TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 83 NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG CADMIUM (CD) VÀ CHÌ (PB) CỦA LOÀI HẾN (CORBICULA SP.) VÙNG CỬA SÔNG Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG STUDY CONCENTRATION OF HEAVY METALS CADMIUM (CD) AND LEAD (PB) IN CLAM CORBICULA SP. FROM ESTUARINE, IN DA NANG CITY Nguyễn Văn Khánh – Phạm Văn Hiệp Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Ô nhiễm kim loại nặng (KLN) trong hệ sinh thái là vấn đề đáng quan tâm, một vài KLN ở dạng vết có thể trở nên nguy hiểm thông qua con đường tích lũy sinh học. KLN trong môi trường nước có thể tích lũy trong các chuỗi thức ăn và phá hủy hệ sinh thái cũng như gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày kết quả về sự tích lũy KLN Pb và Cd của loài Hến (Corbicula sp.), được thu mẫu trong khoảng tháng 2 đến tháng 5 năm 2008, từ sông Hàn và sông Cu Đê ở TP. Đà Nẵng. Đánh giá KLN trung bình tích lũy ở loài Hến (Corbicula sp.) đối với Pb: 0,37 ± 0,23 – 0,51 ± 0,25 ppm (trọng lượng tươi) và Cd: 1,67 ± 1,35 – 2,10 ± 1,10 ppm. Kết quả nghiên cứu là cơ sở bước đầ u cho việc sử dụng loài Hến (Corbicula sp.) trong giám sát sinh học. ABSTRACT The pollution of aquatic ecosystems by trace metals is a significant problem, as trace metals constitute some of the most hazardous substances that can bioaccumulation. Metals in the aquatic environment may accumulate in the food chain and cause ecological damage while also posing a risk to human health. In this study, we present result about concentration of heavy metals lead (pb) and cadmium (cd) of clam (corbicula sp.), was examined in samples collected between february and may, 2008, from the han and cu de rivers, da nang city. The means of the amounts of heavy metals with standard deviation were estimated as follows: 0,37 ± 0,23 – 0,51 ± 0,25 ppm pb (wet weight); 1,67 ± 1,35 – 2,10 ± 1,10 ppm cd for clam (corbicula sp.). Our data have important implications for biomornitor metl uptake by clams (corbicula sp.). 1. Giới thiệu Trong những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm kim loại nặng là vấn đề đáng quan tâm, đặc biệt ở các khu vực phát triển nhanh về công nghiệp. Một số kim loại nặng như Pb, Hg, Cd có thể gây độc ngay ở nồng độ thường quan sát được trong đất và nước. Chúng được đánh giá là các nguyên tố độc ở dạng vết (Goyer, 1960) và có thể gây ngộ độc tức thời hoặc ảnh hưởng lâu dài đến đời sống sinh vật và sức khỏe con người. Hiện nay, bên cạnh việc quan trắc ô nhiễm kim loại nặng trực tiếp bằng các phương pháp lý hóa, thì việc sử dụng các sinh vật chỉ thị mà cụ thể là sử dụng các hai mảnh vỏ, đã được quan tâm nghiên cứu và mang lại nhiều thành tựu có ý nghĩa cho khoa học và thực tiễn. Thường thì mức độ tích lũy các chất ô nhiễm trong mô được sử TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 84 dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm ở nơi sống (Al-Madfa và cs, 1998; AbdAllah và Moustafa, 2002). Các loài sò, vẹm, trai được sử dụng rộng rãi để chỉ thị cho mức ô nhiễm kim loại nặng (Phillip, 1994). Các nghiên cứu trên thế giới về các loài trong giống Corbicula đều chỉ ra rằng, đây là những loài có khả năng tích lũy cao các KLN đặc biệt là Hg. Nghiên cứu của Inza và cs, (1997, 1998) đã nhận thấy Corbicula có khả năng tích lũy nhanh MeHg. Đối với Cu là đặc biệt độc đối với loài Hến (Corbicula fluminea), nhất là giai đoạn chưa trưởng thành (Graney và cs, 1983; Harrison, 1984; Doherty và Cherry, 1988; Doherty, 1990). Ở Việt Nam, số lượng các nghiên cứu sử dụng các loài thân mềm và chủ yếu là các loài hai mảnh vỏ để chỉ thị ô nhiễm KLN là không nhiều, đặc biệt chưa có nghiên cứu về khả năng tích lũy các KLN của nhóm loài Corbicula. Hiện nay, số lượng các nghiên cứu về tích lũy KLN ở các loài hai mảnh vỏ ở được công bố chưa nhiều. Theo nghiên cứu của Đào Việt Hà (2002), hàm lượng các KLN trong Vẹm (Perma viridis) tại đầm Nha Phu (Khánh Hòa): từ 0,03 - 0,21 ppm (tính theo khối lượng tươi) đối với Cd; từ 0,14 - 1,13 ppm đối với Pb; và từ 0,54 - 1,81 ppm đối với Cu. Các nghiên cứu của Đặng Thúy Bình và cs, (2006) cho thấy Ốc hương tích lũy As với hàm lượng từ 0,052 - 2,54 ppm, Cd từ 0,001 – 0,083 ppm, Cu từ 0,21 - 1,99 ppm; trong Vẹm xanh As tích lũy cao nhất ở nồng độ 1,76 ppm. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày một số kết quả bước đầu về mức độ tích lũy KLN Pb và Cd ở loài Hến (Corbicula sp.) ở khu vực hạ lưu sông Hàn và sông Cu Đê. 2. Phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là loài Hến (Corbicula sp.) thuộc họ Corbiculidea, bộ mang tấm ( Eulamellibranchia), lớp hai mảnh vỏ ( Bivalvia), ngành thân mềm (Mollusca). Địa điểm thu mẫu là khu vực hạ lưu sông Hàn và sông Cu Đê của TP. Đà Nẵng. Thời gian nghiên cứu từ tháng 02 đến tháng 05 năm 2008. Thu định mẫu kỳ mỗi tháng một lần, m ẫu động vật được bảo quản ở 4 0 Mẫu động vật được định loại theo khóa định loại hình thái của Thái Trần Bái, Đặng Ngọc Thanh, Phạm Văn Miên. Mẫu động vật được phân chia theo 3 nhóm kích thước: <35 (mm); 35 – 45 (mm); và >45 (mm) để xác định kích thước khối lượng trung bình và phân tích các KLN theo 3 nhóm kích thước khác nhau . Mẫu động vật được tách lấy phần thịt, vô cơ hóa bằng axit HNO C (Goksv). Mẫu bùn đáy được thu đồng thời với mẫu động vật và được bảo quản theo TCVN 6663 - 12: 2000. 3 đặc và H 2 O 2 (đối với mẫu xác định Pb) và bằng axit HNO 3 đặc, axit H 2 SO 4 đặc và H 2 O 2 (đối với mẫu xác định Cd) (TCVN: 2000). Mẫu bùn đáy để khô mẫu ở nhiệt độ không khí, nghiền nhỏ và vô cơ hóa bằng axit HNO 3 đặc và H 2 O 2 3. Kết quả và bàn luận (Lê Đức, 2002). Phân tích hàm lượng KLN Pb và Cd bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Các số liệu được xử lý theo các phương pháp thống kê; xác định sự sai khác các số trung bình bằng phương pháp phân tích ANOVA một yếu tố và phương pháp kiểm tra giới hạn sai khác nhỏ nhất LSD (Least Significant Difference). TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 85 Qua 3 đợt thu mẫu, ở khu vực hạ lưu sông Hàn và sông Cu Đê, chúng tôi thu được 492 mẫu của loài Hến (Corbicula sp.). Khu vực sông Hàn loài Hến có kích thước trung bình 38,21 ± 7,18 (mm), khối lượng trung bình 17,10 ± 9,50 (g); khu vực sông Cu Đê kích thước trung bình 40,30 ± 9,57 khối lượng trung bình 22,82 ± 19,21 (bảng 1). Phân tích ANOVA cho thấy, kích thước và khối lượng trung bình của loài Hến giữa hai khu vực nghiên cứu không có sự khác nhau có ý nghĩa (α = 0,05). Bảng 1. Kích thước (mm) và khối lượng (g) của loài Hến (Corbicula sp.) ở sông Hàn và sông Cu Đê Sông Hàn (n=298) sông Cu Đê (n=131) Kích thước (mm) Khối lượng (g) Kích thước (mm) Khối lượng (g) Trung bình 38,21±7,18 17,10±9,50 40,30±9,57 22,82±19,21 Minimum 21 2,80 26 3,50 Maximum 58 53,50 73 105,50 a) b) Hình 1.(a) Kim loại nặng (Pb, Cd) tích lũy trong bùn đáy và trong loài Hến (Corbicula sp.) ở sông Hàn và sông Cu Đê; (b, c) Kim loại nặng (Pb, Cd) tích lũy trong loài H ến (Corbicula sp.) theo các kích thước khác nhau. c) Hàm lượng Pb trung bình trong bùn đáy của sông Hàn: 28,88 ± 11,30 ppm (tính theo khối lượng khô); khu vực sông Cu Đê: 25,68 ± 390 ppm (bảng 2, hình 1a). Kết quả phân tích ANOVA cho thấy, hàm lượng Pb trong bùn đáy ở hai sông không có sự khá c nhau có ý nghĩa (α = 0,05). So sánh với tiêu chuẩn ISQG (Canada) về giới hạn cho phép của Pb trong bùn đáy (≤ 30,2 ppm), thì hàm lượng Pb tại hai khu vực trong nghiên cứu nằm trong giới hạn cho phép. Phân tích ANOVA cho thấy hàm lương Cd tại khu vực sông Hàn: 2,66 ± 1,55 ppm, cao hơn và khác nhau có ý nghĩa ( α = 0,05) khu vực cửa TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 86 sông Cu Đê: 1,41 ± 0,75 ppm (bảng 2, hình 1a). Hàm lượng Cd trong bùn đáy ở cả hai khu vực trong nghiên cứu này đều cao hơn so với giới hạn cho phép củ a tiêu chuẩn ISQG của Cana da (≤ 0,7 ppm, tính theo khối lượng khô). Như vậy, cả hai khu vực nghiên cứu đều đã bị ô nhiễm Cd ở mức cao, vượt tiêu chuẩn từ 2,01 đến 3,80 lần. Bảng 2. Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd (ppm) tích lũy trong bùn đáy ở sông Hàn và sông Cu Đê Khu vực Pb (ppm) (n=9) Cd (ppm) (n=9) TB ± SD TB ± SD Sông Hàn 28,88 ± 11,30a 2,66 ± 1,55 a (n=3) (n=6) Sông Cu Đê 25,68 ± 3,90a 1,41 ± 0,75 b Ghi chú: các giá trị trung bình có cùng chữ cái (a, b) không có sự khác nhau có ý nghĩa theo khu vực nghiên cứu Hiện nay, các loài Corbicula được tập trung nghiên cứu về khả năng tích lũy các KLN và hầu hết các nghiên cứu độc học sinh thái thường được tiến hành ở loài những loài Corbicula phân bố ở nước ngọt (e.g. Graney và cs, 1983; Inza và cs, 1998). Các nghiên cứu chỉ ra rằng, Corbicula tích lũy các KLN có liên quan chặt chẽ với KLN ở dạng vết ở trong môi trường nước xung quanh. Tuy nhiên, mức độ tích lũy đối với mỗi KLN là được đánh giá khác nhau. Các KLN như Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, V và Zn ở các loài Hến (Corbicula) được nghiên cứu nhiều ở các sông của vùng Ả Rập. Bảng 3. Kim loại nặng Pb, Cd (ppm: tính theo khối lượng tươi) tích lũy ở loài Hến (Corbicula sp.) Pb (ppm) Cd (ppm) Khu vực Nhóm KT (mm) TB ±SD TB ±SD Sông Hàn <35 0,31 ± 0,15 (n=9) 1,52 ± 0,76 (n=9) 35 - 45 0,29 ± 0,12 (n=9) 2,22 ± 1,36 (n=9) >45 0,51 ± 0,31 (n=9) 2,55 ± 0,96 (n=9) Trung bình 0,37 ±0,23 (n=27) 2,10 ±1,10 (n=27) Sông Cu Đê <35 0,25 ± 0,14a (n=6) 1,32 ± 0,50 (n=6) 35 - 45 0,66 ± 0,21b (n=6) 1,59 ± 1,85 (n=6) >45 0,65 ± 0,22 (n=6) 2,09 ± 1,46 (n=6) Trung bình 0,51 ± 0,25 (n=18) 1,67 ± 1,35 (n=18) Ghi chú: các giá trị trung bình có cùng chữ cái (a, b) không có sự khác nhau có ý nghĩa theo các nhóm kích thước. Trong nghiên cứu này, t rung bình hàm lượng Pb của loài Hến (Corbicula sp.) thu tại cửa sông Hàn ở mức: 0,37 ± 0,27 ppm, tại cửa sông Cu Đê ở mức: 0,50 ± 0,25 ppm. So sánh với TCVN về hàm lượng KLN trong nhuyễn thể , thì tích lũy Pb ở loài Hến trong nghiên cứu này thấp hơn TCCP ( <0,5 ppm). Về mức độ tích lũy Cd, trung bình hàm lượng Cd ở loài Hến thu tại cửa sông Hàn, Cd: 2,10 ± 1,10 ppm; tại cửa sông TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 87 Cu Đê Cd: 1,67 ± 1,35 ppm. So sánh với TCVN về hàm lượng KLN trong nhuyễn thể thì tích lũy Cd ở mẫu động vật trong nghiên cứu này cao hơn TCCP từ 1,67 - 2,09 lần (<1,00 ppm). Giữa các nhóm kích thước ít có sự khác nhau có ý nghĩa về hàm lượng KLN Pb và Cd tích lũy ( α = 0,05). Như vậy, loài Hến ở sông Hàn và sông Cu Đê đã bị nhiễm Cd. Kết quả phân tích ANOVA cho thấy, không có sự khác nhau về tích lũy KLN Pb và Cd trong loài Hến ở hai khu vực nghiên cứu (α = 0,05). Mặc dù, hàm lượng Cd trong bùn đáy ở khu vực sông Hàn có cao hơn sông Cu Đê và hàm lượng Cd tích lũy ở loài Hến ở sông Hàn có cao hơn ở sông Cu Đê. Nhưng mức độ chênh lệch về hàm lượng chưa đủ lớn, để tạo ra sự khác nhau có ý nghĩa về mức độ tích lũy Cd trong mô của loài loài Hến. a) b) c) d) Hình 2. Tương quan giữa KLN (Pb, Cd) tích lũy với kích thước và khối lượng của loài Hến (Corbicula sp.) Thông thường thì sự tích lũy KLN trong cơ thể các động vật nhuyễn thể tăng đồng thời với kích thước và khối lượng cơ thể, tùy theo đặc điểm của từng loài và từng KLN khác nhau mà có mức độ tương quan khác nhau. Tiến hành phân tích mức độ tương quan giữa sự tích lũy KLN Pb và Cd trong mô của loài Hến (Corbicula sp.) với kích thước và khối lượng cơ thể, các giá trị sử dụng trong phân tích tương quan được chuyển dạng theo công thức x’ = log 10 (x+5). Kết quả phân tích tương quan cho thấy, mức độ tích lũy Pb và Cd trong mô của loài Hến (Corbicula sp.) tương quan thuận với khối lượng và kích thước cơ thể. Tuy nhiên, mức độ tương quan này là chưa cao. Hàm lượng Pb ở trong mô của loài Hến (Corbicula sp.) có tương quan thuận với kích thước và khối lượng cơ thể, ở mức “tương quan vừa”, đối với kích thước có r = 0,54 (p value = 0,0002) với khối lượng và r = 0,56 (p value = 0,0001) (hình 2a, b). Hàm lượng Cd tích lũy cũng có tương quan thuận với kích thước và khối lượng, ở mức “tương quan vừa”, nhưng với mức độ tương quan thấp hơn, đối với kích thước có r = 0,47 (p value = 0,004) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 88 với khối lượng và r = 0,46 (p value 4. Kết luận = 0,003) (hình 2c, d). 1. Hàm lượng Pb trong bùn tại hai khu vực nghiên cứu nằm trong giới hạn cho phép. Hàm lương Cd trong bùn tại khu vực sông Hàn: 2,66 ± 1,55 ppm, cao hơn và khác nhau có ý nghĩa (α = 0,05) với hàm lượng Cd trong bùn ở khu vực cửa sông Cu Đê: 1,41±0,75 ppm. Cả hai khu vực trong đều đã bị ô nhiễm Cd ở mức cao, vượt từ 2,01 đến 3,80 lần tiêu chuẩn. 2. Không có sự khác nhau về tích lũy KLN Pb và Cd trong loài Hến (Corbicula sp.) ở hai khu vực sông Hàn và sông Cu Đê. Trung bình hàm lượng Pb ở loài Hến thu tại cửa sông Hàn ở mức: 0,37 ± 0,27 ppm, tại cửa sông Cu Đê ở mức: 0,50 ± 0,25 ppm. Hàm lượng Cd ở loài Hến tại cửa sông Hàn, Cd: 2,10 ± 1,10 ppm; tại cửa sông Cu Đê, Cd: 1,67 ± 1,35 ppm. Hàm lượng Pb tích lũy ở loài Hến thấp hơn tiêu chuẩn ; hàm lượng KLN Cd ở mẫu động vật cao hơn tiêu chuẩn từ 1,67 - 2,09 lần. 3. Mức độ tích lũy Pb và Cd trong mô của loài Hến (Corbicula sp.) tương quan thuận với khối lượng và kích thước cơ thể. Hàm lượng Pb và Cd ở trong mô của loài Hến (Corbicula sp.) có tương quan thuận với kích thước và khối lượng cơ thể, ở mức “tương quan vừa”, đối với kích thước và khối lượng lần lượt đối với Pb: r = 0,54 (p value = 0,0002), r = 0,56 (p value = 0,0001); đối với Cd: r = 0,47 (p value = 0,004), r = 0,46 (p value = 0,003). TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thái Trần Bái (2005), Động vật học không xương sống, NXB Giáo dục. [2] Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Xuân Cự, Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh, (2002), Một số phương pháp phân tích môi trường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. [3] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Quýnh, Nguyễn Quốc Việt, (2007) , Chỉ thị sinh học môi trường, NXB Giáo dục. [4] Đặng Ngọc Thanh, Thái Trần Bái, Phạm Văn Miên (1980), Định loại động vật không xương sống nước ngọt Bắc Việt Nam, NXB Khoa học Kỹ thuật. [5] Dianne F. Jolley, William A. Maher, Jennelle Kyd, (2004), Selenium accumulation in the cockle Anadara trapezia. Environmental Pollution 132 (2004) 203 - 212. [6] Jon Böhlmark (2003), Meretrix meretrix as an Indicator of Heavy Metal Contamination in Maputo Bay, Department of Earth Sciences, Uppsala University, Sweden. [7] M.nir Ziya Lugal G.KSU, Mustafa AKAR, Fatma .EVÜK, .zlem FINDIK, (2003), Bioaccumulation of Some Heavy Metals (Cd, Fe, Zn, Cu) in Two Bivalvia Species TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 89 (Pinctada radiata Leach, 1814 and Brachidontes pharaonis Fischer, 1870). Faculty of Fisheries, Ukurova University, 01330 Balcaly, Adana - TURKEY. [8] Manu Soto*, Mike1 Kortabitarte, Ionan Marigomez, (1995), Bioavailable heavy metals in estuarine waters as assessed by metallshell-weight indices in sentinel mussels Mytilus galloprovincialis. Marine ecology progress series, Vol. 125: 127 - 136. [9] Mohd. Harun Abdullah, Jovita Sidi and Ahmad Zaharin Aris, (2007), Heavy Metals (Cd, Cu, Cr, Pb and Zn) in Meretrix meretrix Roding, Water and Sediments from Estuaries in Sabah, North Borneo. International Journal of Environmental & Science Education, 2007, 2(3), 69 - 74. . TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(3 0). 2009 83 NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG CADMIUM (CD) VÀ CHÌ (PB) CỦA LOÀI HẾN (CORBICULA SP. ) VÙNG CỬA SÔNG Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG. a) b) Hình 1.(a) Kim loại nặng (Pb, Cd) tích lũy trong bùn đáy và trong loài Hến (Corbicula sp. ) ở sông Hàn và sông Cu Đê; (b, c) Kim loại nặng (Pb, Cd) tích lũy trong loài H ến (Corbicula. bình của loài Hến giữa hai khu vực nghiên cứu không có sự khác nhau có ý nghĩa (α = 0,0 5). Bảng 1. Kích thước (mm) và khối lượng (g) của loài Hến (Corbicula sp. ) ở sông Hàn và sông Cu Đê Sông