Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển; Tập xx, Số xx; 2014: ISSN: 1859-3097 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY THỦY NGÂN CỦA NGHÊU MERETRIX LYRATA TẠI VÙNG CỬA SÔNG BẠCH ĐẰNG, HẢI PHỊNG Lê Xn Sinh Viện Tài ngun Mơi trường biển-Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam * E-mail: sinhlx@gmail.com Ngày nhận bài: 09-9-2014 TÓM TẮT: Mơ hình thực nghiệm triển khai để đánh giá khả tích tụ sinh học lồi nghêu Meretrix lyrata ni vùng cửa sơng Bạch Đằng Lồi nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả tích tụ chất ô nhiễm cao gấp nhiều lần mơi trường nước, ăn lọc di chuyển nên chúng thường chọn làm sinh vật thị, đối tượng nghiên cứu lĩnh vực độc học môi trường Đây hướng đơn giản để theo dõi đánh giá tích tụ sinh học sinh vật sống nước Nghêu trải qua ba giai đoạn phát triển khác từ thả giống đến thu hoạch Giá trị cực đại hệ số tích tụ BAF T dạng thủy ngân tổng 307 cao nhiều hệ số tích tụ BAFMe 165.000 Nghêu nuôi vùng cửa sông Bạch Đằng có hệ số tích lũy khác với lồi nghêu kích thước vùng khác (Sầm Sơn, Cửa Lị) Hệ số tích tụ nghêu Meretrix lyrata có giá trị gần tương đồng với lồi sị huyết Anadara granosa chúng có kích thước phân bố tương đồng Từ khóa: Mơ hình thực nghiệm, hệ số tích tụ BAF, nghêu Meretrix lyrata MỞ ĐẦU Sự tích tụ sinh học định nghĩa trình mà qua sinh vật lưu giữ hóa chất trực tiếp từ mơi trường vơ sinh (nước, khí đất) từ nguồn thức ăn (truyền dưỡng) Các hóa chất mơi trường sinh vật hấp thu qua q trình khuếch tán thụ động Bởi sơng, hồ đại dương bể lắng chất sinh vật thủy sinh chuyển lượng lớn nước xuyên qua màng hô hấp chúng (mang) cho phép tách lượng hóa chất từ nước vào thể Vì thủy sinh vật tích tụ sinh học hóa chất đạt đến mức cao nồng độ chất có mơi trường Lồi nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả tích tụ chất ô nhiễm cao gấp nhiều lần môi trường nước, ăn lọc di chuyển nên chúng thường chọn làm sinh vật thị, đối tượng nghiên cứu lĩnh vực độc học môi trường [1] Ở khu vực cửa sông Bạch Đằng, lồi nhuyễn thể ni phổ biến lồi nghêu trắng Bến Tre (Meretrix lyrata) Mơ hình dự báo sử dụng để đánh giá quy mơ mẫu hình tích tụ sinh học dạng chất cụ thể điều kiện sống đặc trưng Các mơ hình dự báo dùng thực tế đo trực tiếp nồng độ mô, nghĩa xác định xem nồng độ mô thay đổi theo thời gian với thay đổi điều kiện sống (thay đổi thông số đầu vào dự báo đầu ra) Có hai hướng để phát triển mơ hình hướng nghiên cứu thực nghiệm (đo liệu trường phịng thí nghiệm) hướng sử dụng mơ hình hóa cơng cụ tốn học Mơ hình thực nghiệm triển khai để đánh giá khả tích tụ sinh học lồi nghêu Meretrix lyrata ni vùng cửa sơng Bạch Đằng TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU cao có thời gian phơi bãi 10 ÷ 11giờ Ơ thí nghiệm (AD) bãi triều thấp có thời gian phơi bãi ÷ 9giờ Tiến hành thí nghiệm 12 tháng, tháng 5/2011 đến 4/2012, khoảng thời gian nuôi nghêu khu vực cửa sông Bạch Đằng Tài liệu Tài liệu từ nguồn đề tài Luận án Tiến sĩ: “Nghiên cứu khả tích tụ thủy ngân nghêu Bến Tre (Meretrix lyrata) khu vực cửa sơng Bạch Đằng – Hải phịng” tác giả thực 2010 đến 2014 Các yêu cầu mô hình thực nghiệm Đây hướng đơn giản để theo dõi đánh giá tích tụ sinh học sinh vật sống nước [2] Tuy nhiên phương pháp địi hỏi nhiều điều kiện thực nghiệm như: • Trang thiết bị thí nghiệm (nhiều trang thiết bị chuyên ngành, cồng kềnh chi phí lớn) • Phịng thí nghiệm phân tích trang bị nhiều thiết bị chuyên ngành đội ngũ thí nghiệm viên có chun mơn • Có đội ngũ chun gia sinh học cách phân loại, xác định độ tuổi loài cần người có chun mơn • Khu vực thu mẫu gần với phịng thí nghiệm để tránh tượng sốc gây yếu, chết sinh vật Bố trí thí nghiệm Vùng cửa sông Bạch Đằng thuộc kiểu vùng cửa sông hình phễu với đường bờ có hướng lõm vào phía lục địa thủy triều có biên độ lớn Các bãi triều địa hình quan trọng dạng địa hình bị ngập nước theo chu kỳ triều Từ nét đặc trưng bãi triều nuôi nghêu vùng cửa sông Bạch Đằng chọn bãi triều xã Đồng Bài, tọa độ (kinh độ 106o53'27.0'' vĩ độ 20o48'32.4'') Do chênh lệch mức nước lên cao mức nước xuống thấp vào thời kỳ nước cường khoảng 2,5 – 3,2 mét vào kỳ nước khoảng 0,5 – mét [3] nên bố trí hai thí nghiệm có diện tích 4m2 mặt cắt vng góc với đê (hình 1) Ơ thí nghiệm (OTN) bãi triều Hình Cách bố trí thí nghiệm ngồi trường Cách tính hệ số tích tụ BAF Hệ số tích tụ sinh học quan hệ tập trung tương đối nồng độ chất mô sinh vật sống với nồng độ chất mơi trường nước [4] BAF = Ct/ Cs (1.1) Trong đó: - BAF tính tốn liệu thực nghiệm - Cs nồng độ chất ô nhiễm nước (mg/l) - Ct nồng độ chất ô nhiễm mô sinh vật (mg/kg mô khô) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Quy luật phát triển nghêu Kích thước nghêu trung bình từ thả giống đến thu hoạch Kích thước nghêu ni vùng cửa sơng Bạch Đằng tính theo số trung bình nghêu ni hai thí nghiệm xu phát triển giống chênh lệch kích thước (bảng 1) Mối liên hệ tháng tuổi kích thước nghêu, biểu diễn biểu đồ hình Như vậy, để xác định tuổi nghêu theo kích thước phần mềm Sigma plot 11.0 theo công thức sau: T = 5,57 + 0,039e 2.66 H , với H: Chiều cao (cm) T: tuổi nghêu (tháng) [5] Mối tương quan tuổi nghêu kích thước công cụ hữu hiệu để xác định nhanh tuổi nghêu mà qua phương pháp phân tích chun gia có nhược điểm chi phí cao thời gian dài Bảng Kích thước trung bình nghêu nuôi khu vực cửa sông Bạch Đằng Chiều dài trung bình (cm) Chiều rộng trung bình (cm) Chiều cao trung bình (cm) Cân nặng trung bình (g/ cá thể) STT Tháng tuổi (Tháng) 6,0 2,2 1,8 1,1 2,5 6,9 2,4 1,9 1,2 5,0 7,9 3,1 2,5 1,6 7,5 9,0 3,3 2,7 1,7 9,4 9,9 3,4 2,8 1,8 10,2 11,0 3,6 3,0 1,9 13,0 12,1 3,7 3,0 2,0 13,9 13,2 3,7 3,0 2,0 13,9 13,9 3,7 3,0 2,0 14,6 10 15,1 3,9 3,2 2,1 15,8 11 16,3 3,9 3,2 2,1 15,9 12 17,2 6,0 ÷ 17,2 tháng 4,0 3,3 2,2 17,3 2,2 ÷4,0 cm 1,8 ÷3,3 cm 1,1÷2,2 cm 2,5 ÷17,3 g giống, nghêu lớn chậm chúng cần có thời gian thích nghi với mơi trường Sau nghêu lớn nhanh từ tháng tuổi đến 11 tháng tuổi, nhận biết qua phát triển kích thước, màu sắc vỏ vân sinh trưởng Hình Biến thiên kích thước trung bình nghêu khu vực cửa sông Bạch Đằng Vạch phân chia dấu hiệu sinh trưởng Giải thích xu phát triển sinh trưởng nghêu Giai đoạn phát triển nghêu thời điểm thả giống (6 tháng tuổi) đến giai đoạn thu hoạch (18 tháng tuổi) chia làm ba giai đoạn: Giai đoạn thứ (từ tháng tuổi đến 11 tháng tuổi): Tháng sau thả nghêu Hình Vạch đánh dấu mức độ tăng trưởng nghêu Giai đoạn mùa mưa, nước sông mang nhiều vật chất dinh dưỡng từ lục địa cửa sông làm cho nguồn thức ăn phong phú Hàm lượng TSS tháng 7, 8, có giá trị trung bình từ 731 ÷ 875 mg/l, giá trị lớn tháng đạt 1382 mg/l [5] nhiều nên thời gian phơi bãi, nghêu vùi cát bị ngâm nước gây tượng sốc dẫn đến chết vỏ Giai đoạn thứ hai (từ 12 tháng tuổi đến 13 tháng tuổi): Đây giai đoạn nghêu phát triển chậm, độ béo giảm (hình 2) Khi tiểu phẫu tách ruột nghêu, phát có mặt tuyến nhờn màu hồng suốt, dài 1cm hình sừng trâu, xác suất phát 98% (hình 4) Nguyên nhân khả trao đổi nước lúc nước đứng dòng chảy chậm [6] Hiện tượng xảy giai đoạn mùa khơ mà sóng gió kéo vật chất dinh dưỡng biển, nguồn dinh dưỡng đổ đất liền thấp, hàm lượng TSS dao động khoảng 355 ÷ 392 mg/l, thấp đợt khảo sát [7] Khi phát nghêu có dấu hiệu này, hộ ni cần có giải pháp phù hợp để phịng tránh như: Đánh giá mức độ tích tụ thủy ngân nghêu M Lyrata qua hệ số tích lũy - Dãn mật độ nghêu vị trí nghêu phân bố dày - Chuyển nghêu phân bố phía bãi triều cao xuống phía bãi triều thấp Hình Tuyến nhờn ruột nghêu Giai đoạn thứ ba (từ 14 tháng tuổi đến 18 tháng tuổi): Đây giai đoạn thu hoạch nghêu đạt kích cỡ từ 52 ÷ 65 cá thể/kg Giai đoạn nghêu phát triển tốt giai đoạn Nghêu kích thước thu hoạch có khả chống chịu với thay đổi môi trường (tháng 2-3 âm lịch) Khuyến cáo không nên thả nghêu giống thời điểm thời tiết mưa phùn Hệ số tích tụ thủy ngân nghêu Quá trình phơi nhiễm thủy ngân nghêu theo đường ăn lọc lớp nước sát đáy Như nguồn thủy ngân từ môi trường đưa vào thể nghêu tồn tronng nước bao gồm dạng hòa tan dạng chất rắn lơ lửng (có nguồn từ phù sa khuếch tán từ mơi trường trầm tích) Tính theo cơng thức 1.1, hệ số BAF tính HgT HgMe theo bảng Giá trị cực đại hệ số tích tụ BAF T dạng thủy ngân tổng 307 cao nhiều hệ số tích tụ BAFMe 165.000 Như khả tích tụ metyl thủy ngân cao mà nồng độ metyl thủy ngân chiếm 0,03 ÷ 0,05% thủy ngân tổng nước tích tụ mơ nghêu chiếm 27,3% Biểu diễn hai chuỗi số liệu hệ số tích tụ BAF nghêu mơi trường nước theo hình Hình Biến thiên hệ số tích tụ BAF nghêu M.lyrata theo thời gian Hệ số tích tụ BAF cao hai dạng thủy ngân thời điểm tháng – giai đoạn toàn nghêu khu vực cửa sông Bạch Đằng thu hoạch Như nghêu thu vào giai đoạn tích tụ thủy ngân cao nhất, thời điểm nghêu béo Sau nghêu bắt tồn để giải phóng Bảng Hệ số tích tụ BAF nghêu dạng thủy ngân môi trường nước Thủy ngân tổng Đợt thu mẫu Metyl thủy ngân Đợt (1/6) - HgT mơi trường nước (µg/l) - Đợt (27/6) - - HgT mô nghêu (ng/g) BAFT HgMe mô nghêu (ng/g) - - HgMe môi trường nước (ng/l) - - - - BAFMe - Đợt (27/7) 12,5 0,61 20 1,1 0,18 6.111 Đợt (29/8) 24 0,52 46 0,16 43.750 Đợt (27/9) 35 0,23 152 8,5 0,12 70.833 Đợt (30/10) 37,9 0,36 105 10,45 0,18 58.056 Đợt (4/12) 57,85 0,31 187 10,75 0,16 67.188 Đợt (5/1) 47,1 0,3 157 13,65 0,15 91.000 Đợt (27/1) 31,8 0,35 91 14,05 0,18 78.056 Đợt 10 (4/3) 53,7 0,25 215 15,1 0,13 116.154 Đợt 11 (8/4) 85,85 0,28 307 23,1 0,14 165.000 Đợt 12 (6/5) 87,9 0,77 114 24,55 0,23 106.739 Giá trị cực đại 307 165.000 Ghi chú: - Hệ số BAFT hệ số tích tụ thủy ngân tổng số nghêu Meretrix lyrata - Hệ số BAFMe hệ số tích tụ metyl nghêu Meretrix lyrata cải tạo bãi nghêu giảm độ béo chuyển sang giai đoạn sinh sản Hệ số BAF cho thấy mối quan hệ mức độ tích tụ thủy ngân nghêu dạng thủy ngân tồn mơi trường Đánh giá mức độ tích tụ thủy ngân nghêu so với số loài hai mảnh Đã tiến hành nghiên cứu khả tích tụ thủy ngân số lồi khác khu vực Đơng Bắc Bắc Bộ Tu hài (Lutraria rhynchaena), Sò huyết (Anadara granosa) Ngán (Austriella corrugata) theo kết nghiên cứu đề tài VAST06.07/1-12 Nhận thấy BAF nghêu tương đương với Sò huyết, cao Tu hài thấp Ngán (hình 6), nguyên nhân khác môi trường phân bố thời gian sinh trưởng khác Sị huyết phân bố, kích thước quy trình ni tương tự nghêu nên thấy BAF Hg T đơi với Sị huyết (BAFT=355) chênh lệch khơng nhiều so với nghêu (BAFT=307) Hình Hệ số tích tụ BAF lồi sinh vật khu vực Đơng bắc Bắc Bộ So sánh mức độ tích tụ thủy ngân nghêu nuôi vùng cửa sông Bạch Đằng với vùng nuôi khác Theo nghiên cứu tích tụ thủy ngân mơ nghêu Meretrix lyrata cịn thiếu, có số liệu quan trắc khơng đồng mẫu nghêu môi trường Hiện này, số liệu tháng 3/2011 trạm Duyên hải miền Bắc I công bố số liệu thủy ngân tổng ruột nghêu nước khu vực Sầm Sơn (tỉnh Thanh Hóa) khu vực Cửa Lị (tỉnh Nghệ An) Số liệu quan trắc vào tháng 3, phù hợp với thời điểm nghêu nuôi cửa sông Bạch Đằng thu hoạch Sau qui đổi hệ số BAF nghêu nuôi vùng cửa sông Bạch Đằng tương ứng với kích thước nghêu ni hai khu vực Sầm Sơn Cửa Lò nhận thấy hệ số tích tụ có chênh lệch Nghêu ni cửa sơng Bạch Đằng tích tụ cao nghêu thu mẫu Sầm Sơn 1,3 lần, thấp nghêu thu mẫu Cửa Lò 0,76 lần (hình 7) nghêu Meretrix lyrata nên hệ số tích lũy thủy ngân tổng số có giá trị chênh lệch khơng nhiều Lời cảm ơn: Cơng trình hồn thành hỗ trợ kinh phí tham khảo số liệu chất lượng môi trường nước khu vực cửa sông Bạch Đằng đề tài KC 09.17/11-15 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Kim Chi, Hoàng Thị Thu Hương, Nguyễn Hồng Hưng, 2005 Sinh vật tích tụ - phương pháp đánh giá nhiễm kim loại nặng Tạp chí độc học Số 12 Tr 1217 Bùi Đặng Thanh, Phạm Văn Thiêm, 2008 Một số mơ hình tích lũy sinh học kim loại vết Cd động vật nhuyễn thể Meretrix lyrata Tạp chí hóa học Số 47 (2A) Tr 3942 Hình So sánh hệ số tích tụ BAF nghêu nuôi Bạch Đằng, Sầm Sơn Cửa Lị Như vậy, tích tụ thủy ngân nghêu Meretrix lyrata vùng khác cho hệ số tích tụ BAF khác hay chế khác nhau, phụ thuộc vào phân vùng địa lý Hiện nay, chưa đủ liệu để so sánh hệ số tích tụ thủy ngân nghêu nuôi miền Nam, vựa nghêu nước, điểm cần nghiên cứu thêm tác giả thời gian tới Tổng cục biển Hải đảo Việt Nam, 2011 Bảng thủy triều 2011 Tập NXB KHTN &CN, Hà Nội Arnot, Jon A.; Gobas, Frank A.P.C, 2006 A review of bioconcentration factor (BCF) and bioaccumulation factor (BAF) assessments for organic chemicals in aquatic organisms Environmental Reviews No II, pp 24-25 Sinh Le Xuan, Thanh Tran Duc, Chi Dang Kim, 2011 Study on Growth’s Rule of Hard Clam (Meretrix lyrata) in Bach Dang Estuary, Viet Nam Environment and Natural Resources Research Vol 1, No.1 pp 139 - 151 Trương Quốc Phú, 1997 Kỹ thuật nuôi nghêu (Meretrix lyrata Sowerby) ngư dân đông sông Cửu Long Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học sinh vật biển toàn quốc lần thứ II Tr 486-492 Lê Xuân Sinh, 2013 Cơ chế tích tụ thủy ngân loài nghêu trắng (Meretrix lyrata) phân bố vùng cửa sơng Bạch Đằng, Hải Phịng, Việt Nam Tạp chí khoa học Công nghệ Tập 51, Số Tr 573-586 KẾT LUẬN Nghêu Meretrix lyrata phát triển theo ba giai đoạn thời gian thả giống đến thu hoạch Trong q trình nghêu tích lũy lượng thủy ngân bao gồm dạng vô hữu (metyl thủy ngân) Giá trị cực đại hệ số tích tụ BAFT dạng thủy ngân tổng 307 cao nhiều hệ số tích tụ BAF Me 165.000 Nghêu nuôi vùng cửa sơng Bạch Đằng có hệ số tích lũy khác biệt so với nghêu Meretrix lyrata vùng khác (Sầm Sơn, Cửa Lị) so sánh kích thước Sị huyết Anadara granosa vùng Đông bắc Bắc Bộ phân bố, kích thước quy trình ni tương tự APPLICATION OF EXPERIMENTAL MODEL TO ACCESS ACCUMULATION OF MECURY IN MERETRIX LYRATA HARD CHAM AT BACHDANG ESTUARY, HAIPHONG Le Xuan Sinh Institute of Marine Environment and Resources-VAST ABSTRACT: Experimental model was deployed to accumulate of Meretrix lyrata hard clam at BachDang estuary Pollutant in Meretrix lyrata was accumulated higher than their distribution in environment Life of this hard clam is stable so that they are subject for toxicological reasearch Experimental model was accessed the accumulation of pollutants in aquatic ognism simply Hard clam developed throught three of stages from hatchery to harvest Highest BAF T factor with total mecury is 307, lower than BAFMe factor (165.000) Bioaccumuation factor of hard clam in Bach Dang estuary is different to one in Sam Son, Cua Lo areas BAF T factor of Meretrix lyrata hard clam is resemble BAF T factor Anadara granosa arca because of the same size and distribution Keywords: Experimental model, BAF factor, Meretrix lyrata hard clam  ...trong phịng thí nghiệm) hướng sử dụng mơ hình hóa cơng cụ tốn học Mơ hình thực nghiệm triển khai để đánh giá khả tích tụ sinh học lồi nghêu Meretrix lyrata ni vùng cửa sông Bạch... án Tiến sĩ: “Nghiên cứu khả tích tụ thủy ngân nghêu Bến Tre (Meretrix lyrata) khu vực cửa sông Bạch Đằng – Hải phòng” tác giả thực 2010 đến 2014 Các u cầu mơ hình thực nghiệm Đây hướng đơn giản... NGHIÊN CỨU cao có thời gian phơi bãi 10 ÷ 11giờ Ơ thí nghiệm (AD) bãi triều thấp có thời gian phơi bãi ÷ 9giờ Tiến hành thí nghiệm 12 tháng, tháng 5/2011 đến 4/2012, khoảng thời gian nuôi nghêu khu