Cơ chế tích tụ thủy ngân của loài nghêu Meretrix lyrata
- Thứ hai - 17/02/2014 08:51
- |In ra
- |Đóng cửa sổ này
Sự tích tụ thủy ngân có mối liên hệ chặt chẽ với độ béo của nghêu và tăng dần theo thời gian (đặc biệt với metyl thủy ngân) khẳng định vai trò chỉ thị sinh học của nghêu.
Sự tích tụ sinh học được định nghĩa như là một quá trình mà qua đó sinh vật lưu giữ các hóa chất trực tiếp từ môi trường vô sinh (nước, khí và đất) và từ nguồn thức ăn (truyền dưỡng). Các hóa chất trong môi trường được sinh vật hấp thu qua quá trình khuếch tán thụ động. Cơ quan đầu tiên cho việc hấp thu bao gồm màng phổi, mang, đường ruột. Các hóa chất phải xuyên qua lớp đôi lipit của màng để đi vào trong cơ thể. Tiềm năng tích tụ sinh học các hóa chất có liên quan với khả năng hòa tan của các chất trong lipit. Môi trường nước là nơi mà tại đó các chất có ái lực với lipit xuyên qua tấm chắn giữa môi trường tự nhiên và sinh vật. Bởi vì sông, hồ và đại dương như là các bể lắng các chất và sinh vật thủy sinh chuyển một lượng lớn nước xuyên qua màng hô hấp của chúng (mang) cho phép tách một lượng các hóa chất từ nước vào cơ thể. Nên thủy sinh vật có thể tích tụ sinh học các hóa chất và đạt đến mức cao hơn nồng độ chất đó có trong môi trường.
Trong môi trường biển ven bờ, nhóm động vật nhuyễn thể sống đáy đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước chọn làm đối tượng nghiên cứu do khả năng tích tụ sinh học cao đi kèm với đời sống ít di chuyển, ăn lọc mùn bã hữu cơ, v.v... Điều này cũng đi kèm với nguy cơ mất an toàn cho con người khi sử dụng chúng làm thực phẩm nếu hàm lượng độc tính (ví dụ: nhóm kim loại nặng, nhóm hữu cơ khó phân hủy) tích tụ trong mô thịt và nội tạng đủ lớn. Vùng cửa sông Bạch Đằng có những nét đặc trưng tiêu biểu của cửa sông khí hậu nhiệt đới, đa dạng sinh học cao và dồi dào nguồn lợi thủy sản khai thác để phát triển kinh tế. Các bãi triều thuận lợi cho nghề nuôi nghêu vì đáp ứng các điều kiện phát triển của chúng nhờ có nguồn thức ăn phong phú, các núi đá vôi và rạn san hô cung cấp can xi để tạo ra vỏ cứng. Vùng khai thác có diện tích từ 150 ha đến 4000 ha và có nhiều loài được khai thác rải rác quanh năm [1, 2].
Một nguy cơ hiện hữu là khu vực cửa sông Bạch Đằng hàng năm phải tiếp nhận nhiều nguồn thải gây ô nhiễm môi trường từ các hoạt động phát triển kinh tế xã hội. Các chất ô nhiễm từ các nguồn công nghiệp (hoạt động cảng, giao thông thủy, đóng và sửa chữa tàu, phá dỡ tàu cũ và các khu công nghiệp ven biển), nông nghiệp và sinh hoạt. Các độc chất sẽ tích tụ vào sinh vật sống trong môi trường vùng cửa sông Bạch Đằng, một trong loài nuôi phổ biến ở đây là nghêu Meretrix lyrata. Một trong các độc chất được nhiều nhà khoa học quan tâm vì tính độc và khả năng tích tụ sinh học cao là thủy ngân.
Thủy ngân đi vào môi trường từ các nguồn thải của ngành công nghiệp ở khu vực cửa sông Bạch Đằng như nhà máy nhiệt điện sử dụng than, sản xuất thép (nhà máy thép Đình Vũ, Việt Úc, Việt Hàn, v.v…), sản xuất thiết bị điện tử, công nghiệp mỹ phẩm, các thiết bị y tế và ngành nông nghiệp (các chất diệt khuẩn). Thuỷ ngân (đặc biệt là dạng metyl thủy ngân) đã được hấp thụ và được đồng hoá vào sinh vật bậc thấp sẽ tồn tại trong đó và có thể xâm nhập tiếp vào sinh vật bậc cao. Thảm kịch xảy ra cho người dân ở Minamata (Nhật Bản) là do hợp chất metyl thủy ngân đã đi vào chuỗi thức ăn từ các phiêu sinh vật vào cá nhỏ đến những loại cá lớn có trong bữa ăn hằng ngày của cư dân địa phương. Năm 1953 ô nhiễm thủy ngân đã đạt đến mức nguy hiểm ở một số người, họ bắt đầu trải qua các triệu chứng liệt mà hiện nay được gọi là bệnh Minamata [3]. Vì vậy nghiên cứu khả năng tích tụ thủy ngân trong nghêu Meretrix lyrata nuôi tại khu vực cửa sông Bạch Đằng nhằm khuyến cáo kịp thời đối với sức khỏe hàng triệu dân cư sống ở khu vực này.
Trong môi trường biển ven bờ, nhóm động vật nhuyễn thể sống đáy đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước chọn làm đối tượng nghiên cứu do khả năng tích tụ sinh học cao đi kèm với đời sống ít di chuyển, ăn lọc mùn bã hữu cơ, v.v... Điều này cũng đi kèm với nguy cơ mất an toàn cho con người khi sử dụng chúng làm thực phẩm nếu hàm lượng độc tính (ví dụ: nhóm kim loại nặng, nhóm hữu cơ khó phân hủy) tích tụ trong mô thịt và nội tạng đủ lớn. Vùng cửa sông Bạch Đằng có những nét đặc trưng tiêu biểu của cửa sông khí hậu nhiệt đới, đa dạng sinh học cao và dồi dào nguồn lợi thủy sản khai thác để phát triển kinh tế. Các bãi triều thuận lợi cho nghề nuôi nghêu vì đáp ứng các điều kiện phát triển của chúng nhờ có nguồn thức ăn phong phú, các núi đá vôi và rạn san hô cung cấp can xi để tạo ra vỏ cứng. Vùng khai thác có diện tích từ 150 ha đến 4000 ha và có nhiều loài được khai thác rải rác quanh năm [1, 2].
Một nguy cơ hiện hữu là khu vực cửa sông Bạch Đằng hàng năm phải tiếp nhận nhiều nguồn thải gây ô nhiễm môi trường từ các hoạt động phát triển kinh tế xã hội. Các chất ô nhiễm từ các nguồn công nghiệp (hoạt động cảng, giao thông thủy, đóng và sửa chữa tàu, phá dỡ tàu cũ và các khu công nghiệp ven biển), nông nghiệp và sinh hoạt. Các độc chất sẽ tích tụ vào sinh vật sống trong môi trường vùng cửa sông Bạch Đằng, một trong loài nuôi phổ biến ở đây là nghêu Meretrix lyrata. Một trong các độc chất được nhiều nhà khoa học quan tâm vì tính độc và khả năng tích tụ sinh học cao là thủy ngân.
Thủy ngân đi vào môi trường từ các nguồn thải của ngành công nghiệp ở khu vực cửa sông Bạch Đằng như nhà máy nhiệt điện sử dụng than, sản xuất thép (nhà máy thép Đình Vũ, Việt Úc, Việt Hàn, v.v…), sản xuất thiết bị điện tử, công nghiệp mỹ phẩm, các thiết bị y tế và ngành nông nghiệp (các chất diệt khuẩn). Thuỷ ngân (đặc biệt là dạng metyl thủy ngân) đã được hấp thụ và được đồng hoá vào sinh vật bậc thấp sẽ tồn tại trong đó và có thể xâm nhập tiếp vào sinh vật bậc cao. Thảm kịch xảy ra cho người dân ở Minamata (Nhật Bản) là do hợp chất metyl thủy ngân đã đi vào chuỗi thức ăn từ các phiêu sinh vật vào cá nhỏ đến những loại cá lớn có trong bữa ăn hằng ngày của cư dân địa phương. Năm 1953 ô nhiễm thủy ngân đã đạt đến mức nguy hiểm ở một số người, họ bắt đầu trải qua các triệu chứng liệt mà hiện nay được gọi là bệnh Minamata [3]. Vì vậy nghiên cứu khả năng tích tụ thủy ngân trong nghêu Meretrix lyrata nuôi tại khu vực cửa sông Bạch Đằng nhằm khuyến cáo kịp thời đối với sức khỏe hàng triệu dân cư sống ở khu vực này.
Vị trí nghiên cứu
Hai dạng tồn tại chính của thủy ngân trong môi trường là dạng vô cơ và dạng hữu cơ. Dạng vô cơ (Hg+, Hg2+) và dạng hữu cơ (thủy ngân liên kết với nhóm sulfhydryl (-SH) từ các acid amin có chứa lưu huỳnh trong cơ thể sinh vật hoặc liên kết với các gốc hydrocarbon CH3+). Khi nước thủy triều lên nghêu ngoi lên khỏi lớp cát và thò xúc tu để lọc lớp nước đáy tìm thức ăn. Thành phần thức ăn của nghêu M.lyrata tìm thấy trong dạ dày có tỷ lệ 17,8 % thực vật phù du và 82,3 % bùn bã hữu cơ, dạng bùn bã hữu cơ do sóng khuấy khếch tán từ môi trường trầm tích và phù sa từ cửa sông đổ ra. Nghêu bị phơi nhiễm bởi khối nước có chứa thủy ngân đưa đến các bãi nuôi nghêu. Quá trình này tích tụ thủy ngân ở cả hai pha (thủy ngân hòa tan và dạng hạt liên kết với chất rắn lơ lửng TSS).
Thức ăn nhiễm thủy ngân vào qua xúc tu (siphon) rồi qua mang. Mang là các phân lớp mang tấm (lamellibranches), lá mang rộng, đóng vai trò vừa là cơ quan thực hiện chức năng hô hấp, vừa lọc thức ăn trong nước. Hai phần của mang (lá mang) nằm ở hai bên của cơ thể, vị trí cuối cùng ở phía trước, hai bên nắp, xung quanh miệng và chuyển thức ăn trực tiếp vào miệng. Hệ thống mang lớn lọc thức ăn từ nước rồi chuyển thẳng tới xúc tu, nằm ở xung quanh miệng, thức ăn được làm mềm rồi chuyển vào trong miệng. Nghêu có thể lựa chọn, lọc thức ăn trong nước, viên và nén thức ăn với chất nhầy, đưa vào miệng rồi được đẩy ra vùng xúc tu và thải ra khỏi cơ thể giống như “phân giả” (pseudofaeces) [4]. Như vậy nguồn thức ăn nhiễm thủy ngân được chia làm hai phần:
Sơ đồ cơ chế tích tụ thủy ngân trong nghêu
Cơ chế tích lũy thủy ngân (dạng tổng và metyl thủy ngân) trong nghêu nuôi ở vùng cửa sông Bạch Đằng đã xác định các dạng chi tiết của thủy ngân phân bố trong từng hợp phần mô và dạ dày. Nhận thấy hàm lượng HgT và HgMe tích tụ trong mô nghêu nuôi ở bãi triều thấp đều cao hơn nghêu nuôi ở bãi triều cao với tỷ lệ của metyl thủy ngân trung bình chiếm là 23,1 % (ô OTN) và 38,7 % (ô AD) so với thủy ngân tổng, hàm lượng thủy ngân cao nhất phát hiện được trong mô nghêu Meretrix lyrata vẫn thấp hơn giới hạn cho phép của BYT. Sự tích lũy thủy ngân trong dạ dày nghêu không có xu thế rõ ràng, có liên quan đến thức ăn của nghêu.
Sự tích tụ thủy ngân có mối liên hệ chặt chẽ với độ béo của nghêu và tăng dần theo thời gian (đặc biệt với metyl thủy ngân) khẳng định vai trò chỉ thị sinh học của nghêu. Đây là kết luận có ý nghĩa trong công tác nghiên cứu khoa học môi trường nói chung và độc học môi trường nói riêng.
Sự tích tụ thủy ngân có mối liên hệ chặt chẽ với độ béo của nghêu và tăng dần theo thời gian (đặc biệt với metyl thủy ngân) khẳng định vai trò chỉ thị sinh học của nghêu. Đây là kết luận có ý nghĩa trong công tác nghiên cứu khoa học môi trường nói chung và độc học môi trường nói riêng.
Dowload full
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Xuân Sinh - Đánh giá khả năng tích tụ thủy ngân (Hg) và kẽm (Zn) trong nghêu M. lyrata ở khu vực cửa sông Bạch Đằng, Luận văn thạc sĩ khoa học Bách Khoa, Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2009), tr. 56-58.
2. Lê Xuân Sinh - Đánh giá khả năng tích tụ các chất ô nhiễm có độc tính trong một số loài đặc sản ở vùng triều ven bờ Đông bắc Bắc Bộ và đề xuất các giải pháp nhằm ngăn ngừa, phòng tránh. Đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, mã số VAST06.07/11 -12 (2013), tr. 78-80.
3. Ronald Eisler - Mercury Hazards to Living Organisms, CRC Press Taylor & Francis Group, 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300, Boca Raton, 2006, pp. 87-92.
4. Trương Quốc Phú - Hình thái và giải phẫu động vật thân mềm Lớp Bivalvia (Pelecypoda). NXB Nông nghiệp, Chương 7, 2006, tr. 36-48.
5. Shimadzu - Determination of elemantal Metal Using Hydride Vapor Generator HVG-1 Spectrophotometric analysis 208. C101-E043 (No.2) (1997), pp 11-12.
6. Helena do A. Kehrig (2001) - Metylmercury and Total Mercury in Estuarine Organisms from Rio de Janeiro, Brazi. ESPR, Environ. Sci. & Pollut. Res. 8 (4) (2001) pp. 25-35.
7. Lê Quốc Tuấn - Độc học trong môi trường, Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, ĐH Nông Lâm TP.HCM (2008), tr. 15-17.
8. Phạm Kim Phương, Nguyễn Thị Dung, Chu Phạm Ngọc Sơn - Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kim loại nặng (Cd, Pb, As,Hg) lên sự tích tụ và đào thải của nghêu (Meretrix lyrata), Tạp chí Khoa học và Công nghệ 46 (2) (2008) tr. 89-95.
9. Nguyễn Phúc Cẩm Tú, Nguyễn Ngọc Hạ, Bùi Cách Tuyên, Tokutaka Ikemoto - Concentration of trace elements in Meretrix spp, (Mollusca: Bivalva) along the coast of Viet Nam, Fish Sci (2010) 76:677–686, DOI 10.1007/s12562-010-0251-5.
10. Phạm Kim Phương, Chu Phạm Ngọc Sơn, Nguyễn Thị Dung - Nghiên cứu sự tích luỹ của kim loại nặng As, Cd, Pb, Hg từ môi trường lên nghêu (Meretrix lyrata) trong điều kiện nuôi tự nhiên, Báo cáo khoa học về Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ hai, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, 2007, tr. 536-541.
11. Đặng Kim Chi, Hoàng Thị Thu Hương, Nguyễn Hồng Hưng - Sinh vật tích tụ, một phương pháp đánh giá ô nhiễm kim loại nặng, Tạp chí độc học, số 12 (2005) tr. 12-17.
12. Stéphane Masson, Alain Tremblay - Effects of intensive fishing on the structure of zooplankton communities and mercury levels, The Science of the Total Environment 304 (2003) pp. 377–390.