Nghiên cứu khả năng sử dụng vi khuẩn vibrio fischeri để tạo kit phát hiện nhanh độc tính cấp của nước sinh hoạt luận văn thạc sĩ nông nghiệp

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VI KHUẨN
Vibrio fischeri ĐỂ TẠO KIT PHÁT HIỆN NHANH
ĐỘC TÍNH CẤP CỦA NƯỚC SINH HOẠT

Ngành:

Khoa học mơi trường

Mã số :

8 44 03 01

Người hướng dẫn khoa học:

1. TS. Nguyễn Văn Hoàng
2. TS. Nguyễn Thị Minh

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Dung

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, tơi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Tơi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới TS. Nguyễn Văn Hoàng và TS.
Nguyễn Thị Minh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và
nghiên cứu.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy - cô giáo trong khoa Môi trường, trường Học
viện Nông nghiệp Việt Nam đã truyền đạt cho tơi nhiều kiến thức q báu.
Tơi xin được gửi lời cảm ơn tới TS.Phạm Kiên Cường, ThS Bùi Thị Thu Hà,
phịng Cơng nghệ Hóa sinh, phịng Cơng nghệ sinh học và phịng Thực nghiệm và
chuyển giao cơng nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tơi trong q trình làm
luận văn.
Cuối cùng tơi xin được tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè những người đã
luôn bên cạnh và ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập.
Luận văn được thực hiện dưới sự hỗ trợ kinh phí của đề tài cấp bộ Quốc phòng
“Nghiên cứu chế tạo KIT phát hiện nhanh độc tính của nguồn nước cấp cho sinh hoạt,
ứng dụng trong hoạt động dã ngoại của bộ đội”

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Dung

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ......................................................................................................................i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục .......................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ........................................................................................................ v
Danh mục bảng .................................................................................................................vi
Danh mục hình ................................................................................................................ vii
Trích yếu luận văn ............................................................................................................ix
Thesis abstract.................................................................................................................... x
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................................. 1

1.2.

Giả thuyết khoa học........................................................................................................................ 2

1.3.

Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................................................... 2

1.4.

Phạm vi nghiên cứu........................................................................................................................ 2

1.5.

Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................... 3

Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 4
2.1.

Độc tính cấp của nguồn nước ....................................................................................................... 4

2.1.1.

Khái niệm ............................................................................................................ 4

2.1.2.

Nguyên nhân gây độc tính cấp ............................................................................ 5

2.1.3.

Tác động do độc tính cấp .................................................................................... 9

2.2.

Các phương pháp và thiết bị để phát hiện độc tính cấp trong nguồn nước trên thế
giới và việt nam ............................................................................................................................. 18

2.2.1.

Một số phương pháp phát hiện độc tính cấp sử dụng máy móc, thiết bị
trong phịng thí nghiệm ..................................................................................... 18

2.2.2.

Phát hiện độc tính dựa trên cảm biến sinh học ................................................. 19

2.3.

Cơ sở khoa học của việc sản xuất KIT xác định độc tính của mơi trường nước
bằng vi khuẩn Vibrio fischeri ...................................................................................................... 23

2.3.1.

Đặc tính phát quang của Vibrio fischeri và ảnh hưởng của chất độc đến
độ phát quang của vi khuẩn .............................................................................. 23

2.3.2.

Chế tạo KIT phát hiện nhanh độc tính cấp nguồn nước ................................... 29

Phần 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 32

iii


3.1.

Địa điểm nghiên cứu .................................................................................................................... 32

3.2.

Thời gian nghiên cứu ................................................................................................................... 32

3.3.

Đối tượng/vật liệu nghiên cứu .................................................................................................... 32

3.4.

Nội dung nghiên cứu.................................................................................................................... 33

3.5.

Phương pháp nghiên cứu............................................................................................................. 33

3.5.1.

Phương pháp phân tích xác định kim loại nặng và hóa chất bảo vệ thực
vật. ...............................................................................................................................33

3.5.2.

Phương pháp thực nghiệm ................................................................................ 34

3.5.3.

Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 43

Phần 4. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 44
4.1.

Nghiên cứu xác định các điều kiện nuôi cấy tạo vi khuẩn Vibrio fischeri ........................... 44

4.1.1.

Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy đến tốc độ sinh trưởng và cường
độ phát quang .................................................................................................... 44

4.1.2.

Nghiên cứu xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển và phát
quang của vi khuẩn Vibrio fischeri ................................................................... 47

4.2.

Nghiên cứu sự ức chế của một số hóa chất độc hại đến sự phát quang của vi
khuẩn Vibrio fischeri .................................................................................................................... 51

4.2.1.

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kim loại nặng ............................................ 51

4.2.2.

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hóa chất bảo vệ thực vật ........................... 57

4.2.3.

Nghiên cứu nâng cao khả năng ức chế phát quang của một số chất độc .......... 59

4.3.

Nghiên cứu xác định quy trình sản xuất KIT phát hiện nhanh độc tính cấp của
nguồn nước .................................................................................................................................... 62

4.3.1.

Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện bảo quản ................................................ 62

4.3.2.

Nghiên cứu các thành phần phụ trợ .................................................................. 67

4.3.3.

Nghiên cứu đề xuất quy trình tạo KIT phát hiện nhanh độc tính cấp
nước sinh hoạt ................................................................................................... 68

4.3.4.

Nghiên cứu thử nghiệm .................................................................................... 70

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ...................................................................................... 72
5.1.

Kết luận ............................................................................................................. 75

5.2.

Kiến nghị........................................................................................................... 75

Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 76
Phụ lục .......................................................................................................................... 85

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

Nghĩa tiếng việt

DDT

dicloro diphenyl tricloroetan

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

BTNMT

Bộ Tài ngun và Mơi trường

BYT

Bộ Y tế

HCBVTV

Hóa chất bảo vệ thực vật

RLU

(Relative Light Units) Đơn vị ánh sáng tương đối

OD600

(Optical Density 600 nm) Mật độ quang học tại bước sóng 600 nm
(World Health Organization) Tổ chức y tế thế giới

WHO

(Joint Expert Committee of Food Additives) Ủy ban chuyên gia

JECFA

về phụ gia thực phẩm
(International Agency for Research on Cancer) Tổ chức ung thư

IARC

thế giới
(Flame Atomic Absorption Spectrometry) Phương pháp hấp phụ

F - AAS

nguyên tử ngọn lửa
(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry) Phương
pháp khối phổ plasma cảm ứng

ICP – MS 666

Hexancloxyclohecxan

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Hiện trạng tồn dư HCBVTV tại các kho trên toàn quốc ................................ 7
Bảng 2.2. Biểu hiện lâm sàng và các triệu chứng nhiễm độc thuốc BVTV ................. 14
Bảng 2.3. Theo dõi sự thay đổi hành vi của cá liên kết với điều kiện stress khác
nhau ........................................................................................................................ 20
Bảng 3.1. Các thành phần môi trường nuôi cấy ........................................................... 34

Bảng 3.2. Các thành phần môi trường bảo quản lỏng .................................................. 41
Bảng 3.3. Các thành phần môi trường đông khô .......................................................... 43
Bảng 4.1. Mật độ tế bào vi khuẩn Vibrio fischeri trong các môi trường nuôi cấy ....... 47
Bảng 4.2. Hiệu suất quang học xét nghiệm độc tính đối với As(V), Pb(II),
Hg(II), DDT, Lindane, 2,4D (thời gian tiếp xúc 30 phút) ............................ 60
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của thành phần đông khô và nhiệt độ bảo quản đến cường
độ phát quang của vi khuẩn Vibrio ficheri ................................................... 65
Bảng 4.4. Kết quả thử nghiệm đánh giá bộ KIT tự tạo và bộ KIT của hãng
ModernWater (Hoa Kỳ) ............................................................................... 71

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1.

Thiết bị phát hiện chất độc Microtox ........................................................... 21

Hình 2.2.

Thiết bị phát hiện chất độc DeltaTox II ....................................................... 22

Hình 2.3.

Toxi-Screening KIT ...................................................................................... 23

Hình 2.4.

Cấu trúc vi khuẩn Vibrio fischeri ................................................................. 24

Hình 2.5.

Lồi mực Euprymna scolopes sống cộng sinh với Vibrio fischeri ............... 25

Hình 2.6.

Vùng gen qui định khả năng phát quang của Vibrio fischeri (Golnaz,
2011)............................................................................................................................ 27

Hình 2.7.

Cơ chế điều hòa phát quang sinh học của Vibrio fischeri (Ting, 2016) ....... 27

Hình 2.8.

Cơ chế tác động đến khả năng phát quang của Vibrio fischeri gây ra
bởi hai độc chất (Ting, 2016) ....................................................................... 28

Hình 4.1.

Tương quan tốc độ sinh trưởng (thể hiện qua giá trị OD600) và cường
độ phát quang (thể hiện qua giá trị photon light, đơn vị RLU) của
Vibrio fischeri trong Photobacterium và MT K 2% .................................... 47

Hình 4.2.

Vibrio fischeri được ni lỏng trên MT K 2% (trái), Photobacterium
(phải) sau 23h ............................................................................................... 46

Hình 4.3.

Mức độ phát quang của Vibrio fischeri trong môi trường
Photobacterium và MT K 2%, sau 23h ........................................................ 47

Hình 4.4.

Ảnh hưởng của pH mơi trường đến sự phát triển và phát quang của
Vibrio fischeri ............................................................................................... 48

Hình 4.5.

Ảnh hưởng của nồng độ NaCl trong mơi trường đến sự phát triển và
phát quang của Vibrio fischeri...................................................................... 49

Hình 4.6.

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến sự phát triển và phát quang
của Vibrio fischeri ........................................................................................ 50

Hình 4.7.

Sự ảnh hưởng của As5+ đến cường độ phát quang của Vibrio fischeri ........ 52

Hình 4.8.

Sự ảnh hưởng của Pb2+ đến cường độ phát quang của Vibrio fischeri......... 54

Hình 4.9.

Sự ảnh hưởng của Hg2+ đến cường độ phát quang của Vibrio fischeri ........ 55

Hình 4.10. Sự ảnh hưởng của DDT đến cường độ phát quang của Vibrio fischeri ....... 57
Hình 4.11. Sự ảnh hưởng của Lindane (666) đến cường độ phát quang của Vibrio
fischeri .......................................................................................................... 58
Hình 4.12. Sự ảnh hưởng của 2,4 D đến cường độ phát quang của Vibrio fischeri ....... 59

vii


Hình 4.13. Sự ảnh hưởng của nồng độ vi khuẩn đến cường độ phát quang trong
vi cầu alginate............................................................................................... 61
Hình 4.14. Sự ảnh hưởng của thành phần chất bảo quản đến độ phát quang của vi
khuẩn (5ºC)................................................................................................... 63
Hình 4.15. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ khi bảo quản với sữa gầy 10% đến độ phát
quang của vi khuẩn ....................................................................................... 64
Hình 4.16. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ khi bảo quản vi khuẩn đông khô với sữa
gầy 10% đến độ phát quang của vi khuẩn .................................................... 66
Hình 4.17. Thành phần bộ KIT phát hiện độc tính cấp của nguồn nước ....................... 68
Hình 4.18. Quy trình tạo KIT phát hiện nhanh độc tính cấp của nước sinh hoạt ........... 68
Hình 4.19. Bộ KIT phát hiện độc tính cấp của nguồn nước ........................................... 70

viii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Thị Dung
Tên luận văn: “Nghiên cứu khả năng sử dụng vi khuẩn Vibrio fischeri để tạo KIT phát
hiện nhanh độc tính cấp của nước sinh hoạt”.
Ngành: Khoa học môi trường

Mã Số: 8 44 03 01

Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
Đề tài "Nghiên cứu khả năng sử dụng vi khuẩn Vibrio fischeri để tạo KIT phát
hiện nhanh độc tính cấp của nước sinh hoạt" được tiến hành nhằm mục đích: Xác định
các tính chất, đặc trưng của chủng vi khuẩn Vibrio fischeri làm cơ cở để xây dựng quy
trình chế tạo KIT phát hiện nhanh độc tính cấp của nước sinh hoạt (do ô nhiễm, sự cố)
dựa trên khả năng ức chế sự phát quang vi khuẩn Vibrio fischeri, áp dụng cho điều kiện
dã ngoại hoặc thực địa vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo,....
Kết quả đã nghiên cứu xác định điều kiện nuôi cấy tối ưu bao gồm môi trường
nuôi cấy và các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ phát quang của vi khuẩn (nhiệt độ, pH,
độ muối). Môi trường nuôi cấy Vibrio fischeri phù hợp là Photobacterium ở tốc độ lắc
200 vòng/phút, nhiệt độ 26ºC, pH 6-7, NaCl 2%.
Vi khuẩn tươi Vibrio fischeri có khả năng phát hiện độc tính của kim loại nặng và
hóa chất bảo vệ thực vật. Tuy nhiên nồng độ phát hiện ở mức cao so với QCVN (1925.000 lần). Ngưỡng phát hiện của Pb 0,003-0,75 mg/l; As 0,8-102,4 mg/l; Hg 0,00120,16mg/l; DDT 40-70mg/l; 2,4 D 15-45 mg/l; Lindane 35-55 mg/l. Q trình bọc vi cầu
alginate có thể gia tăng độ nhạy cho vi khuẩn (4-2.470 lần), mật độ vi khuẩn tối ưu cho
quá trình bọc vi cầu alginate trong khoảng OD600 0,75-0,9.
Bảo quản lỏng bằng môi trường sữa gầy 10% kết hợp bọc vi cầu alginate ở nhiệt
độ lưu giữ 5oC được nghiên cứu là phù hợp nhất cho quá trình tạo KIT. Lượng ánh sáng
cịn lại của phương pháp này sau 6 tháng vẫn đạt 8,9.104 RLU/ml. Trên cơ sở đó, quy
trình tạo KIT được đề xuất dựa trên giống đã được phân lập, sau khi nhân giống và lên
men, thu sinh khối, tiến hành bổ sung sữa gầy 10% kết hợp bọc vi cầu alginate, sau đó
bảo quản lạnh ở 5oC.
Độ nhạy của bộ KIT tạo thành tương đương với bộ KIT đang bán trên thị
trường của hãng Modern Water (Hoa Kỳ), và chiếm ưu thế hơn ở giá thành và điều
kiện bảo quản.

ix

THESIS ABSTRACT
Master candidate: Nguyen Thi Dung
Thesis title: "Research on the use of Vibrio fischeri bacteria to create a KIT for
detecting acute toxicity of domestic water".
Major: Environment

Code number: 60 44 03 01

Educational organization: Viet Nam National University of Agriculture
The subject "Research on the use of Vibrio fischeri bacteria to create a KIT for
detecting acute toxicity of domestic water" was conducted in order to: Identify the
properties and characteristics of Vibrio fischeri bacteria to set up a process for the rapid
detection of acute toxicity of domestic water (due to pollution, malfunction) based on
inhibition of Vibrio fischeri bacterial luminescence, for application of outside condition,
border, island areas, ....
The results of the study determined the optimum culture conditions including
culture medium and factors which influent to the luminous intensity of the bacteria
(temperature, pH, salinity). The appropriate culture medium for Vibrio fischeri is
Photobacterium at a rate of 200 rpm, temperature 26 °C, pH 6-7, NaCl 2%.
Fresh bacteria Vibrio fischeri is capable of detecting the toxicity of heavy metals
and plant protection chemicals. However, the level of detection was higher than QCVN
(19-25,000 times). Detection threshold of Pb is 0.003-0.75 mg/l; As 0.8-102.4 mg/l; Hg
0.0012-0.16mg/l; DDT 40-70mg/l; 2.4 D 15-45 mg/l; Lindane 35-55 mg/l. Coating of
alginate microspheres can increase bacterial sensitivity (4-2.470 times), the optimum
bacterial density for this process within OD600 0.75-0.9.
Liquid storage by 10% skin milk in combination with alginate microspheres at
5°C was the most suitable method for KIT production. The remaining light of bacteria,
preserved by this method after 6 months was still 8.9.104 RLU/ml. For this reason, the
KIT production process was proposed based on the isolated bacteria, after propagation
and fermentation, biomass collection, supplemented 10% skim milk combined with

alginate microspheres, then storage at 5ºC.
The sensitivity of the KIT is compared to the KIT from Modern Water (USA),
that sold in the market, and the result showed that it predominates in cost and
storage conditions.

x


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Độc tính cấp là độc tính diễn ra trong thời gian phơi nhiễm ngắn. Hiện
nay ở nước ta, độc tính cấp do kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật trong
nước sinh hoạt đang trở thành vấn đề cấp bách. Độc tính cấp trong nước gây
ngộ độc, bệnh tật nguy hiểm cho con người và động vật. Điển hình đó là bệnh
ung thư biểu mô da, phế quản, phổi,... do asen; bệnh itai itai, ouch ouch do
cadimi; các bệnh về rối loạn thần kinh, cảm xúc, viêm lợi, run chân,...khi bị
nhiễm độc thủy ngân;....
Hiện tại đã có nhiều phương pháp phát hiện độc tính cấp, bao gồm phương
pháp truyền thống và phương pháp hiện đại. Phương pháp truyền thống đã sử
dụng cá (McFetters, 1983; Coleman, 1985; Reteuna, 1989; Wang, 1991) để xác
định từng độc chất kim loại đơn lẻ, được ứng dụng như phương pháp xác định
độc học môi trường. Phương pháp phân tích hiện đại có thể phát hiện kim loại ở
nồng độ vết như: phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), plasma cảm
ứng (ICP) quang phổ phát xạ nguyên tử và phương pháp khối phổ plasma cảm
ứng (ICP-MS). Những phương pháp này tuy có độ nhạy cao và phân tích được
nhiều kim loại nhưng địi hỏi máy móc, trang thiết bị hiện đại, khó có thể ứng
dụng ngồi phịng thí nghiệm. Hiện nay phương pháp thường được sử dụng để
phát hiện nhanh độc tính cấp của kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật trong
nước là sử dụng vi khuẩn phát quang Vibrio fischeri. Vibrio fischeri là một loại
vi khuẩn dị dưỡng, Gram âm, dạng hình que, có hai roi để hỗ trợ di chuyển và nó

có khả năng phát quang nhờ sản phẩm phụ của hô hấp nội bào. Khi phá vỡ hoạt
động sống bình thường của vi khuẩn làm cản trở quá trình hô hấp, khiến chúng
giảm khả năng phát quang.
Trên thế giới, các nhà khoa học đã chế tạo thành công bộ thuốc thử
Microtox có thành phần chủ yếu là Vibrio fischeri dạng đơng khơ. Bộ thuốc thử
trên có thể phát hiện khoảng 2.700 hoá chất, trong 15  60 phút và chi phí hiệu
quả thấp. Tuy nhiên, bộ thuốc thử cịn một số tồn tại như: bảo quản thuốc thử cần
nhiệt độ thấp (-15 oC đến - 25oC), mất nhiều thời gian và với riêng nước ta thì
phải nhập ngoại. Ở Việt Nam, việc sử dụng vi khuẩn được tiêu chuẩn hóa trong
TCVN 6831:2010 và được đề cập trong nhiều nghiên cứu. Năm 2006, Đỗ Hồng

1


Lan Chi và cộng sự đã sử dụng vi khuẩn phát quang trong thiết bị nhập ngoại
Microtox 500 Model Analyser để đo độc tính của bùn thải cơng nghiệp, trong đó
các kim loại nặng được đo riêng lẻ. Tóm lại, sử dụng vi khuẩn Vibrio fischeri để
đánh giá độc tính của môi trường nước cần nhập ngoại thuốc thử, cần thời gian
và khơng đánh giá độc tính cho hỗn hợp kim loại trong nước sinh hoạt thực tế.
Việc chủ động tạo nguồn vi khuẩn phát hiện nhanh độc tính cấp trong nước sinh
hoạt là điều cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn. Với tất cả lí do kể trên, tôi thực
hiện đề tài "Nghiên cứu khả năng sử dụng vi khuẩn Vibrio fischeri để tạo KIT
phát hiện nhanh độc tính cấp của nước sinh hoạt" nhằm nghiên cứu đặc tính vi
khuẩn phát quang Vibrio fischeri để đề xuất được quy trình chế tạo KIT phát hiện
nhanh độc tính cấp của nước sinh hoạt.
1.2. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Bộ KIT tạo thành từ vi khuẩn Vibrio fischeri có khả năng phát hiện nhanh
độc tính cấp của nước sinh hoạt.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
 Mục tiêu chung: Chế tạo KIT phát hiện nhanh độc tính cấp của nước

sinh hoạt (do ơ nhiễm, sự cố) dựa trên khả năng ức chế sự phát quang vi
khuẩn Vibrio fischeri, áp dụng cho điều kiện dã ngoại hoặc thực địa vùng sâu,
vùng xa, biên giới, hải đảo,....


Mục tiêu cụ thể:
- Xác định các tính chất, đặc trưng của chủng vi khuẩn Vibrio fischeri

làm cơ cở chế tạo KIT phát hiện độc tính cấp của nước sinh hoạt.
- Xây dựng quy trình chế tạo KIT phát hiện nhanh độc tính cấp của nước
sinh hoạt dựa trên khả năng ức chế sự phát quang của vi khuẩn Vibrio fischeri.
- Thử nghiệm, đánh giá được độ nhạy của bộ KIT tạo thành.
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu: Quy trình chế tạo KIT phát hiện nhanh độc tính
cấp của nước sinh hoạt sử dụng vi khuẩn Vibrio fischeri.
- Vật liệu nghiên cứu: Vi khuẩn Vibrio fischeri NRRL B – 11177, muối kim
loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật để tạo mẫu nước nhiễm kim loại nặng trong
phịng thí nghiệm
- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 5/2016 đến tháng 9/2017.

2


- Địa điểm nghiên cứu: Viện Công nghệ mới/ Viện Khoa học cơng nghệ
Qn sự.
1.5. NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
- Tự chế tạo được KIT phát hiện độc tính cấp của nước sinh hoạt dựa trên
phương pháp sử dụng vi khuẩn phát quang Vibrio fischeri.
- Đây là hướng nghiên cứu hồn tồn mới, khơng lặp lại bất cứ cơng trình
nghiên cứu nào đã có ở trong nước nên có nhiều tiềm năng để tạo KIT phát hiện

độc tính cấp của nước sinh hoạt. Thành công của đề tài sẽ là cơ sở để triển khai
sản xuất các KIT phát hiện độc tính cấp của nước sinh hoạt ứng dụng trong hoạt
động dã ngoại hoặc thực địa vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo,....

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. ĐỘC TÍNH CẤP CỦA NGUỒN NƯỚC
2.1.1. Khái niệm
Độ độc cấp tính: là độ độc tính thường được xác định bằng nồng độ của
một hóa chất, một tác nhân gây độc tác động lên một nhóm sinh vật thử nghiệm
trong thời gian ngộ độc rất ngắn, trong điều kiện có kiểm sốt, để đánh giá độc
tính cấp và ngưỡng độc, người ta dùng các đại lượng sau để đánh giá:
LD50 (median lethal dose): liều lượng gây chết 50% động vật thí nghiệm,
đơn vị mg/kg động vật sống trên cạn.
LC50 (median lethal concentration): nồng độ gây chết 50% động vật thí
nghiệm, đơn vị mg/l dung dịch hóa chất; thường dùng để đánh giá độc tính của chất
độc dạng lỏng hịa tan trong nước sơng, suối hay nồng độ hơi hoặc bụi trong mơi
trường khơng khí có thể gây chết 50% số động vật thí nghiệm (Lê Huy Bá, 2008).
Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã dựa vào giá trị LD50 để phân loại độc
tính của độc chất. Giá trị LD50 càng nhỏ, độc tính của chất đó càng cao.
Có nhiều quy ước phân loại các chât độc dựa vào LD50 của chúng như sau:
Nhóm I:

rất độc, LD50 < 100 mg/kg

Nhóm II:

độc cao, LD50 = 100-300 mg/kg

Nhóm III:

độc vừa, LD50 = 300-1000 mg/kg

Nhóm IV:

độc ít, LD50 > 1000 mg/kg

Trong mơi trường nước, độc tính của hóa chất đối với thủy sinh vật được
đánh giá bởi LC50.
Do tử vong là một yếu tố dễ xác định trong các phản hồi nên thử nghiệm
độ độc cấp tính thơng thường nhất là thử nghiệm nồng độ gây chết cấp tính;
trong đó, 50% phản hồi là thơng số chỉ về hàm lượng độc tố được sử dụng và 96h
(hay ít hơn) là thời gian ngộ độc tiêu chuẩn (do nó là thời gian cần cho sự ngộ
độc gây chết cấp tính). Thơng số dùng cho độ độc cấp tính thường được sử dụng
nhất cho cá và các động vật không xương lớn là 96 h LC50. Tuy nhiên, do tử
vong không dễ xác định cho các sinh vật không xương, một thơng số khác, EC50
(nồng độ ảnh hưởng trung bình), thường được sử dụng hơn là LC50. Ảnh hưởng
được sử dụng để ước tính EC50 cho một số động vật không xương sống (chẳng

4


hạn daphnia, ấu trùng ruồi nhuế) là sự bất động, được xác định là không di
chuyển. Các tác động thường được sử dụng để ước tính EC50 cho cua, tơm biển,
tôm đồng là sự bất động và mất cân bằng, được xác định là mất khả năng duy trì
tư thế bình thường (Lê Huy Bá, 2008).
Theo TS. Lê Quốc Tuấn, độc tính cấp được định nghĩa là độc tính diễn ra
trong thời gian phơi nhiễm ngắn. Độc tính cấp trong mơi trường thường liên quan

đến tai nạn (ví dụ: sự rị rỉ của hóa chất vào trong một con sơng do tai nạn của một
tàu chở hóa chất) hoặc sự bất cẩn trong việc sử dụng hóa chất (ví dụ: sự phun hóa
chất của các máy bay nhưng khơng đúng mục tiêu). Các giới hạn xả thải được đưa ra
dựa vào chất thải công nghiệp hoặc chất thải sinh hoạt, khi được tuân thủ, thường
thành công trong việc bảo vệ sinh vật trong các vùng tiếp nhận khỏi bị độc tính cấp.
Độc tính cấp của một chất thường được đánh giá qua giá trị LC50 hoặc LD50.
Những thông số này thường có ý nghĩa thống kê để đánh giá độc tính cấp tương đối
của độc chất. LC50 và LD50 biến động đối với sinh vật trong nước và trong đất.
2.1.2. Nguyên nhân gây độc tính cấp
2.1.2.1. Do sự cố
Theo Luật BVMT năm 2014: “Sự cố môi trường (SCMT) là sự cố xảy ra
trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi của tự nhiên, gây ơ nhiễm,
suy thối hoặc biến đổi mơi trường nghiêm trọng”. Các SCMT có thể diễn biến
chậm, trường kỳ như nhiễm mặn, sa mạc hố …; hoặc cũng có thể xảy ra nhanh,
mạnh và đột ngột như cháy nổ, động đất… Cháy, nổ hóa chất có thể xảy ra trong
q trình sản xuất, sử dụng và lưu giữ hoá chất, như khi kho bảo quản hố chất q
nóng vượt q nhiệt độ tự cháy hoặc nhiệt độ bùng cháy của hố chất làm hóa chất
bốc cháy sinh nhiệt có thể gây nổ; cũng có thể do hoá chất tràn đổ và phản ứng với
các loại hóa chất khác trong cùng kho bảo quản sinh ra khí cháy gây nổ.
Trên thế giới đã xảy ra nhiều sự cố mơi trường do cháy, nổ hố chất như:
Thảm họa cháy nhà máy hố chất của Cơng ty Sandoz gần thành phố Basel
(Thụy Sỹ) đã làm tràn 30 tấn thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và diệt nấm cực độc ra
sơng Rhine. Chỉ trong vịng 10 ngày, ơ nhiễm đã lan ra hầu khắp chiều dài dịng
sơng đến Bắc Hải, ước tính khoảng 500.000 tấn thủy sản các loại bị chết tràn đầy
mặt nước. Đây được coi là một trong những thảm họa môi trường tồi tệ nhất
trong lịch sử Châu Âu. Tại Việt Nam, tuy chưa xảy ra sự cố mơi trường nghiêm
trọng do cháy, nổ hóa chất, nhưng thời gian qua đã có hàng loạt vụ cháy, nổ kho
hoá chất làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường như: Vào lúc 21 giờ ngày

5

16/4/2014 xảy ra cháy kho hóa chất Cơng ty TNHH Tân Hùng Thái (KCN Lê
Minh Xuân, TP. Hồ Chí Minh). Vụ cháy đã làm khoảng 500 tấn hoá chất chảy
tràn ra kênh thủy lợi khiến các kênh rạch gần đó bị ô nhiễm rất nghiêm trọng.
Nguồn nước bị ô nhiễm đã làm toàn bộ thực vật và thủy sinh vật bị chết hàng
loạt. Ngày 20/9/2014 xảy ra cháy ở Công ty Sakata Inx (thị xã Thuận An, Bình
Dương) làm hàng tấn hóa chất chưa cháy hoặc cháy dở trơi theo hàng ngàn mét
khối nước chữa cháy vào các đường cống, qua kênh dẫn nước và ra môi trường.
Quan sát trực tiếp tại tuyến kênh dẫn nước thải tại KCN cho thấy, dịng nước có
màu tím, đặc hơn, mùi hắc và khó chịu khi đến gần.
Đặc biệt, gần đây nhất là sự cố môi trường do việc xả thải và chôn lấp chất
thải công nghiệp lẫn nguy hại của Công ty TNHH Gang thép Hưng Nghiệp
Formosa Hà Tĩnh với ống xả thải ngầm tại vùng biển Vũng Áng gây hủy hoại
môi trường, cá chết hàng loạt tại bốn tỉnh miền Trung. Ngồi ra, do các rạn san
hơ, phù du sinh vật cũng chết nên có nguy cơ làm gián đoạn chuỗi thức ăn biển,
khiến suy giảm đa dạng sinh học và nguồn lợi thủy sản khu vực, ảnh hưởng đến
sinh kế lâu dài của dân. “Hệ sinh thái biển bị ảnh hưởng nghiêm trọng”, Chính
phủ xác định có tới trên 17.600 tàu cá và gần 41.000 người đã bị ảnh hưởng trực
tiếp. Trên 176.000 người phụ thuộc bị ảnh hưởng theo.
Hậu quả của sự cố môi trường do xả thải, cháy nổ hố chất thường rất
nghiêm trọng, khơng những làm ơ nhiễm các thành phần mơi trường mà cịn làm
mất cân bằng hệ sinh thái, ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống, tính mạng và sức
khoẻ của cộng đồng trong thời gian dài.
2.1.2.2. Do vơ tình sử dụng nguồn nước nhiễm độc
Các hoạt động huấn luyện, diễn tập, thực địa tại các khu vực vùng sâu,
vùng xa, biên giới, hải đảo. Những nơi thường khơng có hoặc rất ít dân cư sinh
sống. Sinh hoạt tại các khu vực này thường phải tiếp xúc với các nguồn nước lạ
khơng rõ đặc tính, nguồn gốc. Việc sử dụng các nguồn nước này rất có thể gây
độc cho con người do nhiều nguyên nhân chủ yếu do tồn lưu hóa chất, chất độc

sau chiến tranh và hoạt động canh tác của người dân.
 Hóa chất tồn lưu dưới dạng kho lưu chứa
Các loại HCBVTV tồn lưu gồm rất nhiều chủng loại và ở nhiều dạng khác
nhau, từ dạng thuốc, dạng bột, dạng ống, dạng lẫn trong đất và cả loại khơng cịn
nhãn mác đa chủng loại... tập trung chủ yếu ở các khu vực kho thuốc của ngành y

6


tế trong chiến tranh; kho cũ của các xã, hợp tác xã, các cơ sở và trong vườn các hộ
dân; tạ kho của Ch cục bảo vệ thực vật (BVTV), Các trạm BVTV phục vụ nông
ngh ệp. Theo kết quả đ ều tra, khảo sát thống kê cho thấy các kho HCBVTV tồn
lưu h ện đang lưu g ữ khoảng 217 tấn; 37 nghìn lít HCBVTV và 29 tấn bao bì.
Các kho chứa HCBVTV tồn lưu hầu hết được xây dựng từ những năm
1980 trở về trước, khi xây dựng chưa quan tâm đến việc xử lý kết cấu, nền móng
để ngăn ngừa khả năng gây ơ nhiễm. Hơn nữa, từ trước đến nay các kho không
được quan tâm tu sửa, gia cố hàng năm, nên đều đã và đang trong tình trạng
xuống cấp nghiêm trọng nền và tường kho phần lớn bị rạn nứt, mái lợp đã thối
hóa, dột nát, nhiều kho khơng có cửa sổ, cửa ra vào được buộc gá tạm bợ; hệ
thống thoát nước hầu như khơng có nên khi mưa lớn tạo thành dịng mặt kéo theo
lượng thuốc tồn đọng gây ô nhiễm nước ngầm, nước mặt và ô nhiễm đất xung
quanh khu vực tồn lưu HCBVTV, gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe và cuộc
sống người dân, thậm chí những tác động này còn ảnh hướng đến hệ thần kinh và
giống nòi của những người dân bị nhiễm độc lâu dài do HCBVTV tồn lưu gây ra.
Bảng 2.1. Hiện trạng tồn dư HCBVTV tại các kho trên tồn quốc
TT

Tỉnh

1

Hà Giang

2

Tun
Quang

3

n Bái

4

Thái
Ngun

5

Bắc
Giang

Số điểm cịn
tồn dư

Đặc điểm, nồng độ các HCBVTV
vượt quá so với QCVN 15/2008/BTNMT

1

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất
như Lindan vượt từ 37,4 đến 3458,09 lần;
DDTvượt từ 1,3 đến 9057,8 lần

03

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất
như Lindan vượt 1025,9 lần; DDT vượt 1526,8 lần;
Endrin vượt 128,57 lần

02

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất như
DDT vượt 8,2 lần; lindan vượt 2,2-3,4 lần; tổng thuốc trừ
sâu Clo hữu cơ trừ DDT và Lindan vượt 1,23 lần

05

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất
như Lindan ở độ sâu 0,2 m vượt 5608,1 lần; ở độ sâu
0,5m vượt 12565,4 lần; ở độ sâu 1,5 m vượt 126550
lần; ở độ sâu 2 m vượt 12671,5 lần còn DDT vượt
hàng trăm lần

02

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất là:
Lindane (1-3,8 mg/kg), p,p’-DDT (0,5-1,3 mg/kg) ở độ
sâu 0-50 cm.

7


TT

6

Tỉnh

Bắc Ninh

Số điểm còn
tồn dư

Đặc điểm, nồng độ các HCBVTV
vượt q so với QCVN 15/2008/BTNMT

01

Hiện khơng cịn hóa chất BVTV tồn lưu. nhưng có dấu
hiệu ơ nhiễm đất rất nặng. nước ngầm ở độ sâu 10m có
mùi hóa chất BVTV nồng nặc

7

Lạng Sơn

02

Mẫu đất tại xưởng sản xuất nông dược cũ DDT vượt

137 lần; mẫu đất gần kho chứa cũ DDT vượt 2.900 lần;
mẫu đất gần kho DDT vượt 123,4 lần

8

Hải
Dương

01

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất như:
Lindan vượt 3,2 đến 4,4 lần; Nồng độ DDT vượt 1,3 lần.

9

Nam
Định

02

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất
như: Lindan vượt từ 16,4 đến 45,3 lần; DDT vượt từ
440,4 đến 536,3 lần.

10

Quảng
Ninh

03

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất như:
DDT vượt 1,6 đến 10,5 lần; Lindan vượt 3 lần.

11

Thanh
Hóa

07

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất
như: Lindan ở độ sâu 1,5 m vượt từ 305,1 đến 8626,5
lần; DDT 3,3-3,6 mg/kg.

12

Nghệ An

189

Nồng độ DDT trong các mẫu đất cao hơn rất nhiều so với
QCVN 04/2008, dao động 1,4 đến 82.183 lần, thấp nhất
tại nền kho xóm Hồ Đồng, thị trấn Hịa Bình, huyện
Tương Dương và cao nhất tại điểm chơn hóa chất BVTV
tại thơn Trung n, xã Yên Khê, huyện Con Cuông.

13

Hà Tĩnh

8

Nồng độ DDT trong các mẫu đất cao hơn rất nhiều so
với QCVN 04/2008, vượt từ 5 đến 4200 lần.

14

Quảng
Bình

7

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất so
với QCVN dieldril vượt từ 62,8 đến 532 lần; Eldril từ
6,4 đến 794,8 lần, DDT vượt 22,5 lần.

7

Nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong các mẫu đất so
với QCVN Nồng độ Eldril vượt 132 lần; Nồng độ
dieldril vượt từ 7 đến 11 lần, DDT vượt từ 35,8 đến
1.050 lần, Lindan vượt 9,2 lần. Nồng độ endosulfan
dao động từ 1,8-2 mg/kg.

15

Quảng
Trị

Nguồn: Phụ lục I về danh mục điểm tồn lưu hóa chất bảo vệ thực vật gây ô nhiễm
môi trường môi trường nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng ban hành kèm theo
Quyết định số 1946 /QĐ-TTg ngày 21 tháng 10 năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ.

8


 Hóa chất tồn lưu dưới dạng khu vực
Ở nước ta, HCBVTV đã được sử dụng từ những năm 40 của thế kỷ trước
để phòng trừ các loại dịch bệnh. Đến những năm gần đây, việc sử dụng
HCBVTV đã tăng lên đáng kể cả về khối lượng lẫn chủng loại, với hơn 1.000
loại HCBVTV đang được lưu hành trên thị trường. Mặt khác căn cứ vào kết quả
báo cáo của Uỷ ban nhân dân các tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương thì sau
khi xóa bỏ chế độ bao cấp hầu hết các loại hóa chất đều được đem đi chơn lấp
hoặc kho trong q trình sử dụng do khơng được quan tâm tu sửa, gia cố hàng
năm, nên đều đã và đang trong tình trạng xuống cấp nghiêm trọng; hệ thống thốt
nước hầu như khơng có nên khi mưa lớn tạo thành dịng mặt kéo theo lượng hóa
chất tồn đọng gây ô nhiễm nước ngầm, nước mặt và ô nhiễm đất xung quanh khu
vực tồn lưu HCBVTV, kết quả điều tra, khảo sát cho thấy các loại HCBVTV tồn
lưu trong đất chủ yếu gồm: DDT, Basal, Lindan, thuốc diệt chuột, thuốc diệt
gián, muỗi của Trung Quốc, Vinizeb, Echo, Xibuta, Kayazinno, Hinossan,
Viben-C, Ridostar... và nhiều loại thuốc không nhãn mác, khơng rõ nguồn gốc
xuất xứ.
2.1.3. Tác động do độc tính cấp
Sự hiện diện của chất gây ô nhiễm môi trường như ZnSO4, CuSO4,
NaNO3, và HgCl2, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,... trong các nguồn cung cấp
nước uống là một mối lo ngại lớn của các nước trên thế giới, khi tình trạng ơ
nhiễm ngày càng gia tăng. Tại Hoa Kỳ có khoảng 14 triệu người uống nước
bị ơ nhiễm ngun nhân chính gây ra là do thuốc diệt cỏ sử dụng trong nông
nghiệp như Atrazine (Wiles, 1994). Thuốc diệt cỏ phun lên cây trồng như

ngơ và mía để lại dư lượng khoảng hơn 60 triệu lb/năm. Lượng thuốc diệt cỏ
còn sót lại này có thể ngấm vào sơng suối, ao, hồ và cuối cùng là nguồn cung
cấp nước uống ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người.
Atrazine tích tụ nhiều có thể gây ra các khối u tuyến vú (Wiles R, 1994; U.S.
Environmental & Protection Agency, 2008). Đồng, kẽm, và nitrate gây tổn
hại đường tiêu hóa, đặc biệt là ở trẻ sơ sinh, có thể tử vong nếu tiếp xúc với
ngay cả một số lượng tương đối nhỏ của các độc tố (U.S. Environmental &
Protection Agency, 2008).
2.1.3.1. Tác động do kim loại nặng
Ảnh hưởng của một số kim loại nặng đến sức khỏe con người như sau:

9


Asen
Asen là kim loại có thể tồn tại ở nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Trong tự nhiên, asen có trong nhiều loại khống chất. Trong nước asen thường ở
dạng asenic hoặc asenat. Các hợp chất asen methyl có trong mơi trường do
chuyển hóa sinh học arsenic phân bố rộng rãi trong vỏ quả đất và được sử dụng
trong thương trường trước hết để làm tác nhân hợp kim hóa. Arsenic xâm nhập
vào nước từ các cơng đoạn hoà tan các chất và quặng mỏ, từ nước thải cơng
nghiệp và từ sự lắng đọng khơng khí. Ở một vài nơi, đôi khi arsenic xuất hiện
trong nước ngầm do sự ăn mịn các nguồn khống vật thiên nhiên.
Ba ảnh hưởng chính của asen tới sức khoẻ con người là: làm đông keo
protein, tạo phức với asen (III) và phá hủy q trình photpho hóa. Asen gây ung
thư biểu mơ da, phế quản, phổi, các xoang...do asen và các hợp chất của asen có
tác dụng lên nhóm sulphydryl (-SH) phá vỡ q trình photphoryl hóa.
IARC xếp arsenic vơ cơ vào nhóm 1 (Phân loại các hóa chất dựa vào nguy
cơ gây ung thư ở người) - là chất gây ung thư cho người. Tỷ lệ mắc bệnh ung thư
da tương đối cao. Trong những nghiên cứu số người dân uống nước có nồng độ

arsenic cao cho thấy, tỷ lệ mắc bệnh ung thư gia tăng theo liều lượng arsenic và
thời gian uống nước. Giới hạn cho phép đối với arsenic trong nước ăn uống được
nhiều quốc gia đưa ra là 0,01 mg/l.
Crom
Crom có thể tồn tại ở dạng hóa trị 3 hoặc 6. Nồng độ crom trong nước uống
thường thấp hơn 2 µg/l (mặc dù thực tế đã có trường hợp nồng độ crom trong
nước uống cao tới 120 µg/l). Nhìn chung, thực phẩm là nguồn chính đưa crom
vào cơ thể người. Sự hấp thụ crom tùy thuộc trạng thái oxy hóa của chất đó.
Crom (VI) hấp thu qua dạ dày, ruột nhiều hơn crom (III) và cịn có thể thấm qua
màng tế bào. Các hóa chất hóa trị 6 của crom để gây viêm loét da, xuất hiện mụn
cơm, viêm gan, viêm thận, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, ung thư phổi,...
IARC đã xếp crom (VI) vào nhóm 1 và crom (III) vào nhóm 3.
Niken
Nồng độ niken trong nước uống thường dưới 0,02 mg/l. Trong một số
trường hợp đặc biệt, lượng niken xâm nhiễm từ các nguồn thiên nhiên hoặc do
các chất cặn lắng trong các nguồn thải cơng nghiệp vào đất, khi đó nồng độ có
thể tăng lên cao hơn nữa. Lượng niken đi vào cơ thể hàng ngày trung bình

10


khoảng 0,1-0,3 mg, nhưng nếu ăn một số loại thực phẩm đặc biệt lượng niken có
thể tăng lên hơn. Niken gây ung thư phổi, viêm xoàng mũi, phế quản,...Theo
nhiều quốc gia, niken trong nước uống cho phép là 0,02 mg/l.
Cadimi
Kim loại cadimi được dùng trong công nghiệp luyện kim và chế tạo đồ
nhựa. Hợp chất của cadimi được dùng phổ biến để làm pin. Cadimi xâm nhập
vào môi trường qua nước thải và phát tán ô nhiễm do xâm nhiễm từ phân bón,...
Cadimi có độc tính cao đối với động vật thủy sinh và con người. Khi người bị
nhiễm độc cadimi, tuỳ theo mức độ nhiễm sẽ bị ung thư phổi, thủng vách ngăn

mũi, đặc biệt là gây tổn thương thận dẫn đến protein niệu. Ngồi ra cịn ảnh
hưởng tới nội tiết, máu, tim mạch,... Nhiễm độc cadimi xảy ra tại Nhật ở dạng
bệnh “itai itai" hoặc "Ouch Ouch" làm xương trở nên giòn. Ở nồng độ cao,
cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá hủy tủy xương. IARC đã xếp cadimi và
hợp chất của nó vào nhóm 2A. Lượng đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu đựng
được (PTWI) là 7 µg/kg thể trọng.
Thủy ngân
Thủy ngân là kim loại có thể tạo muối ở dạng ion: Thủy ngân (I) và thủy
ngân (II). Thủy ngân cũng có ở dạng các hợp chất hữu cơ thủy ngân, sử dụng
trong nông nghiệp (thuốc chống nấm) và công nghiệp (làm điện cực,...). Thủy
ngân cịn có trong các chất thải cơng nghiệp, phân hóa học, xút do, bột giấy v.v...
Thủy ngân vơ cơ tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó methyl thủy
ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương. Sau khi nhiễm độc, người
bệnh dễ bị kích thích, cáu gắt, xúc động, rối loạn tiêu hóa, rối loạn thần
kinh,viêm lợi, run chân. Nếu bị nhiễm độc nặng có thể tử vong. Theo JECFA,
lượng tiếp nhận hàng tuần có thể chịu đựng được đối với thủy ngân là 5 µg/kg
thể trọng, trong đó methyl thủy ngân khơng được hơn 3,3 µg/kg thể trọng.
Đồng
Lượng đồng trong nước uống thường thấp chỉ vài µg/l nhưng ống nước và
vật dụng chứa nước có mối hàn bằng đồng có thể làm tăng nồng độ đồng. Nồng
độ đồng trong nước uống có thể tăng lên đến nhiều món sau một thời gian nước
đọng ở trong ống.
Đồng là nguyên tố cơ bản, lượng đưa vào cơ thể từ thực phẩm vào khoảng
1-3 mg/ngày. Các hợp chất của đồng không độc lắm, các muối đồng gây tổn

11


thương đường tiêu hóa, gan, thận và niêm mạc. Độc nhất là muối đồng xuanua.
Đồng có thể gây vị cho nước. Ở người lớn, vì sự thối hóa gan nhân đậu

(hepatolenticular degeneration), cơ chế điều chỉnh đồng bị suy giảm hiệu quả và
do ăn uống lâu dài nước có nồng độ đồng cao sẽ làm tàng nguy cơ bị xơ gan.
Theo JECFA, lượng tiếp nhận tối đa hàng ngày có thể chịu đựng được là 0,5
mg/kg thể trọng.
Kẽm
Kẽm là nguyên tố vi lượng được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và
nước uống dưới hình thức các phức chất hữu cơ. Các muối kẽm hòa tan đều
độc. Khi ngộ độc kẽm sẽ cảm thấy miệng có vị kim loại, đau bụng, mạch
chậm, co giật... Chế độ ăn thường là nguồn cung cấp kẽm chính cho cơ thể.
Mặc dù lượng kẽm trong nước ngầm thường không vượt quá 0,01 - 0,05 mg/l,
nhưng riêng nước máy có nồng độ kẽm cao hơn nhiều do sự hoà tan kẽm từ
ống dẫn nước. Lượng kẽm tiếp nhận tối đa hàng ngày có thể chịu đựng được
là 1 mg/kg thể trọng. Nhu cầu dinh dưỡng về kẽm hàng ngày ở người lớn là 12
-20 mg/l.
Sắt
Sắt là một trong những kim loại có nhiều trong vỏ quả đất. Nồng độ của nó
trong nước thiên nhiên có thể từ 0,5 - 50 mg/l. Sắt cịn có thể hiện diện trong
nước uống do q trình keo tụ hóa học bằng hợp chất của sắt do sự ăn mòn ống
dẫn nước. Sắt là một nguyên tố căn bản trong dinh dưỡng của con người. Nhu
cầu tối thiểu về sắt hàng ngày tuỳ thuộc vào tuổi, giới tính, thể chất thay đổi 10 50 mg/ngày. Để phòng tránh sự lưu giữ một lượng sắt quá thức trong cơ thể.
Theo JECFA, lượng tiếp nhận tối đa hàng ngày có thể chịu đựng được là 0,8
mg/kg thể trọng.
Mangan
Về mặt đinh dưỡng mangan là một nguyên tố vi lượng, nhu cầu dinh
dưỡng mỗi ngày từ 30-50 µg/kg thể trọng. Tỉ lệ hấp thụ mangan trong cơ thể tuỳ
thuộc vào số lượng mangan thâm nhập, sự hiện diện của các kim loại khác như
sắt và đồng trong chế độ ăn uống v.v... Người ta đã ghi nhận được chứng cứ về
tính nhiễm độc thần kinh ở công nhân mỏ do tiếp xúc lâu dài với bụi có chứa
mangan. Độc tính mạnh với ngun sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác dụng lên
hệ thần kinh trung ương, gây tổn thương thận và bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ

12


độc nặng có thể dẫn tới tử vong. Tạm thời quy định giá trị cho phép của mangan
là 0,5 mg/l.
Chì
Chì được sử dụng để sản xuất ắc quy chì, hàn,... Các hợp chất hữu cơ chì
như tetraethyl và tetramethyl chì được sử dụng rộng rãi làm chất chống kích nổ
và chất làm trơn trong xăng. Tuy vậy, hiện nay một số nước đã khơng cịn dùng
loại xăng chứa chì. Phần lớn lượng chì có trong nước uống là do ống dẫn nước là
hợp kim chì, các vật dụng hàn bằng chì trong ngành xây dựng.
Chì làm kìm hãm chuyển hóa canxi bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thơng
qua kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D. Chì gây độc cả hệ thống thần kinh trung
ương lẫn thần kinh ngoại biên. Chì tác dụng lên hệ thống enzym, nhất là enzym
vận chuyển hydro. Khi bị nhiễm độc, người bệnh có một số rối loạn cơ thể, trong
đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm
độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đường viền đen Burton ở lợi,
đầu khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến não, nếu bị nặng có thể
dẫn tới tử vong.Theo JECFA, lượng chì đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu
đựng được đối với trẻ sơ sinh và thiếu nhi là 25 µg/kg thể trọng (tương đương
với 3,5µg/kg thể trọng/ngày).
2.1.3.2. Tác động do hóa chất bảo vệ thực vật
Hóa chất BVTV là một hợp chất hay hỗn hợp sử dụng nhằm mục đích
ngăn ngừa, tiêu diệt, xua đuổi, giảm trừ các sinh vật gây hại (EPA-US Protection
Enviromental Agency). Theo luật định của Hoa Kỳ, hóa chất trừ sâu hại cũng là
hợp chất hay hỗn hợp sử dụng nhằm điều hòa thực vật, làm khô lá (desicant) hay
rụng lá (deloliant), chất diệt dịch hại (pestisides), chất diệt cỏ (herbicides)... và cả
chất diệt cơn trùng (insectices).
Tùy theo mục đích khác nhau, người ta có thể phân hóa chất BVTV thành

nhiều loại khác nhau: Theo lồi gây hại chúng kiểm sốt, theo nguồn gốc hóa
học, theo dạng kỹ thuật sử dụng, theo mức độ gây độc,...
Các triệu chứng ngộ độc thay đổi tùy theo từng loại thuốc, tùy theo
nhóm, tùy theo liều lượng tiếp xúc. Nhìn chung, biểu hiện lâm sàng và các
triệu chứng nhiễm độc thuốc BVTV có thể tạm chia làm 9 nhóm như trong
Bảng 1:

13


Bảng 2.2. Biểu hiện lâm sàng và các triệu chứng nhiễm độc thuốc BVTV
Triệu chứng

Tác động gây độc

Hợp chất điển hình

Rối loạn thần kinh trung ương, Thủy ngân hữu cơ, Lân hữu cơ,
1. Thần kinh

nhức đầu, mất ngủ, rùng mình, Thiabendazole,

Clo

hữu

cơ,

giảm trí nhớ, tổn thương não, Arsenic vơ cơ, Thallium Sodium
cáu gắt, mất tự chủ

floroacetat, Diquat, Criosote...

Thiếu máu, giảm bạch cầu,
2. Máu

xuất huyết, thay đổi hoạt tính Lân

hữu

cơ,

men (Acetyl cholinesterase), Clordimeform,

Carbamat,

Sodium

cloate,

tăng LDH, GOT, GPT, giảm Cresol...
RPC
Viêm đường hô hấp trên, đau
3. Hơ hấp

rát cổ, khát nước, thở khị khè,
khó thở, viêm mũi, viêm phổi,
suy hô hấp cấp

4. Da

Co thắt ngoại vi, nghẽn mạch
tim, nhiễm độc cơ tim, rối loạn

gan, co thắt đường mật, nôn
mửa, tiêu chảy, tiết nước bọt,
ăn kém ngon
Viêm màng kết, sa mi mắt,
giãn tròng mắt, mời, chảy
nước mắt, teo cơ mắt

8. Thận
9. Sinh sản

hữu

cơ,

Endothall,
Paraquat,

Hecxachrophine...

Viêm dạ dày, viêm gan, sưng

7. Mắt

ANTU,

cơ, Methyl bromide, Acrolein...

ăn mòn da, nứt nẻ, viêm sưng Metamsodium,

nhịp tim, suy tim
6. Tiêu hóa

Pyrethins,

Carbamate, Lân hữu cơ, Clor hữu

Ngứa, đỏ, vàng da, nổi mẩn, Lân
rộp, chai cứng, rụng tóc

5. Tim mạch

Paraquat,

Lân hữu cơ, clo hữu cơ, nicotine,
Arsenic vô cơ, ethylen oxyde...
Lân hữu cơ, carbamat, diquat,
Aminopyridine, Borate, Arsen vô
cơ...
Lân hữu cơ, Carbamate, diquat,
nitrophenol, thủy ngân hữu cơ

Tăng ure, protein, mủ trong Arsen

vơ

cơ,

Naphtalenne,

nước tiểu, bí tiểu, tiểu nhiều

nitrophenols

Giảm tinh trùng, tinh dịch

Dipromocloopropane, Kepone

14