tiêu diệt một số vi khuẩn hay vi sinh vật. Các chất này
đƣợc điều chế bằng cách chiết xuất hay bán tổng hợp (Waksman, 1961).
1.1.2. Đặc tính lý hóa
Đặc tính lý hóa của chất kháng sinh nghiên cứu sẽ là những nhân tố cho phép xác
định khả năng gây ô nhiễm tiềm ẩn của chúng trong mơi trƣờng. Những đặc tính lý
hóa: hệ số phân chia octanol/nƣớc (Kow), hệ số hấp thụ (Kd), sự bay hơi, độ ion hóa, …
Sự bay hơi: hằng số Henry của các chất kháng sinh rất thấp, từ âm đến 2x10-26 PaL
mol-1 (Thiele-Bruhn, 2003) chỉ định rằng chúng rất ít bay hơi cho dù từ một dung môi.
Thế nhƣng không loại trừ khả năng sự hiện diện của chúng trong khơng khí và hấp thụ
trong các hạt bụi lơ lửng.
Độ hòa tan trong nƣớc: độ hòa tan của các chất kháng sinh rất khác nhau từ một vài
mg/L (oxolinic acid: 634 mg/L) đến hàng trăm g/L (norfloxacine 178 g/L). Thế nhƣng
độ hòa tan của một số chất vẫn chƣa đƣợc xác định.
Hòa tan trong lipid: các chất kháng sinh thƣờng có hệ số phân chia octanol/nƣớc
(LgKow) nhỏ hơn 3 (Tamtam et al., 2008), tại ngƣỡng này đƣợc coi là ƣa mỡ và có khả
năng tích tụ sinh học.
Phân chia pha rắn và lỏng: Kd là hệ số phân chia của một chất giữa pha rắn và pha
lỏng. Kd càng cao phân tử càng có xu hƣớng hấp thụ, và ngƣợc lại, Kd thấp dẫn đến
tính ƣa nƣớc với nguy cơ thấm và di chuyển trong đất. Các chất kháng sinh có giá trị
Kd rất khác nhau thay đổi từ 0,3 tới 6310 L/kg (Tolls, 2001) tùy theo đặc tính lý hóa
của phân tử và tính chất của đất, vì vậy khả năng hấp phụ và di động của chúng trong
đất cũng rất khác nhau.
Đặc tính lý hóa của một vài chất kháng sinh tiêu biểu đƣợc thể hiện trong Bảng 1.1
8
Bảng 1.1: Đặc tính lý hóa của một vài chất kháng sinh tiêu biểu và tính bền vững
của chúng trong mơi trƣờng
Kd
Nhóm
Chất kháng sinh pKa LogKow
(L
-1
Kg )
Macrolides
Erythromycin
Diaminopyrimidines Trimethoprim
Sulfamethocin
Sulfamides
Sulfamethoxazole
Enrofloxacin
Norfloxacin
Fluoroquinolones
Ciprofloxacin
Ofloxacin
8,9c
3,2 ;
6,7
c
2,7 ;
7,7
a
1,8 ;
5,6
c
6,2 ;
8,3
a
6,2 ;
8,3
c
5,9 ;
8,9a
5,9 ;
8,3
a
3,1 ;
d
2,5
0,7d
0,9a
0,9
1,1a
-1,1a
Độ
Bền
Koc (L
hòa
vững :
Kg-1)
tan(g
TD50
L-1)
(ngày)
2e
Đ : 11f
10e
-
1680-
-
f
3990
0,6-
a
3,1
208
60-
-
h
300
7,7- 16500l
4a
5612 77x10
-
2,3h
Đ : 110f,
N : > 42b
60-
a
B : 100b,
-
1,5a
Đ : 18,6g
3,9h
N: > 21
130a
-
178h
-
0,4a
430a 61000a
30a
0,4a
310a 44100a 28,3h
N:249h
N : 10,6e
*- : không xác định; N: nƣớc, Đ: đất, B: bùn đáy
a : Tolls, 2001, b : Kümmerer, 2009, c : Sorum, 2006, d : Hirsch et al., 1999, e :
Kemper et al., 2006, f : Golet et al., 2002, g : Thiele-Bruhn, 2003, h : Tamtam et al.,
2008, i : Halling-Sorensen et al., 1998, j : Verma, 2007, k : Délépée et al., 2004, l :
Thiele-Bruhn , 2003, m : Gobel et al., 2007, n : Touraki., 1999.
9
1.1.3. Sự chuyển hóa trong mơi trƣờng
a) Sự phân hủy
Sự phân hủy của chất kháng sinh trong môi trƣờng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ:
cấu trúc hóa học, độ pH, sự hiện diện của vi khuẩn và ánh sáng…
Thủy phân: Q trình thủy phân là con đƣờng chính của sự phân hủy nhóm βlactamines, penicillin trong mơi trƣờng, vì vậy những phân tử này rất hiếm khi phát
hiện trong môi trƣờng (Hirsch et al., 1999).
Phân hủy quang học: phân hủy quang học là sự phân hủy chính các phân tử nhạy
cảm với ánh sáng, chẳng hạn nhƣ quinolones, sulfonamides và các tetracyclines. Hiện
tƣợng này phụ thuộc vào cƣờng độ ánh sáng mặt trời, độ sâu và độ đục của nƣớc (Tore
et al., 1995). Nghiên cứu về tetracycline trong các loại nƣớc khác nhau đã chỉ ra rằng
thời gian bán hủy của tetracycline phụ thuộc vào môi trƣờng và thời gian tiếp xúc với
ánh sáng: khi tiếp xúc với ánh sáng, chu kỳ bán rã là 32, 2 và 3 ngày trong nƣớc cất,
nƣớc sông và nƣớc đầm lầy trong khi trong trƣờng hợp khơng có ánh sáng, chu kỳ bán
rã là 83, 18 và 13 ngày (Verma et al., 2007)
Phân hủy sinh học: có nhiều nghiên cứu về phân hủy sinh học của chất kháng sinh
trong quá trình xử lý nƣớc thải (Kolpin et al., 2004), ngƣợc lại phân hủy sinh học trong
đất và vùng nƣớc tự nhiên ít đƣợc nghiên cứu. Nghiên cứu phân hủy sinh học của 18
loại thuốc kháng sinh trong điều kiện yếm khí, kết quả cho thấy khơng có sự phân hủy
sinh học của 17 trên 18 phân tử nghiên cứu trong đó có erythromycin, tetracycline,
chlortetracycline, amoxicillin, trimethoprim các sulfamethoxazole, ofloxacin và
vancomycin. Một nghiên cứu khác của Meyerhoff, 2003 cho thấy tylosin nhanh chóng
bị phân hủy hiếu khí trong phân bị, gà và lợn với chu kỳ bán rã tƣơng ứng là 6,2 - 7,6
và 7,6 ngày.
b) Di chuyển trong đất
Trong đất, sự di chuyển của chất kháng sinh bị ảnh hƣởng bởi sự kết hợp của nhiều
yếu tố, bao gồm đặc tính lý hóa, độ hịa tan trong nƣớc, độ pH của đất, khả năng trao
đổi cation, hàm lƣợng đá vôi trong đất cũng nhƣ hàm lƣợng các chất hữu cơ. Nhóm
quinolones và tetracyclines đƣợc coi hấp thụ mạnh trong đất, vì vậy tính di động cũng
10
hạn chế. Nghiên cứu trong đất cho thấy mức độ của tetracyline đã giảm từ 225 mg/kg
đến 110 mg/kg sau 7 ngày và 5 mg/kg sau 28 ngày kể từ ngày áp dụng. Ngƣợc lại, các
sulfonamides đƣợc cho là không hấp thụ trong đất và di chuyển rất nhanh trong đất để
đến môi trƣờng nƣớc (Tolls, 2001; Thiele-Bruhn, 2003). Bảng 1.2 thể hiện sự phân
hủy các chất kháng sinh trong điều kiện rừng ngập mặn tại Việt Nam.
Bảng 1.2: Sự phân hủy của các chất kháng sinh trong điều kiện rừng ngập mặn
Việt Nam
Phân hủy trong môi trƣờng nƣớc
Chất kháng sinh
Phân hủy quang học
Thủy phân
Phân hủy sinh học
Enrofloxacin
Có
Khơng
-
Ciprofloxacin
Có (Cao)
Thấp
Thấp
Trimethoprim
Khơng
Khơng
Khơng
Sulfamethoxazole
Khơng
Khơng
Khơng
Có (Cao)
Thấp
Thấp
-
Khơng
Khơng
Có (Cao)
-
-
Griseofulvin
-
-
-
Rimpapicin
-
-
-
Oxolinic acid
Sulfadiazin
Oxytetracycline
(-): Không xác định
(Nguồn: Hoang et al., 2011)
11
