Ảnh hường của pH đến độc tính của Niken lên cá sọc ngựa trên mẫu nước sông Đồng Nai

19/04/2018

     Đặc điểm của nước mặt ảnh hưởng rất nhiều đến độc tính của kim loại nặng lên sinh vật thủy sinh. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của kim loại nặng trong nước, nhưng các yếu tố pH, nhiệt độ, độ kiềm, độ cứng, DOC là những yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến độc tính của kim loại. Bài báo này sẽ giới thiệu về ảnh hưởng của pH đến độc tính  của niken đến cá sọc ngựa trên mẫu nước sông Đồng Nai. Ngưỡng LC50 trong vòng 48 giờ đối với cá sọc ngựa 13 ngày tuổi dao động từ 2.021 µg/L đến 2.424 µg/ ở pH 7,30 và 7,69.

     Từ khóa: Niken, cá sọc ngựa, sông Đồng Nai.

 

THE EFFECT OF PH ON THE NICKEL TOXICITY TO ZEBRAFISH ON ÐỒNG NAI RIVER’S WATER SAMPLE

     Mai Quang Tuấn, Phan Thị Diệu Lan

Hanoi University of Natural Resources and Environment

Diệp Anh Linh

Centre for Environmental Consultancy And Technology

      ABSTRACT

     Characteristics of surface water greatly affect the toxicity of heavy metals on aquatic organisms. There are many parameters that affect the toxicity of heavy metals in water, but the pH, temperature, alkalinity, hardness and DOC are the factors that most affect the toxicity of metals. This study introduces the effect of pH on the toxicity of nickel to Zebrafish on Dong Nai river’s water sample. The 48h lethal concentrations (LC50s) for the 13-day-old Zebrafish ranged from 2,021 μg/l to 2,424 μg/l at water pH of 7,3 and 7,7.

     Key words: Nickel, Zebrafish, Đồng Nai river, biotic ligand model.

 

     1. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu

     1.1. Mẫu nước thí nghiệm

     Mẫu nước để thí nghiệm ở đây là nước sông Đồng Nai. Năm 2015, 2016 nhóm có khảo sát chất lượng nước sông Đồng Nai tại 20 điểm dọc sông Đồng Nai, từ thủy điện Đồng Nai 4 tại tỉnh Đăk Nông, đến cầu Đồng Nai (tỉnh Đồng Nai). Mục đích của cuộc khảo sát để đánh giá sơ bộ chất lượng nước sông Đồng Nai, khảo sát diễn biến chất lượng nước sông, để từ đó lựa chọn ra một số vị trí phù hợp, có chất lượng nước tương đối sạch, để phục vụ cho việc lấy mẫu nước, tiến hành thí nghiệm vào năm 2017.

     Năm 2017, nhóm đã tiến hành lấy mẫu tại bến đò Nam Cát Tiên, nơi có chất lượng nước tương đối tốt, như hàm lượng kim loại thấp, dư lượng thuốc trừ sâu không phát hiện được… để phục vụ cho thí nghiệm.

     Thí nghiệm được thực hiện tại Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh với phối hợp, giúp đỡ của Khoa Môi trường thuộc Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.

                                Bảng 1. Chất lượng nước sông Đồng Nai thử nghiệm

Thông số	Cu (µg/l)	Pb (µg/l)	Zn (µg/l)	Ni (µg/l)	SO42- (mg/l)	Cl- (mg/l)	Cứng  tổng (mgCaCO3/l)	DOC (mg/l)	Kiềm (mg/l)
Giá trị	5,77	<0,75	25,8	<0,63	3,38	4,72	10	5,6	13,3

     

Hình 1. Quy trình cho cá đẻ

1.2. Cá sọc ngựa trưởng thành

     Cá trưởng thành được nuôi trong môi trường nước thẩm thấu ngược, có pha thêm muối để đạt được nồng độ muối 6‰, điều chỉnh đến pH = 7,2, nhiệt độ phòng 27C ± 1⁰C, độ sáng tối là 12h sáng: 12h tối.

     Bể có hệ thống lọc tuần hoàn, môi trường nuôi được thay 2 lần/tuần, mỗi lần thay 1/3 lượng nước bằng cách hút phần nước nằm dưới đáy bể bằng ống xi phông. Sau đó sẽ làm đầy bể nuôi lại bằng đúng lượng nước rút ra. Thông thường, việc thay nước sẽ diễn ra đồng thời với vệ sinh bể.

     Cá được cho ăn 3 lần/ngày bằng Tetramin vào 3 thời điểm sáng trưa và tối, mối lần cách nhau 4 tiếng. Hàng tuần, bổ sung cho cá ăn thêm 2 lần bằng thức ăn tươi là Artemia và Daphnia.

     Cá sọc ngựa sau đi được nuôi ở phòng thí nghiệm hơn 2 tháng sẽ được cho đẻ. Con của chúng sẽ được dùng cho thí nghiệm về độc học.

     Cá sẽ được cho ăn 2 giờ trước khi bắt ra bình riêng để đẻ.  Nước cũng được pha muối với nồng độ, điều chỉnh pH đến 7,2 sau đó sục ôzôn 10 phút, làm thoáng 30 phút. Dưới đây là quy trình cho cá đẻ:

     Hình 1. Quy trình cho cá đẻ

     1.3. Cá con

     Trứng sau khi thu được, sẽ được rửa sạch bằng môi trường nước pha giống như trên sau đó được đưa vào các bình nuôi và được sục khí liên tục. Nước sẽ được thay hàng ngày.

     Sau khoảng 3 ngày, trứng sẽ nở. Cá con từ 3 - 4 ngày không cần cho ăn, từ 5 - 9 ngày sẽ được cho ăn bằng Tetramin nghiền nhỏ và 8 - 13 ngày sẽ được cho ăn bổ sung thêm Atemia. Nước nuôi cá con cũng được pha giống như trên và thay hàng ngày.

     Lưu ý loại bỏ thức ăn thừa và vỏ trứng hỏng hàng ngày.

     Cá 13 ngày tuổi sẽ được làm thí nghiệm độc cấp tính với Niken trên mẫu nước sông Đồng Nai.

     2. Quy trình thí nghiệm

     2.1. Điều kiện môi trường thí nghiệm

     Nhiệt độ phòng là 27 ± 1⁰C

     Với chu kì sáng tối là 12 giờ: 12 giờ

     Cá không được cho ăn trong suốt quá trình thí nghiệm

     Thời gian thí nghiệm 48 giờ

     2.2. Các bước thí nghiệm

     *Bước 1: Lọc mẫu nước sông Đồng Nai bằng giấy lọc 0,45 µm

     Mẫu nước sông Đồng Nai được lọc thô qua giấy lọc 2,5 µm, sau đó được lọc tinh qua giấy lọc có đường kính lỗ 0,45µm. Mẫu nước sông được sục khí trong suốt quá trình làm thí nghiệm, nhằm duy trì lượng ôxy trong nước.

     *Bước 2: Điều chỉnh pH

     Nước sau khi lọc một phần sẽ được điều chỉnh lên mức pH = 7,69 bằng dung dịch NaHCO₃ 0,1N và 1 mức pH tự nhiên của nước sông. Sau khi điều chỉnh thì sục khí liên tục trong 24 giờ, khoảng 12 tiếng sau kiểm tra lại pH của nước và tiếp tục điều chỉnh pH về các mức dự kiến.

     *Bước 3: Bổ sung Niken

     Sau khi điều chỉnh pH khoảng 24 giờ, thì bổ sung thí nghiệm sẽ tiến hành với 5 ngưỡng nồng độ Niken khác nhau và 1 mẫu đối chứng đối với mỗi mức pH. Sao cho sau khi thí nghiệm có ít nhất một mức nồng độ Niken có dưới 50% sinh vật còn sống và ít nhất một mức nồng độ Niken có  trên 50% sinh vật còn sống.

     Hóa chất để bổ sung Niken là dung dịch pha sẵn có nồng độ Niken 10g/l và 1 g/l, dung dịch này được pha từ hóa chất NiSO₄.6H₂O

     Nước sông sau khi được pha Niken sẽ được sục khí 24 giờ trước khi làm thí nghiệm

     *Bước 4: Bắt sinh vật

     Tiến hành đo nhanh các chỉ tiêu về pH, nhiệt độ, DO trước khi tiến hành thí nghiệm và lấy các mẫu để đem đi phân tích. Lưu ý độ hòa tan của ôxy trong nước phải đủ lớn (>5 mg/l) để đảm bảo sinh vật có đủ dưỡng khí trong quá trình thí nghiệm.

     Cá con  (13 ngày tuổi) sẽ được cho ăn 2 giờ trước khi tiến hành thí nghiệm. Sau đó sẽ được bắt vào các hũ, có dung tích khoảng 250 ml, với số lượng 210 - 260 con/hũ.

     Sau đó sẽ  được bắt bằng pipet nhựa, dung tích 2,5 ml, rồi đưa vào các hũ thí nghiệm có dung tích 250 ml. Mỗi hũ bắt vào 10 con con, trong đó có chứa 200 ml mẫu nước thí nghiệm (20 ml/con).

     Các hũ sau khi bắt đủ số lượng sinh vật thí nghiệm, sẽ được bọc lại bằng màng ni lông, hạn chế sự bay hơi cũng như ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài.

     Độ lặp cho mỗi nồng độ thí nghiệm là 4 lần

     *Bước 5: Kết thúc thí nghiệm

     Sau 48 giờ, tiến hành đếm các sinh vật còn sống và đã chết trong các hũ thí nghiệm. Sinh vật coi như đã chết khi nó bất động, không còn cử động gì.

     Các thông số hóa lý cũng sẽ được đo và bảo quản để đem đi phân tích trong phòng thí nghiệm. Lưu ý nồng độ ôxy khi kết thúc thí nghiệm phải đảm bảo > 4 mg/l.

     3. Kết quả thí nghiệm

     Kết quả thí nghiệm, được đưa vào phần mềm CETIS (Comprehensive Environmental Toxicity System) để biểu diễn sự ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken và xác định LC50.

      Dưới đây là biểu đồ về diễn biến độc tính của Niken trên cá sọc ngựa tại 2 mức pH là 7,30 và 7,69 trong 48 giờ. Trục tung biểu diễn tỉ lệ % sống của cá sọc ngựa, trục hoành là nồng độ Niken tự do.

Hình 2: Diễn biến ảnh hưởng Niken ở pH = 7,30

Giá trị pH	LC50 µgNi/L	95% LCL µgNi/L	95% UCL µgNi/L
pH = 7,3	2.021	1.569	2.602
pH = 7,69	2.424	2.174	2.502

     

Hình 3. Diễn biến ảnh hưởng Niken ở pH = 7,69

     Kết quả thí nghiệm cho thấy với mẫu nước pH = 7,30 thì LC50 của Niken đối với cá sọc ngựa là  2.021 µg/L. Còn với mức pH = 7,69 thì LC50 của Niken đối với cá sọc ngựa là 2.424 µg/L. Như vậy có thể thẩy khi pH tăng từ 7,30 - 7,69 thì độc tính của Niken đối với cá sọc ngựa giảm xuống, hay nói cách khác là LC50 của Niken đối với cá sọc ngựa tăng lên. Kết quả này cũng phù hợp với các nghiên cứu khác về ảnh hưởng của pH đến độc tính của Niken lên sinh vật chỉ thị đối với ngưỡng pH từ 6 - 8.

     Thí nghiệm đã chứng tỏ ảnh hưởng của pH trong nước sông Đồng Nai đến độc tính của Niken lên cá sọc ngựa con, kết quả của nghiên cứu này sẽ là tiền đề để các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của chất lượng nước đến độc tính của Niken nói riêng và đến độc tính của kim loại nặng nói chung lên sinh vật chỉ thị bản địa Việt Nam.

.

     TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Dr.Tham Hoang, Test Protocol, 96-hour acute toxicity test with topsmelt (Athernops affnis) under static conditions, Loyola University Chicago, Chicago, Illinois, USA.
2. Dr. Tham Hoang at el., (2004). Influence of water quality and age on Nickel toxicity to fathead minnows (Pimephales Promelas). Environmental Toxicology and Chemistry, Vol. 23.
3. Tiffany L.Bionbo at el., (2008). Effects of water hardness, alkalinity, and dissolved organic carbon on the toxicity of copper to the lateral line of developing fish.
4. Trung tâm tư vấn và Công nghệ môi trường - Đề tài cấp bộ (2015 - 2017),  “Nghiên cứu, ứng dụng mô hình phối tử sinh học, xác định ngưỡng độc của kim loại nặng trong môi trường nước mặt, thử nghiệm ở sông Đồng Nai”.
5. OECD guideline for testing of chemicals (Draft revised version), (2014)  Fish, Acute Toxicity Test, September.
6. USEPA, (2002). Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms, EPA-821-R-02-012.