intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu quá trình tích luỹ - đào thải và ảnh hưởng của các kim loại nặng (As, Cd, Pb) đến hàm lượng cortisol trong cá Điêu hồng (Oreochromis sp.)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:194

Thêm vào BST
Báo xấu
35
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của 3 kim loại nặng điển hình (Cd, Pb và As) đến quá trình phát triển, tích luỹ, đào thải và ảnh hưởng đến hàm lượng cortisol trong máu cá Điêu hồng (Oreochromis. sp) sống trong nước ô nhiễm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu quá trình tích luỹ - đào thải và ảnh hưởng của các kim loại nặng (As, Cd, Pb) đến hàm lượng cortisol trong cá Điêu hồng (Oreochromis sp.)

  1. VIỆN HÀN LÂM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ---------------------------------------- NGUYỄN QUỐC THẮNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÍCH LUỸ - ĐÀO THẢI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG (As, Cd, Pb) ĐẾN HÀM LƯỢNG CORTISOL TRONG CÁ ĐIÊU HỒNG (OREOCHROMIS SP.) LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC Tp. Hồ Chí Minh năm 2018
  2. VIỆN HÀN LÂM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --------------------------------- NGUYỄN QUỐC THẮNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÍCH LUỸ - ĐÀO THẢI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG (As, Cd, Pb) ĐẾN HÀM LƯỢNG CORTISOL TRONG CÁ ĐIÊU HỒNG (OREOCHROMIS SP.) Chuyên ngành: Hoá vô cơ Mã số chuyên ngành: 9.44.01.13 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. LÊ VĂN TÁN 2. PGS. TS. NGUYỄN THỊ KIM PHƯỢNG Tp. Hồ Chí Minh, năm 2018
  3. i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Quốc Thắng
  4. ii LỜI CÁM ƠN Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Viện nghiên cứu độc chất Hàn Quốc (Korea Instite of Toxicology – Gajeong-ro, Yuseong-gu, Daejeon), Khoa Hoá học trường Đại học Quốc gia Changwon (Hàn Quốc), Viện Địa lý Tài nguyên thành phố Hồ Chí Minh và Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Học viện Khoa học và Công nghệ. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Lê Văn Tán và PGS. TS. Nguyễn Thị Kim Phượng là những người định hướng và hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ tôi trưởng thành trong công tác nghiên cứu và hoàn thành luận án. Xin hết lòng cảm ơn đối với TS. Bùi Thế Huy, trường Đại học Quốc gia Changwon và TS. Seo Jong – Su, Viện nghiên cứu độc chất Hàn Quốc đã nhiệt tình giúp đỡ và góp ý cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện Luận án. Chân thành cảm ơn thầy, cô, anh chị, trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, Viện Công nghệ Hoá học, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện Địa lý Tài nguyên thành phố Hồ Chí Minh đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới cha mẹ, vợ và các con đã luôn kịp thời động viên, chia sẻ và tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành luận án của mình. TP.HCM, ngày tháng năm Tác giả luận án Nguyễn Quốc Thắng
  5. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CÁM ƠN .. …………………………………………………………………….ii MỤC LỤC….. .......................................................................................................... iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................... vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .....................................................................................vii DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... viii MỞ ĐẦU…… ............................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 4 1.1. Giới thiệu các kim loại nặng Cd, Pb và As ......................................................... 4 1.1.1. Nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước ........................................... 4 1.1.2. Độc tính của kim loại nặng ............................................................................... 5 1.1.3. Con đường xâm nhập kim loại nặng vào sinh vật ............................................. 7 1.1.4. Khả năng tích lũy sinh học ................................................................................ 7 1.1.5. Ảnh hưởng của kim loại nặng lên sinh vật ....................................................... 8 1.1.6. Khả năng giải độc tính kim loại nặng ............................................................... 9 1.1.7. Tổng quan về asen ........................................................................................... 10 1.1.8. Tổng quan về cadimi ....................................................................................... 16 1.1.9. Tổng quan về chì ............................................................................................. 20 1.2. Hóc-môn và cortisol ........................................................................................... 22 1.2.1. Khái niệm về hóc-môn .................................................................................... 22 1.2.2. Phân loại hóc-môn........................................................................................... 23 1.2.3. Cơ chế tác dụng của hóc-môn ......................................................................... 23 1.2.4. Nhịp sinh học của hóc-môn............................................................................. 23 1.2.5. Hóc-môn cortisol ............................................................................................. 24 1.3. Giới thiệu về cá Điêu hồng ................................................................................ 29 1.3.1. Nguồn gốc cá Điêu hồng ................................................................................. 29 1.3.2. Đặc điểm của cá Điêu hồng ............................................................................ 30
  6. iv 1.4. Kết luận về nghiên cứu tổng quan...................................................................... 31 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về ảnh hưởng của kim loại nặng lên cá Điêu hồng… ......................................................................................................... 31 1.4.2. Nhiệm vụ đặt ra ............................................................................................... 32 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 33 2.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 33 2.1.1. Cá…….. .......................................................................................................... 33 2.1.2. Kim loại ........................................................................................................... 33 2.1.3. Cortisol ........................................................................................................... 33 2.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 33 2.2.1. Quy trình nghiên cứu ...................................................................................... 34 2.2.2. Phương pháp lập thực nghiệm ........................................................................ 35 2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Cd, Pb và As trong nước đến cá Điêu hồng………… ............................................................................................. ….37 2.3. Các phương pháp phân tích ................................................................................ 38 2.3.1. Phân tích cortisol ............................................................................................. 38 2.3.2. Phân tích tổng hàm lượng Cd và Pb trong cá .................................................. 39 2.3.3. Phân tích tổng hàm lượng As trong cá ............................................................ 40 2.3.4. Phân tích cadimi, chì, asen hữu cơ .................................................................. 41 2.3.5. Đánh giá các quy trình phân tích .................................................................... 46 2.4. Xử lý kết quả thực nghiệm ................................................................................. 47 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 48 3.1. Đánh giá các phương pháp phân tích ................................................................. 48 3.3.1. Đánh giá phương pháp định lượng cortisol..................................................... 48 3.1.2. Đánh giá phương pháp định lượng Cd trong cá Điêu hồng ............................ 50 3.1.3. Đánh giá phương pháp định lượng Pb trong cá Điêu hồng ............................ 51 3.1.4. Đánh giá phương pháp định lượng As trong cá Điêu hồng ........................... 52 3.2. Nghiên cứu về asen ............................................................................................ 53 3.2.1. Nghiên cứu ngưỡng độc cấp tính của asen ..................................................... 53 3.2.2. Nghiên cứu độc mãn tính (sub-chronic) của As đối với cá Điêu hồng ........... 55
  7. v 3.3. Nghiên cứu về Cd............................................................................................... 70 3.3.1. Ngưỡng độc cấp tính của Cd ........................................................................... 70 3.3.2. Nghiên cứu độc mãn tính (sub-chronic) của Cd đối với cá Điêu hồng .......... 72 3.4. Nghiên cứu về chì .............................................................................................. 87 3.4.1. Ngưỡng độc cấp tính của Pb ........................................................................... 87 3.4.2. Nghiên cứu độc mãn tính (sub-chronic) của Pb đối với cá Điêu hồng ........... 89 3.5. So sánh ngưỡng độc hại cấp, quy luật tích lũy, đào thải và rối loạn nội tiết ... 102 3.6. Tích lũy kim loại nặng trong thịt cá tươi so với giới hạn cho phép cảnh báo nguy cơ……… ........................................................................................................ 105 KẾT LUẬN….. ...................................................................................................... 108 ĐỀ XUẤT…… ....................................................................................................... 110 CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ .............. 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 112 PHỤ LỤC…… ....................................................................................................... 126
  8. vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT RP-HPLC: Sắc ký lỏng cao áp pha đảo DAD: Diode array detector LH: Luteinizing Hormon ACTH: Adrenocorticotropic hormon CRH: Corticotropin-releasing hormon ATP: Adenosine triphosphat LD50: Liều lượng gây chết 50% cá thể nghiên cứu LC50: Nồng độ gây chết 50% cá thể nghiên cứu 96-h LC50: Ngưỡng độc cấp tính gây chết 50% cá thể nghiên cứu trong 96 giờ MT: Metallothionein AsB: Asenobetain DMA: Dimetyl asen MMA: Monometyl asen LOD: Giới hạn phát hiện LOQ: Giới hạn định lượng ppm: Nồng độ phần triệu ppb: Nồng độ phần tỉ SPSS: Statistical Package for Social Sciences
  9. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Điều kiện phân phân tích Cd, Pb bằng ICP-OES .....................................39 Bảng 2.2. Điều kiện phân phân tích As bằng ICP-MS .............................................40 Bảng 2.3. Điều kiện phân tích các dạng hóa học của asen bằng kỹ thuật ghép nối HPLC-UV-HG-AAS .................................................................................................44 Bảng 3.1. Các thông số đánh giá phương pháp định lượng cortisol .........................49 Bảng 3.2. Các thông số đánh giá phương pháp định lượng Cd ................................50 Bảng 3.3. Các thông số đánh giá phương pháp phân tích Pb....................................51 Bảng 3.4. Các thông số đánh giá phương pháp phân tích As ...................................52 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của As trong nước đến trọng lượng cá Điêu hồng. ...............55 Bảng 3.6. Dạng hóa học của asen trong gan và thịt cá Điêu hồng ô nhiễm..............63 Bảng 3.7. Sự thay đổi trọng lượng cá Điêu hồng sau 10 ngày ngưng ô nhiễm As. ..65 Bảng 3.8. Phần trăm As đào thải sau 10 ngày cá ô nhiễm sống trong nước sạch .....66 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của Cd trong nước đến trọng lượng cá Điêu hồng ................72 Bảng 3.10. Hàm lượng Cd ở dạng phức với MT so sánh với hàm lượng Cd tổng trong gan và thịt cá ô nhiễm ...............................................................................................79 Bảng 3.11. Sự thay đổi trọng lượng cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch 81 Bảng 3.12. Phần trăm Cd đào thải sau 10 ngày cá ô nhiễm sống trong nước sạch ..81 Bảng 3.13. Ảnh hưởng của Pb trong nước ô nhiễm đến khối lượng cá Điêu hồng ..89 Bảng 3.14. Dạng hóa học của chì trong gan và thịt cá ô nhiễm................................95 Bảng 3.15. Sự thay đổi trọng lượng cá Điêu hồng sau 10 ngày ngưng ô nhiễm ......96 Bảng 3.16. Phần trăm Pb đào thải sau 10 ngày cá ô nhiễm sống trong nước sạch ...98 Bảng 3.17. Lượng kim loại nặng đi vào cơ thể hàng tuần qua chế độ ăn cá ô nhiễm. .................................................................................................................................107
  10. viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Sơ đồ biến đổi các dạng asen trong sinh vật .............................................14 Hình 1.2. Công thức cấu tạo của cortisol ..................................................................24 Hình 1.3. Con đường tổng hợp cortisol.....................................................................25 Hình 1.4. Cá Điêu hồng.............................................................................................30 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình nghiên cứu .......................................................................34 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ..............................................................................36 Hình 2.3. Sơ đồ thời gian lấy mẫu. ...........................................................................38 Hình 2.4. Sơ đồ phân tích liên tục các dạng hóa học của asen bằng kỹ thuật HPLC- UV-HG-AAS.............................................................................................................45 Hình 3.1. Sắc ký đồ phân tích cortisol chuẩn............................................................50 Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ As trong nước đến lượng cá chết trong 96 giờ ..53 Hình 3.3. Đồ thị ước lượng LC50 của As trong 96 giờ đối với cá Điêu hồng ...........54 Hình 3.4. Hình ảnh mang cá đối chứng và mang cá sau 20 ngày ô nhiễm asen ......56 Hình 3.5. Tích lũy As trong mang cá theo thời gian.. ..............................................56 Hình 3.6. Tích lũy As trong gan cá theo thời gian. ...................................................57 Hình 3.7. Tích lũy As trong thịt cá theo thời gian. ..................................................58 Hình 3.8. Quy luật tích lũy As trong cá sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm. .....59 Hình 3.9. Tỷ lệ giữa nồng độ As trong nước và tích lũy As trong cá sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm. ..................................................................................................60 Hình 3.10. Sắc ký đồ chuẩn các dạng hóa học của asen. ..........................................62 Hình 3.11. Sắc ký đồ dạng hóa học của asen trong mẫu cá chuẩn CMR. ................62 Hình 3.12. Sắc ký đồ dạng hóa học của asen trong a) thịt cá và b) gan cá Điêu hồng sống trong nước ô nhiễm asen...................................................................................63 Hình 3.13. Sự thay đổi hàm lượng As trong cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch. ...........................................................................................................................66 Hình 3.14. Ảnh hưởng của As trong nước đến sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá.. .........................................................................................................67
  11. ix Hình 3.15. Sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm so với cá đối chứng theo thời gian............................................................................................68 Hình 3.16. Sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch.. ...............................................................................................69 Hình 3.17. Ảnh hưởng của nồng độ Cd trong nước đến số lượng cá thí nghiệm chết trong 96 giờ. ..............................................................................................................71 Hình 3.18. Đồ thị ước tính giá trị LC50 trong 96 giờ của Cd đối với cá Điêu hồng .71 Hình 3.19. Hình ảnh mang cá đối chứng và mang cá sau 20 ngày ô nhiễm cadimi .73 Hình 3.20. Tích lũy Cd trong mang cá theo thời gian...............................................74 Hình 3.21. Tích lũy Cd trong gan cá theo thời gian. .................................................75 Hình 3.22. Quá trình xâm nhập Cd vào bên trong cơ thể .........................................76 Hình 3.23. Tích lũy Cd trong thịt cá theo thời gian.. ................................................76 Hình 3.24. Quy luật tích lũy Cd trong cá Điêu hồng sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm. ........................................................................................................................77 Hình 3.25. Tỷ lệ giữa tích lũy Cd trong cá sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm và nồng độ Cd trong nước ..............................................................................................78 Hình 3.26. Sự thay đổi hàm lượng Cd trong cá ô nhiễm sau 10 ngày sống trong nước sạch. ...........................................................................................................................82 Hình 3.27. Cơ chế loại bỏ Cd ....................................................................................83 Hình 3.28. Ảnh hưởng của Cd đến sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá sống trong nước ô nhiễm.. ....................................................................................84 Hình 3.29. Độ giảm hàm lượng cortisol trong cá ô nhiễm so với cá đối chứng ở ngày thứ 4, 12 và 20 kể từ lúc bắt đầu sống trong nước ô nhiễm Cd. ..............................85 Hình 3.30. Hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ở ngày thứ 20 ô nhiễm và ngày thứ 10 ngày thôi ô nhiễm Cd. ....................................................................................86 Hình 3.31. Ảnh hưởng của nồng độ Pb trong nước đến lượng cá chết trong 96 giờ 87 Hình 3.32. Đồ thị ước lượng độc cấp tính của Pb đối với cá Điêu hồng. .................88 Hình 3.33. Hình ảnh mang cá đối chứng và mang cá sau 20 ngày ô nhiễm chì .......90 Hình 3.34. Tích lũy Pb trong mang cá theo thời gian. ..............................................91 Hình 3.35. Tích lũy Pb trong gan cá theo thời gian. .................................................92
  12. x Hình 3.36. Tích lũy Pb trong thịt cá theo thời gian...................................................93 Hình 3.37. Quy luật tích lũy Pb trong cá sau 20 ngày sống trong nước ô nhiễm. ....94 Hình 3.38. Tỷ lệ giữa lượng Pb tích lũy trong cá sau 20 ngày cá sống trong nước ô nhiễm và lượng Pb trong nước ..................................................................................95 Hình 3.39. Sự thay đổi hàm lượng Pb trong cá sau 10 ngày sống trong nước sạch. 97 Hình 3.40. Ảnh hưởng của Pb trong nước đến sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá. ..........................................................................................................99 Hình 3.41. Sự khác biệt về lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm và cá đối chứng ở ngày thứ 4, 12 và 20 kể từ lúc bắt đầu sống trong nước ô nhiễm Pb. .......100 Hình 3.42. Sự thay đổi hàm lượng cortisol trong huyết tương cá ô nhiễm Pb sau 10 ngày sống trong nước sạch.. ....................................................................................101 Hình 3.43. Hàm lượng kim loại nặng trong cá ô nhiễm so sánh với giới hạn cho phép tối đa ........................................................................................................................106
  13. 1 MỞ ĐẦU Hiện nay, sự gia tăng dân số cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp làm gia tăng lượng chất thải ra môi trường. Vì vậy, môi trường sống ngày càng bị ô nhiễm với mức độ nghiêm trọng. Sinh vật và nhất là các loài thuỷ sản sống trong môi trường ô nhiễm bị ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển. Không những vậy, các độc chất sẽ tích tụ trong cơ thể chúng và sẽ rất nguy hiểm nếu con người ăn phải thức ăn có nhiễm độc chất. Vì thế, vấn đề nghiên cứu sự tích luỹ và đào thải độc chất cũng như ảnh hưởng của độc chất đến sự sinh trưởng phát triển của các loài thuỷ sản là hết sức quan trọng và đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Trong những thập niên gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đã quan tâm nghiên cứu về sự tích luỹ và đào thải kim loại nặng cũng như sự ảnh hưởng của kim loại nặng đến hàm lượng sinh hóa (gluco, cortisol, glutathion, lipit, …) trong cơ thể sinh vật nhằm phản ánh phản ứng của cơ thể trước sự thay đổi của môi trường sống. Việt Nam là quốc gia đang phát triển nên vấn đề xử lý chất thải chưa được quan tâm đúng mức dẫn đến việc ô nhiễm môi trường là không thể tránh khỏi, nhất là ô nhiễm các kim loại nặng không có vai trò sinh học nhưng rất độc đối với con người như Cd, Pb và As. Các loài thuỷ sản sống trong môi trường ô nhiễm bị ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng. Trong các loài thuỷ sản, cá Điêu hồng là loài rất được ưa chuộng làm thức ăn do chất lượng thịt cá và giá thành hợp lý. Tuy nhiên, việc đánh giá phản ứng của cá Điêu hồng do ảnh hưởng của kim loại Cd, Pb và As trong môi trường ô nhiễm và sự tích luỹ, đào thải các kim loại này chưa được nghiên cứu. Do đó, nghiên cứu sinh chọn đề tài: “Nghiên cứu quá trình tích luỹ - đào thải và ảnh hưởng của các kim loại nặng (As, Cd, Pb) đến hàm lượng cortisol trong cá Điêu hồng (Oreochromis sp.)” nhằm mục đích giải quyết các vấn đề sau:
  14. 2 - Tìm ra ngưỡng độc cấp tính (LC50 trong 96 giờ) của từng kim loại Cd, Pb và As để đánh giá độc tính của từng kim loại đối với cá Điêu hồng. - Tìm ra ảnh hưởng của các kim loại (Cd, Pb, As) trong nước ô nhiễm đến hàm lượng cortisol trong cá. Đây là yếu tố chỉ mức độ căng thẳng sinh lý và oxy hóa của cá sống trong nước ô nhiễm kim loại nặng. Từ đó có thể đề xuất sử dụng cá làm chỉ thị sinh học để phát hiện kịp thời ô nhiễm nguồn nước do kim loại nặng. - Nghiên cứu quy luật hấp thu và đào thải kim loại nặng (Cd, Pb, As) trong gan, mang và thịt cá Điêu hồng sống trong môi trường ô nhiễm trên cơ sở đó khuyến cáo người nuôi cá có hướng nuôi thích hợp nhằm cung cấp nguồn cá sạch ra thị trường để đảm bảo sức khoẻ người tiêu dùng. Nội dung nghiên cứu của luận án 1. Xác định ngưỡng độc cấp tính trong 96 giờ của Cd, Pb, As đối với cá Điêu hồng. Dựa trên giá trị LC50 trong 96 giờ, lựa chọn nồng độ kim loại nặng phù hợp để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo. 2. Nghiên cứu quy luật tích luỹ và đào thải kim loại nặng trong cá Điêu hồng nuôi trong nguồn nước ô nhiễm và sau đó nuôi trong nguồn nước sạch. 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của kim loại nặng trong nước đến sự thay đổi hàm lượng cortisol trong cá. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu sẽ làm cơ sở khoa học trong lĩnh vực hoá học môi trường, độc chất môi trường, sử dụng chỉ thị sinh học để cảnh báo ô nhiễm môi trường và nguy cơ gây hại cho sức khỏe con người. - Đề tài góp phần xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp xác định kim loại nặng (Cd, Pb, As) bằng thiết bị phổ nguyên tử và phương pháp xác định cortisol trong cá bằng thiết bị sắc ký lỏng pha đảo hiệu năng cao RP- HPLC-UV. - Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu về độc chất môi trường, kỹ thuật phân tích môi trường.
  15. 3 Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần cảnh báo những rủi ro, nguy cơ lan truyền kim loại nặng qua thực phẩm.
  16. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu các kim loại nặng Cd, Pb và As 1.1.1. Nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước 1.1.1.1. Nguồn tự nhiên trong đất Kim loại nặng là một trong những thành phần tự nhiên của lớp vỏ trái đất. Trong đá, chúng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau. Quặng kim loại nặng có thể ở dạng sunfua như sắt, asen, chì, chì-kẽm, coban, vàng, bạc và niken; hoặc ở dạng oxit như nhôm, mangan, selen và antimon. Một số tồn tại dưới dạng sunfua và oxit như sắt, đồng và coban. Quặng khoáng sản có xu hướng tồn tại theo kiểu nhóm nguyên tố, theo đó kim loại tồn tại dạng sulfua sẽ chủ yếu ở cùng với nhau, tương tự như vậy đối với các oxit. Do đó, sunfua chì, cadimi, asen và thủy ngân tự nhiên được tìm thấy cùng với sulfua sắt (pyrit, FeS2) và đồng (chalcopyrit, CuFeS2) [1]. Các kim loại trong đất sẽ đi trực tiếp vào môi trường nước thông qua sự phong hóa đá, sự bào mòn do nước, pH của nước thấp là nguyên nhân hòa tan một số kim loại nặng. 1.1.1.2. Từ hoạt động nông nghiệp Quá trình sản xuất nông nghiệp góp phần gia tăng một lượng đáng kể hàm lượng kim loại nặng trong nước. Các loại hóa chất bảo vệ thực vật, các loại phân bón, đặc biệt là phân lân có chứa các kim loại nặng như As, Pb, Hg. Thuốc bảo vệ thực vật thường chứa nhiều kim loại nặng như: As, Pb, Hg. Một số loại thuốc như: CuSO4, Zineb, Macozeb… chứa các kim loại nặng như Cu, Zn, Mn. Thông qua hoạt động phun, bón thuốc mà kim loại nặng có mặt trong nước [2-4]. 1.1.1.3. Từ hoạt động công nghiệp Sự phát triển công nghiệp đang vượt quá sự phát triển của cơ sở hạ tầng. Hiện nay, các ngành công nghiệp đều đổ trực tiếp chất thải chưa được xử lý vào môi trường. Kim loại nặng và độc tố là các thành phần đặc trưng của các chất thải công nghiệp. Theo kết quả quan trắc và phân tích môi trường, hàm lượng đồng, chì,
  17. 5 cadimi và coban,… ở các vùng nước ven biển gần các thị trấn và trung tâm công nghiệp lớn nhiều hơn so với mức tự nhiên của chúng trong nước biển. Hơn nữa, khí thải các nhà máy nhiệt điện, các lò hỏa táng, khí thải phương tiện giao thông chứa một lượng kim loại đi vào môi trường không khí và sau đó là môi trường nước [2, 5]. Hoạt động khai thác khoán sản cũng góp phần rất lớn vào việc thải các kim loại nặng vào môi trường nước [1, 6]. Nước thải ngành khai thác khoán sản chứa một lượng lớn kim loại nặng. 1.1.1.4. Nguồn gốc do hoạt động sinh hoạt của con người Một nguyên nhân khác gây nên sự ô nhiễm là do nước thải sinh hoạt của con người. Nước thải sinh hoạt thường trực tiếp thải vào môi trường mà không qua bất kỳ hình thức xử lý nào. Theo nghiên cứu của Phan Văn duyệt (2000), ở một số vùng, nhiều người đã lén cho thạch tín xuống những giếng không dùng nữa để yểm Tĩnh Thần, tức Thần Giếng. Trước khi đổ đất lấp trũng xây nhà, người ta đã đổ thạch tín xuống để Yểm Thần Giếng, trấn Thuỷ Tề, Hà Bá... Việc này đã thành một tập tục không rõ từ đời nào truyền lại, từ đó, asen đi vào nước ngầm [7]. 1.1.2. Độc tính của kim loại nặng Độc tính của các tác nhân đối với sinh vật được thể hiện qua các thông số: a) Liều lượng độc: Là đại lượng biểu thị độ lớn của tác nhân gây độc như hóa chất, vật lý, sinh học. Liều lượng độc có thể được biểu diễn qua đơn vị khối lượng hay thể tích chất độc trên một đơn vị khối lượng cơ thể sinh vật (mg, g/kg khối lượng cơ thể hoặc mL/kg). Nồng độ trong không khí được biểu diễn qua đơn vị khối lượng hay thể tích trên phần triệu thể tích không khí (ppm hay miligam, gam/m3 không khí). Nồng độ trong nước có thể biểu diễn qua đơn vị ppm, ppb. b) Ngưỡng độc cấp tính là ngưỡng độc tính được xác định bằng nồng độ của một hóa chất, một tác nhân gây độc lên một nhóm sinh vật thử nghiệm trong thời gian ngộ độc ngắn, trong điều kiện có kiểm soát. Để đánh giá độc tính cấp và ngưỡng độc, người ta có thể dùng các đại lượng sau để đánh giá:
  18. 6 - LD50 (lethal dose 50%): Liều gây chết trung bình của một hóa chất ở một liều đơn. Liều lượng gây chết 50% quần thể sinh vật trong một điều kiện thí nghiệm cụ thể trong một khoảng thời gian xác định thông qua tiếp xúc trực tiếp với chất gây độc. LD50 thường được sử dụng đối với động vật sống trên cạn. - LC50 (lethal concentration 50%): Nồng độ gây chết 50% quần thể sinh vật trong một điều kiện thí nghiệm cụ thể trong một khoảng thời gian xác định thông qua tiếp xúc trực tiếp với chất gây độc. LC50 thường dùng để đánh giá độc tính của chất độc dạng lỏng hòa tan trong nước hoặc bụi trong môi trường không khí và được đo bằng microgram (hoặc mg) của tác nhân gây độc cho mỗi lít dung dịch hoặc phần triệu (ppm), trong không khí hoặc nước. LC50 càng nhỏ, độc tính của hóa chất càng lớn. LC50 được sử dụng trong việc so sánh các độc tính, giá trị LC50 không thể ngoại suy trực tiếp từ một loài này cho một loài khác hoặc cho con người. Giá trị LD50, LC50 được thực hiện trong vòng 24 đến 96 giờ và được thử nghiệm trên một loại chất nhất định để xác định nồng độ. Thời gian cũng được ghi cùng với liều lượng gây chết: LC50 24 giờ, LC50 48 giờ, LC50 72 giờ, LC50 96 giờ. Thông số ngưỡng độc cấp tính thường sử dụng nhất cho cá là LC50 trong 96 giờ. Để xác định ngưỡng độc cấp tính, một phương pháp thử nghiệm thông dụng là xây dựng một thí nghiệm để tìm ra mối quan hệ giữa nồng độ chất thử và phần trăm cá thể bị ngộ độc từ đó xây dựng đường cong nồng độ gây chết. Từ đường cong này, LC50 được quan sát, tính toán hay nội suy [8, 9]. Các yếu tố môi trường ngoài ảnh hưởng đến độc tính: - Nhiệt độ môi trường: Có thể làm tăng, giảm hay không ảnh hưởng đến độc tính của hóa chất tùy thuộc vào loại độc tố, loài sinh vật và điều kiện tác động cụ thể. Nguyên nhân, khi nhiệt độ tăng làm tăng quá trình ion hóa, giải phóng độc tố dưới dạng ion tự do nên dễ xâm nhập qua màng tế bào. - Lượng oxi hòa tan: Khi lượng oxi hòa tan trong nước giảm sẽ làm tăng độc tính của độc chất trong môi trường nước. Nguyên nhân có thể do cơ thể thiếu oxi nên cơ chế bảo vệ kém hiệu quả.
  19. 7 - pH: pH ảnh hưởng trực tiếp đến dạng tồn tại của ion kim loại trong nước. pH thấp, kim loại tồn tại dưới dạng ion tự do và độc tính tăng lên. 1.1.3. Con đường xâm nhập kim loại nặng vào sinh vật Độc chất xâm nhập vào cơ thể sinh vật từ bộ phận cơ thể tiếp xúc với độc chất, chẳng hạn như qua đường tiêu hóa, đường hô hấp, qua da, qua các cơ quan tổn thương. - Qua đường tiêu hóa: Các chất độc trong thức ăn, nước uống vào đường tiêu hóa qua miệng, sau đó đến dạ dày, ruột non, gan... Trong ruột, những phần tử có kích cỡ nhỏ sẽ đi qua kẽ hở tế bào chất của ruột non để vào máu. Một phần độc chất đi vào gan, được giải độc và chuyển qua mật rồi trở lại đường tiêu hóa để thải ra ngoài qua phân. - Qua đường hô hấp: Độc chất trong môi trường xâm nhập vào cơ thể sinh vật qua đường hô hấp. Đây là con đường xâm nhập độc tố nhanh nhất vào hệ tĩnh mạnh. Đối với động vật trên cạn, phổi là nơi chất độc dễ xâm nhập nhất qua hệ thống vi mạch máu, màng nhày tại đây. Đối với động vật dưới nước, chất độc thâm nhập chủ yếu qua mạch máu trong mang. Độc chất theo máu đi trực tiếp đến các bộ phận khác trong cơ thể mà không qua gan để giải độc một phần như là hệ tiêu hóa. Mang cá tích điện tích âm, nguyên nhân do trên mang cá có hệ thống mao mạch lớn, trong khi đó điểm đẳng điện của các amino axít trong huyết tương ứng với pH khoảng 8. - Qua da: Da bảo vệ cơ thể khỏi tác động vật lý, hóa học và sinh học. Tuy nhiên, do đặc điểm cấu tạo của da và hàm lượng độc tố trong môi trường mà độc chất có thể xâm nhập vào cơ thể qua da. Nếu da bị tổn thương thì mức độ nhiễm độc càng nhanh. Đối với động vật sống trong nước ô nhiễm, da liên tục tiếp xúc với độc tố trong nước nên khả năng nhiễm độc càng cao. 1.1.4. Khả năng tích lũy sinh học Sau khi vào máu, độc chất được vận chuyển đến các tế bào khác nhau của các bộ phận trong cơ thể. Tại đây, tùy theo đặc điểm lý hóa của độc tố, đặc điểm của tế bào và một số yếu tố khác mà độc chất có thể phân bố và tích lũy khác nhau ở các cơ quan khác nhau.
  20. 8 - Các chất có khả năng hòa tan được trong nước thì phân bố trong các dịch của cơ thể và phân bố khá đồng đều trong toàn cơ thể. Ví dụ như các ion: Na+, K+, Li+, ... - Các chất cư trú trong xương: Do có ái lực với các mô xương, các cation Ca2+, Ba2+, Sr2+, Be2+, Cd2+... tập trung vào các mô xương. - Các chất cư trú trong các mô mỡ, mô béo: Là những chất kém phân cực, hoặc những ion có thể tạo thành những hợp chất kém phân cực có ái lực với mô béo, mô mỡ. - Các kim loại nặng (Cd, Pb, Hg...) có ái lực với nhóm thiol nên ức chế hoạt động của các enzym. Đã có nhiều nghiên cứu trên cá đánh giá khả năng tích lũy kim loại trong các cơ quan khác nhau của cá. Các cơ quan thường được dùng để đánh giá là thịt, gan, thận, mang, tim, mỡ. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, những kim loại khác nhau sẽ hiện diện với mức khác nhau trong các cơ quan khác nhau, khả năng tích lũy kim loại nặng ở các loài khác nhau cũng khác nhau [10-15]. . 1.1.5. Ảnh hưởng của kim loại nặng lên sinh vật Tùy theo đặc điểm của độc chất và loài mà ảnh hưởng của độc chất cũng khác nhau. Có những độc chất có tính độc đối với loài này mà không độc hoặc ít độc với loài khác. Có những chất không độc ở hàm lượng nhỏ nhưng gây độc ở hàm lượng lớn. Nhìn chung, khi vào cơ thể, các độc chất kim loại nặng sẽ gây ra các phản ứng khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của sinh vật. Andrea Martini Ribeiro và cộng sự (2014) nghiên cứu trên cá Prochilodus lineatus sau khi cho ô nhiễm Pb có nồng độ từ 0,7 - 1,7 mg/L, hàm lượng gluco trong máu tăng đáng kể sau 6 và 24 giờ nhưng sau đó trở về mức bình thường sau 96 giờ, trong khi đó hàm lượng cortisol máu thay đổi không đáng kể. Nghiên cứu về trao đổi ion: Hàm lượng Na+ giảm sau 96 giờ, Cl- giảm sau 24 giờ, Ca2+ giảm sau 96 giờ, ngược lại, hàm lượng K+ tăng. Về độ hoạt động của enzym, sau 24 giờ, enzym Na+/K+-ATPase trong mang giảm, nhưng phục hồi sau 96 giờ, trong khi đó enzym cacbonic anhydrase không bị tác động bởi tiếp xúc với Pb [13].
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học
207 tài liệu
1455 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2