ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ MINH UYÊN XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TÍCH TỤ Pb VÀ Cd CỦA CÁ RÔ PHI (OREOCHROMIS NILOTICUS), CÁ TRÔI (LABEO ROHITA) VÀ CÁ CHÉP (CYPRINUS CARPIO) NUÔI TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 12/2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ MINH UYÊN XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TÍCH TỤ Pb VÀ Cd CỦA CÁ RÔ PHI (OREOCHROMIS NILOTICUS), CÁ TRÔI (LABEO ROHITA) VÀ CÁ CHÉP (CYPRINUS CARPIO) NUÔI TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60 42 01 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Lê Thu Hà Hà Nội – 12/2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn em nhận giúp đỡ góp ý tận tình từ PGS-TS Lê Thu Hà, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô tất hướng dẫn giúp đỡ Cô suốt thời gian em học tập hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến ThS Bùi Thị Hoa thầy, cô giáo, em sinh viên làm đề tài phòng thí nghiệm Sinh thái học Sinh học môi trường, Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn Luận văn nhận hỗ trợ kinh phí từ đề tài QG.12.10 Cuối lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè, người quan tâm, động viên giúp đỡ thòi gian học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2104 Học viên Phạm Thị Minh Uyên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Trạng thái tự nhiên hiệu ứng hóa sinh Chì (Pb) Cadimi (Cd) 1.1.1 Chì (Pb) 1.2 Ảnh hƣởng ô nhiễm chì cadimi đến ngƣời quần xã sinh vật thủy sinh Error! Bookmark not defined 1.2.1 Ảnh hưởng chì cadimi đến thể người: [3,6,12] Error! Bookmark not defined 1.2.2 Ảnh hưởng chì cadimi đến quần xã thủy sinh vật Error! Bookmark not defined 1.3 Tổng quan số kết nghiên cứu hàm lƣợng kim loại nặng sinh vật Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.4 Vai trò enzim catalaza ô nhiễm kim loại nặng Error! Bookmark not defined Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Cá Rô phi Error! Bookmark not defined 2.1.2 Cá Trôi Error! Bookmark not defined 2.1.3 Cá Chép Error! Bookmark not defined 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2.1 Thiết kế thí nghiệm Error! Bookmark not defined 2.2.2 Phân tích hàm lượng kim loại nặng Pb Cd mẫu cáError! Bookmark not defined 2.2.3 Xác định hoạt tính enzim catalaza mẫu gan cá Error! Bookmark not defined 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu Error! Bookmark not defined Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Sự tích tụ kim loại nặng mô thịt cá Error! Bookmark not defined 3.1.1 Sự tích tụ Pb Error! Bookmark not defined 3.1.2 Sự tích tụ Cd Error! Bookmark not defined 3.2 Hoạt tính Catalaza gan cá Error! Bookmark not defined 3.2.1 Trong môi trường nước có Pb Error! Bookmark not defined 3.2.2 Trong môi trường nước có Cd Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT BYT : Bộ y tế CAT : Enzyme catalase Cd : Cadimi Fe3+ - E : Phức hệ enzyme ion Fe3+ KLN : Kim loại nặng O=Fe4+ - E : Phức hệ enzyme, ion Fe4+ nguyên tử Oxi Pb : Chì QCVN 08- 2008/BTNMT : Quy chuẩn Việt Nam chất lượng nước mặt TCCP : Tiêu chuẩn cho phép DANH MỤC BẢNG Bảng Hàm lượng kim loại nặng động vật thủy sinh (cá)Error! Bookmark not defined Bảng Hàm lượng trung bình Pb Cu số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ vùng ven biển Đà Nẵng Error! Bookmark not defined Bảng Hàm lượng Cd2+ tích tụ phận toàn thể cá nồng độ (mg/kg) Error! Bookmark not defined Bảng Nồng độ kim loại nặng môi trường nước thí nghiệm Error! Bookmark not defined Bảng Hàm lượng Pb (mg/kg) thịt cá Rô phi Error! Bookmark not defined Bảng Hàm lượng Pb (mg/kg) thịt cá Chép Error! Bookmark not defined Bảng Hàm lượng Pb (mg/kg) thịt cá Trôi Error! Bookmark not defined Bảng Hệ số tích tụ Pb loài cá nghiên cứu ngày thứ 60Error! Bookmark not defined Bảng Hàm lượng Cd (mg/kg) thịt cá Rô phiError! Bookmark not defined Bảng 10 Hàm lượng Cd (mg/kg) thịt cá Chép Error! Bookmark not defined Bảng 11 Hàm lượng Cd (mg/kg) thịt cá Trôi Error! Bookmark not defined Bảng 12 Hệ số tích tụ Cd ba loài cá nghiên cứu ngày thứ 60 Error! Bookmark not defined Bảng 13 Hoạt tính CAT gan cá Rô phi môi trường có Pb Error! Bookmark not defined Bảng 14 Hoạt tính CAT gan cá chép môi trường có Pb (Đơn vị units/mg) Error! Bookmark not defined Bảng 15 Hoạt tính CAT gan cá trôi môi trường có PbError! Bookmark not defined Bảng 16 Hoạt tính CAT gan loài cá nghiên cứu môi trường có Pb sau 60 ngày phơi nhiễm (units/mg) Error! Bookmark not defined Bảng 17 Biến động hoạt tính CAT gan cá Rô phi theo thời gian phơi nhiễm Cd (units/mg) Error! Bookmark not defined Bảng 18 Biến động hoạt tính CAT gan cá Chép theo thời gian phơi nhiễm Cd (units/mg) Error! Bookmark not defined Bảng 19 Biến động hoạt tính CAT gan cá trôi theo thời gian phơi nhiễm Cd (units/mg) Error! Bookmark not defined Bảng 20 Hoạt tính CAT gan loài cá nghiên cứu môi trường có Cd sau 45 ngày phơi nhiễm (units/mg) Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH Hình Khoảng nồng độ tác động chất ô nhiễm số loài giáp xác [28] Error! Bookmark not defined Hình Cá Rô phi Oreochoromis niloticus Error! Bookmark not defined Hình Cá Trôi Labeo rohita Error! Bookmark not defined Hình Cá Chép Cyprinus carpio Error! Bookmark not defined Hình Biến động hàm lượng Pb mô thịt cá rô phi theo thời gian Error! Bookmark not defined Hình Biến động hàm lượng Pb mô thịt cá chép theo thời gian Error! Bookmark not defined Hình Biến động hàm lượng Pb mô thịt cá trôi theo thời gian Error! Bookmark not defined Hình Đồ thị so sánh tích tụ Pb ba loài cá ngày thứ 60Error! Bookmark not defined Hình Biến động hàm lượng Cd mô thịt cá rô phi theo thời gian Error! Bookmark not defined Hình 10 Biến động hàm lượng Cd mô thịt cá Chép theo thời gian Error! Bookmark not defined Hình 11 Biến động hàm lượng Cd mô thịt cá Trôi theo thời gian Error! Bookmark not defined Hình 12 Đồ thị so sánh tích tụ Cd ba loài cá ngày thứ 60 Error! Bookmark not defined Hình 13 Biến động hoạt tính CAT gan cá rô phi theo thời gian phơi nhiễm Pb Error! Bookmark not defined Hình 14 Biến động hoạt tính CAT gan cá chép theo thời gian phơi nhiễm chì Error! Bookmark not defined Hình 15 Biến động hoạt tính CAT gan cá trôi theo thời gian phơi nhiễm chì Error! Bookmark not defined Hình 16 Đồ thị so sánh hoạt tính enzyme CAT loài cá nghiên cứu môi trường có chì Error! Bookmark not defined Hình 17 Biến động hoạt tính CAT gan cá Rô phi theo thời gian phơi nhiễm cadimi Error! Bookmark not defined Hình 18 Biến động hoạt tính CAT gan cá chép theo thời gian phơi nhiễm Cadimi Error! Bookmark not defined Hình 19 Biến động hoạt tính CAT gan cá trôi theo thời gian phơi nhiễm cadimi Error! Bookmark not defined Hình 20 Đồ thị so sánh hoạt tính enzyme CAT với ba loài cá nghiên cứu môi trường Cadimi Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Kim loại nặng coi chất “ô nhiễm bảo toàn” chúng không bị phân hủy bị phân hủy sau thời gian dài đưa vào nước Các chất tích luỹ thể sinh vật số khuyếch đại sinh học qua chuỗi thức ăn Những động vật ăn thịt nằm mắt xích cuối chuỗi thức ăn cá, lại hấp thụ phần lớn chất ô nhiễm từ hệ sinh thái thuỷ vực đường tiêu hoá, khả tích tụ sinh học lớn Nếu loài cá sử dụng làm thực phẩm gây tác động đến sức khỏe cộng đồng Trong động vật thủy sinh, cá sinh vật mà thoát khỏi tác động có hại chất gây ô nhiễm Sinh vật hiếu khí tạo chất hoạt động chứa ôxy (ROS), chẳng hạn superoxide anion gốc tự (O2), hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl triệt để (OH) Để làm giảm bớt tác động tiêu cực ROS, cá có hệ thống phòng thủ chống oxy hóa sử dụng chế enzyme phi enzyme.Và enzyme catalase (CAT) coi biomarker chất chống oxy hóa quan trọng Trong nghiên cứu độc tính phơi nhiễm cấp tính, thay đổi nồng độ hoạt động enzyme thường trực phản ánh tổn thương tế bào quan cụ thể Gan quan quan trọng lưu trữ tham gia vào trình trao đổi chất, giải độc thể Trong số tình huống, kim loại nặng tích tụ gan để thể mức độ độc hại gây thay đổi bệnh lý Những nghiên cứu đánh giá hàm lượng kim loại nặng sinh vật Việt Nam chưa nhiều Các nghiên cứu hầu hết tập trung phân tích đánh giá hàm lượng kim loại nặng sinh vật sinh sống môi trường ô nhiễm Vì vậy, đề tài “Xác định hệ số tích tụ Pb Cd cá Rô phi (Oreochromis niloticus), cá Trôi (Labeo rohita) cá Chép (Cyprinus carpio) nuôi phòng thí nghiệm” thực với mục tiêu sau: Đánh giá tích tụ chì cadimi thịt cá rô phi, cá trôi cá chép nuôi môi trường chứa kim loại nồng độ khác Đánh giá ảnh hưởng môi trường có kim loại nặng đến hoạt tính enzim catalaza gan cá Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Trạng thái tự nhiên hiệu ứng hóa sinh Chì (Pb) Cadimi (Cd) 1.1.1 Chì (Pb) Trạng thái tự nhiên chì Chì kim loại có màu trắng bạc sáng, bề mặt cắt tươi xỉn nhanh không khí tạo màu tối, mềm, dễ uốn, nặng có tính dẫn điện so với kim loại khác Chì có tính chống ăn mòn cao, thuộc tính nên chì sử dụng để chứa chất ăn mòn (như axit sulfuric) Do tính dễ dát mỏng chống ăn mòn, chì sử dụng công trình xây dựng phủ bên lợp Chì tồn phổ biến tự nhiên, chiếm khoảng 1,6.10-3 % khối lượng vỏ trái đất ứng với khoảng 1,6.10-4 tổng số nguyên tử vỏ trái đất Trong khí chì tương đối giàu so với kim loại khác Nguồn chì phân tán không khí xuất phát từ trình đốt cháy nhiên liệu xăng dầu chứa chì Chì trộn thêm dạng Pb(CH3)4 Pb(C2H5)4 với chất làm 1,2- dicloetan 1,2 – đibrommetan Trong nước, dạng tồn chì dạng ion Pb2+ Chì nước máy có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỉ lệ ít, chủ yếu từ đường ống dẫn, thiết bị tiếp xúc có chứa chì Vai trò hiệu ứng sinh hóa chì Chì sử dụng để chế tạo pin, acquy chì – axit, hợp kim, thiết bị bảo vệ tia phóng xạ lò phản ứng hạt nhân lượng lớn chì dùng để điều chế hợp kim quan trọng: Thiếc hàn chứa 20 – 90% Sn 80 – 10% Pb, hợp chất chữ in chứa 81% Pb, 15,5%Sb 3,5% Sn Hợp kim ổ trục chứa 80% Sn, 12% Sb, 6% Cu 2% Pb Hợp chất chì hữu Pb(CH3)4 ; Pb(C2H5)4 thời gian dài sử dụng phổ biến làm chất phụ gia cho xăng dầu bôi trơn thay Một ảnh hưởng chì vô ức chế tổng hợp hemoglobin dẫn đến bệnh thiếu máu Hai enzym ty thể delta anpha – amino levunin axit dehydrogenase (ALAD) ferochelatase bị làm ức chế hoạt động, điều dẫn đến kết TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trường, (2008), “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng mặt nước” QCVN 08:2008/BTNMT Bộ Y tế, (2007), “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm” NĐ46/BYT Đặng Đình Bạch, Nguyễn Văn Hải, (2006), Giáo trình hóa môi trường NXB Khoa học Kỹ Thuật Hà Nôi, Hà Nội Lê Huy Bá, (2005), Sinh thái môi trường học NXB ĐH Quốc gia TP.HCM, 575 trang Hoàng Văn Bính, (2007), Độc chất học công nghiệp dự phòng nhiễm độc NXB khoa học kỹ thuật Hoàng Nhâm, (2000), Hóa học vô cơ, tập NXB Giáo dục Lê Thị Mùi, (2008), “Sự tích tụ chì đồng số nhuyễn thể hai mảnh vỏ vùng ven biển Đà Nẵng”, Tạp chí khoa học công nghệ, Đại Học Đà Nẵng- số (27) 2008 Mai Đình Yên, (1978), Định loại cá nước tỉnh phía bắc Việt Nam NXB khoa học kĩ thuật Hà Nội Nguyễn Thị Hà, (2007), “ Nghiên cứu khả hấp thị số KLN (Cu2+ , Pb2+ , Zn2+ ) nước nấm men Saccharomyces cerevisiae”, Tạp chí khoa học ĐH Quốc gia Hà Nội, khoa học công nghệ, 23 (2007) 10 Nguyễn Văn Hảo, Ngô Sĩ Vân, (2006), Cá nước Việt Nam tập NXB Nông nghiệp 11 Nguyễn Thị Hường, (2010), “Xây dựng quy trình phân tích hàm lượng kim loại đồng rau muống số khu vực thuộc thành phố Đà Nẵng”, tạp chí Khoa Học Công Nghệ, ĐH Đà Nẵng- số (40) 2010 12 Nguyễn Thị Thương Huyền cộng sự, (2013), “Khảo sát khả tích tụ cadimi cá ngựa vằn Danio Rerio”, Tạp chí khoa học ĐHSP thành phố Hồ Chí Minh, 51 (2013) 13 Nguyễn Văn Mùi, (2002), Xác định hoạt độ Enzym, NXB Khoa Học Kĩ Thuật 14 Trần Văn Quang, Phan Thị Kim Thủy, (2012), “Nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng hồ công vên 29/3 – TP Đà Nẵng”, 15 Trịnh Thị Thanh, (2000), Độc học môi trường sứ khỏe người.NXB ĐHQG Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh 16 Allen P., (1995), “Accumulation profiles of lead and cadmium in the edible tissues of Oreochromis aure us during acute exposure” J Fish Biol., 47(4) p 559-568.+ 17 Alves L C., Glover C N and Wood C M., (2006), Dietary Pb accumulation in juvenile freshwater rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) Archiv Environ Contam Toxicololy, 51 (4) p 615-625 18 Ahmed M.S and Bibi S, (2010), Uptake and bioaccumulation of waterborne lead (Pb) in the fingerllings of a freshwater cyprinid, catla catla L., The Journal of Animal & Plant Sciences, 20(3) p 201-207 19 Boon EM, Downs A, Marcey D, (2007), "Proposed Mechanism of Catalase".Catalase: H2O2: H2O2 Oxidoreductase: Catalase Structural Tutorial Retrieved 20 Chelikani P, Fita I, Loewen PC, (January 2004), Diversity of structures and properties among Catalaza” Cell Mol Life Sci 61(2): 192 – 208 21 Hammond P B &Bililes R.P (1980) “Casarett and Doull’s Toxicology”, 2nd edition, Macmillan Publishing Corp., New York,pp.409-467 22 Potter I, C, Bird D, J, Claridge P, N, Clarke K, R, Hyndes G, A, Newton L, C, (2001), Fish fauna of the Severn Estuary, Are there long term changes in abundance and species composition and are the recruitmet patterns of the main marine species correlated?, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 258, pp, 15-37 23 WHO, (1992), Environmental Health Criteria 135: Cadmium- Environmental Aspects, World Health Organization, Geneva 24 Zera Haji Hosseini, Maliheh khanlarian, mahlagha ghoranli, (2007), “Effect of lead Germination, Growth and Activity of Catalaza and Peroxidase enzym in Rooth and Shoot of two cultivars of Brassica napus L.”, Journal of Biological Sciences (4): 592 598 Websites 25 http://dnulib.edu.vn:1025/collect/bstcvdbs/index/HASH0133.dir/RoPhiVan.jpg 26 http://www.ria1.org/projects/datagenbank/Images/For%20fish/troi_an.jpg 27 http://www.ria1.org/projects/datagenbank/Images/For%20fish/chep_v1.jpg 28 https://voer.edu.vn/m/anh-huong-cua-cac-chat-o-nhiem-toi-hoat-dong-song-cuasinh-vat-bien/8fe282f6