Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải phòng thí nghiệm phục vụ đào tạo và nghiên cứu khoa học lên động vật thí nghiệm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
-----------------------------




NGÔ THỊ HẢI




NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
NƯỚC THẢI PHÒNG THÍ NGHIỆM PHỤC VỤ
ĐÀO TẠO VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
LÊN ĐỘNG VẬT THÍ NGHIỆM








LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2009
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
-----------------------------




NGÔ THỊ HẢI



NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
NƯỚC THẢI PHÒNG THÍ NGHIỆM PHỤC VỤ
ĐÀO TẠO VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
LÊN ĐỘNG VẬT THÍ NGHIỆM


Chuyên ngành: SINH HỌC THỰC NGHIỆM
Mã số: 60.42.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC





Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LƯƠNG THỊ HỒNG VÂN







THÁI NGUYÊN - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

i
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS. Lương Thị Hồng Vân. Cô đã tận
tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài
nghiên cứu này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới phòng thí nghiệm Hoá học, Sinh học Khoa
Khoa học Tự nhiên và Xã hội - Đại học Thái nguyên, phòng thí nghiệm bộ
môn Hóa sinh và bộ môn Sinh thái-Môi trường -Viện khoa học sự sống Thái
Nguyên, phòng thí nghiệm BM Mô học và BM Độc chất học - Môi trường -
Trường Đại học Y khoa Thái Nguyên, phòng Hoá sinh protein - Viện Công
nghệ Sinh học, Trường Đại học sư phạm- Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Tôi xin được cảm ơn những lời động viên, khuyến khích và những tình
cảm tốt đẹp của những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã dành
cho tôi.
Tác giả luận văn
Ngô Thị Hải










Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng có ai công bố trong
bất kỳ một công trình nào khác.

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2009
Tác giả

Ngô Thị Hải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iii


NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT


ÔNMT
PTN
Pb
Cd
Mn
Zn
Cu
KLN
WHO
TCCP
TCVN
pH
COD
BOD
DO
ĐC
ĐVTN
SD
P
X

Ô nhiễm môi trường
Phòng thí nghiệm
Chì
Cadimi
Mangan
Kẽm
Đồng
Kim loại nặng
Tổ chức Y tế thế giới
Tiêu chuẩn cho phép
Tiêu chuẩn Việt Nam
Độ pH
Nhu cầu ôxy hoá
Nhu cầu ôxy sinh hoá
Hàm lượng ôxy hoà tan trong nước
Đối chứng
Động vật thí nghiệm
Độ lệch chuẩn
Độ tin cậy
Giá trị trung bình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH

Tên hình Trang
Hình 1. Biểu đồ các chỉ số COD, BOD
5
, DO của các loại nước thải .............. 45
Hình 2. Ảnh vi thể tế bào gan cá ở lô đối chứng (phóng đại 400 lần) ............ 49
Hình 3. Ảnh vi thể tế bào gan cá ở lô thí nghiệm số 3 (phóng đại 100 lần) .... 50
Hình 4. Ảnh vi thể tế bào gan cá ở lô thí nghiệm số 3 (phóng đại 400 lần) .... 50
Hình 5. Ảnh vi thể tế bào gan cá ở lô thí nghiệm số 1 (phóng đại 100 lần) .... 51
Hình 6. Ảnh vi thể tế bào gan cá ở lô thí nghiệm số 1 (phóng đại 400 lần) .... 51
Hình 7. Ảnh vi thể tế bào gan cá ở lô thí nghiệm số 2 (phóng đại 100 lần) .... 52
Hình 8. Ảnh vi thể gan cá ở lô thí nghiệm số 2 (phóng đại 100 lần) .............. 52
Hình 9. Biểu đồ hàm lượng acid amine tổng số của cá ở các lô thí nghiệm ... 54
Hình 10. Biểu đồ hàm lượng và thành phần acid amin của cá thí nghiệm ...... 56
Hình 11. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa hàm lượng chì trong cá với
hàm lượng chì trong nước thải can thiệp vào môi trường nuôi ....................... 58



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

v

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên hình Trang
Bảng 3.1. Độ pH trung bình .......................................................................... 43
Bảng 3.2. Chỉ số nhu cầu ôxy hoá học (COD) ............................................... 44
Bảng 3.3. Nhu cầu ôxy hoá sinh hoá (BOD
5
) ................................................ 44
Bảng 3.4. Chỉ số ôxy hoà tan trong nước ( DO) ............................................ 44
Bảng 3.5. Kết quả xác định chỉ số vi sinh vật trong các mẫu nước ............... 45
Bảng 3.6. Hàm lượng một số kim loại nặng trong các mẫu nước (mg/l) .... 46
Bảng 3.7. Tỷ lệ cá thí nghiệm chết sau can thiệp nước thải 15 ngày ............. 47
Bảng 3.8. Tỷ lệ ốc thí nghiệm chết sau can thiệp nước thải 15 ngày .............. 47
Bảng 3.9. Hàm lượng protein tổng số ở cá, ốc thí nghiệm (% mẫu khô) ....... 53
Bảng 3.10. Hàm lượng khoáng tổng số ở cá, ốc thí nghiệm (% mẫu khô) ..... 53
Bảng 3.11. Hàm lượng acid amin tổng số ở cá thí nghiệm (g/100g mẫu) ...... 54
Bảng 3.12. Hàm lượng các acid amine trong cá thí nghiệm ......................... 55
Bảng 3.13. Hàm lượng một số kim loại nặng trong cá thí nghiệm (mg/kg mẫu
khô) ............................................................................................................... 57
Bảng 3.14. Mối tương quan giữa hàm lượng Pb, Cd trong cơ thể cá thí
nghiệm với hàm lượng các chất đó trong nước thải ....................................... 57
can thiệp vào môi trường nuôi ....................................................................... 57

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vi
MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................ 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 4
1.1. Vài nét về tình hình nghiên cứu sự ô nhiễm nguồn nước tại việt nam và

trên thế giới ..................................................................................................... 4
1.1.1. Ô nhiễm môi trường và ô nhiễm nước ................................................... 4
1.1.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước ............................................................ 5
1.1.3. Tình hình nghiên cứu ô nhiễm nước trên thế giới và ở Việt Nam........... 7
1.1.3.1. Trên thế giới ....................................................................................... 7
1.1.3.2. Tại Việt Nam ..................................................................................... 8
1.2. Vài nét về các kim loại nặng được nghiên cứu trong đề tài ..................... 12
1.2.1. Khái niệm ............................................................................................ 12
1.2.2. Ảnh hưởng của kim loại nặng đến sinh vật và con người ..................... 12
1.2.3. Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm .................................. 13
1.2.4. Một số biện pháp xử lí ô nhiễm kim loại nặng trong nước ................... 15
1.2.5. Cơ chế chung về chuyển hóa kim loại nặng trong cơ thể sinh vật và con
người ............................................................................................................. 17
1.2.6. Con đường xâm nhập, tích luỹ và đào thải kim loại nặng ở động vật và
con người ...................................................................................................... 18
1.2.7. Tính chất của một số kim loại nặng nghiên cứu trong đề tài ................ 20
1.2.7.1. Cadimi (Cd) ...................................................................................... 20
1.2.7.2. Chì (Pb) ............................................................................................ 21
1.2.7.3. Kẽm (Zn) .......................................................................................... 22
1.2.7.4. Mangan (Mn) .................................................................................... 23
1.2.7.5. Đồng (Cu)......................................................................................... 24
1.3. Bảo vệ môi trường và sự phát triển bền vững ......................................... 25
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 27
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vii
2.1.1. Nước thải phòng thí nghiệm ................................................................ 27
2.1.2. Động vật thí nghiệm ............................................................................ 28
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ........................................................... 29

2.1.1. Địa điểm nghiên cứu............................................................................ 29
2.2.2. Thời gian nghiên cứu ........................................................................... 30
2.3. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................ 30
2.3.1. Hoá chất .............................................................................................. 30
2.3.2. Thiết bị ................................................................................................ 30
2.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 30
2.5. Kỹ thuật phân tích mẫu ........................................................................... 31
2.5.1. Kỹ thuật lấy mẫu và xử lý mẫu ............................................................ 31
2.5.1.1. Kỹ thuật lấy mẫu nước ...................................................................... 31
2.5.1.2. Kỹ thuật lấy mẫu động vật thí nghiệm dùng cho phân tích ................ 31
2.5.2. Kỹ thuật phân tích các chỉ tiêu trên động vật thí nghiệm...................... 32
2.5.2.1. Kỹ thuật xác định hàm lượng Pb, Cd trong động vật thí nghiệm trên
thiết bị cực phổ Metrohm 797 VA Computrace ............................................. 32
2.5.2.2. Kỹ thuật xác định hàm lượng các acid amine trong các mô cơ, xương
và da của cá thí nghiệm (phần dùng làm thực phẩm) ..................................... 33
2.5.2.3. Kỹ thuật xác định protein tổng số ..................................................... 33
2.5.2.4. Kỹ thuật xác định khoáng tổng số ..................................................... 34
2.5.2.5. Kỹ thuật làm tiêu bản phân tích tế bào gan cá ................................... 34
2.5.3. Kỹ thuật xác định các chỉ tiêu lý, hóa học của nước thải ...................... 35
2.5.3.1. Kỹ thuật xác định hàm lượng Cd, Pb, Mn, Cu, Zn trong nước thải trên
máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)...................................................... 35
2.5.3.2. Xác định chỉ số nhu cầu ôxy hóa học (COD-Chemical Oxygen
Demand) ....................................................................................................... 36
2.5.3.3. Xác định chỉ số nhu cầu ôxy hòa tan trong nước (DO-Dissolved
Oxygen) ........................................................................................................ 37
2.5.3.4. Xác định chỉ số nhu cầu ôxy sinh học (BOD
5
-Biochemical Oxygen
Demand) ....................................................................................................... 38
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

viii
2.5.3.5. Xác định độ pH ................................................................................. 39
2.5.3.6. Xác định các chỉ số vi sinh vật .......................................................... 39
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 43
3.1. Kết quả nghiên cứu tính chất của nước thải phòng thí nghiệm ..................... 43
3.2. Kết quả sự tác động của nước thải phòng thí nghiệm đến động vật thí
nghiệm .......................................................................................................... 47
3.2.1. Kết quả xác định nguy cơ gây chết cá và ốc thí nghiệm ...................... 47
3.2.2. Sự ảnh hưởng của nước thải phòng thí nghiệm đến tế bào gan cá thí
nghiệm .......................................................................................................... 49
3.2.2.1. Lô đối chứng ................................................................................... 49
3.2.2.2. Lô tác động nước thải phòng thí nghiệm số 3 .................................. 50
3.2.2.3. Lô tác động nước thải phòng thí nghiệm số 1 .................................. 51
3.2.2.4. Lô tác động nước thải phòng thí nghiệm số 2 ................................... 52
3.2.3. Kết quả phân tích chỉ số hoá sinh của cá và ốc các lô thí nghiệm ...... 53
3.2.4. Kết quả xác định sự tồn lưu kim loại nặng trong cơ thể cá thí nghiệm,
và mối tương quan giữa hàm lượng các chất đó trong cơ thể động vật thí
nghiệm với hàm lượng của chúng trong nước thải can thiệp vào môi trường
nuôi ............................................................................................................... 57
BÀN LUẬN CHUNG .................................................................................. 59
KẾT LUẬN .................................................................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 62
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2
và các nhà khoa học đến đây làm thí nghiệm. Song điều đáng nói là ở nước ta
thì đa số chất thải PTN, nhất là chất thải PTN của trường học không được xử
lí mà được đổ trực tiếp ra môi trường nơi dân cư sinh sống. Mặc dù về lượng
thì chất thải nói chung và nước thải PTN nói riêng là không lớn nhưng lại

chứa nhiều chất độc hại như kim loại nặng (KLN), các chất gây đột biến, gây
ung thư…, và với thời gian sử dụng PTN thường xuyên, lâu dài thì chất thải
PTN rất có thể tiềm ẩn một nguy cơ gây ÔNMT.
Thái Nguyên là tỉnh có nhiều trường đại học, cao đẳng, trung học
chuyên nghiệp, và các trung tâm nghiên cứu. Có những trường học đã hoạt
động được trên 40 năm, nước thải PTN của các cơ sở này đều theo hệ thống
ống dẫn đổ ra ngoài môi trường. Thậm chí, tại một số phòng thí nghiệm, nước
thải được đổ trực tiếp vào ao nuôi thuỷ sản hoặc theo mương vào ruộng lúa,
ruộng rau…. Liệu những thực phẩm khai thác từ những ao, ruộng hay vườn
này có đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm không? Hiện nay đã có tác giả
nghiên cứu và cho biết rằng, rau và các loại thuỷ sản được nuôi trồng xung
quanh khu vực có PTN hoạt động có sự tồn lưu KLN cao hơn TCCP (đối với
rau), và cao hơn nhóm đối chứng [30].
Vậy nước thải PTN có phải là nguyên nhân trực tiếp của những ảnh
hưởng này không thì vẫn còn là một câu hỏi chưa có cơ sở khoa học là bằng
chứng để trả lời một cách thỏa đáng, chặt chẽ. Để góp phần vào việc tìm cơ
sở khoa học cho câu trả lời cần có nói trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên
cứu ảnh hưởng của nước thải phòng thí nghiệm phục vụ đào tạo và nghiên
cứu khoa học lên động vật thí nghiệm” nhằm mục tiêu:
1. Nghiên cứu tính chất độc hại của nước thải phòng thí nghiệm phục
vụ đào tạo và nghiên cứu khoa học của một số cơ sở đào tạo trên địa bàn
Thành phố Thái Nguyên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
2. Nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải các phòng thí nghiệm
nói trên đến một số chỉ số sinh học của động vật thí nghiệm.
Đề tài thực hiện một số nội dung sau:
- Xác định một số tính chất lý, hóa và sinh học của nước thải PTN
- Xác định sự tồn lưu kim loại nặng độc hại trong cơ thể một số động vật

thủy sinh nuôi làm thí nghiệm.
- Xác định sự ảnh hưởng của nước thải PTN đến tế bào gan cá thí
nghiệm.
- Xác định sự ảnh hưởng của nước thải PTN đến một số chỉ số hoá sinh
trong cơ thể động vật thí nghiệm.